Biocarvão do endocarpo do açaí com óxido de grafeno para adsorção do furfural em etanol

Abstract

A produção do etanol de segunda geração é uma das alternativas promissoras para substituir os combustíveis fósseis e seus efeitos severos à humanidade. A aplicação do pré-tratamento químico é um passo fundamental para tornar os açúcares eficientemente acessíveis à fermentação. No entanto, durante essa etapa alguns compostos indesejáveis são formados, como o furfural. Tal composto dificulta a produção do etanol, além de promover a inibição do crescimento microbiano afetando a fermentação. Afim de remover esse composto do meio alcoólico, o etanol foi detoxificado utilizando como adsorvente o biocarvão obtido a partir da pirólise do endocarpo do açaí, com óxido de grafeno (OG) incorporado. Para obtenção do adsorvente, o endocarpo do açaí foi pirolisado a 550 °C a fim de se obter bio-óleo em maior quantidade, que em seguida foi impregnado com OG sintetizado a partir do grafite. As modificações sofridas pela incorporação foram estudadas por difração de raios-X (DRX), área de superfície específica medida por isotermas de adsorção-dessorção de N2 usando o método Brunauer-Emmett-Teller (BET), análise elementar, análise termogravimétrica (TGA), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva (EDS), espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR) e pH do ponto de carga zero (pHPCZ). Foi avaliada a relação entre a massa de adsorvente e o volume de solução. De acordo com o resultado obtido foram realizados estudos cinéticos e de equilíbrio adsortivo. Após incorporação, foi observado uma redução na área superficial, fato confirmado pela formação do filme de OG na superfície rugosa do biocarvão observado através das imagens do MEV. O difratograma de raios-X apresentou característica de estrutura amorfa. Na análise termogravimétrica foi observada a estabilidade térmica do biocarvão com OG, quando comparado ao biocarvão puro. Na análise de FT-IR foi identificada a presença de grupos hidroxilas e carboxilas, principalmente no biocarvão com OG devido sua estrutura oxigenada. A superfície do adsorvente apresentou caráter neutro, com pHPCZ igual a 6,6. Diante dos estudos adsortivos, a capacidade máxima de adsorção foi alcançada com a relação entre a massa do adsorvente e o volume de solução de 9 g.L-1. O tempo até o adsorvente-adsorvato atingir o equilíbrio foi de 60 min com capacidade adsortiva de 0,478 mg.g-1, sendo os modelos de pseudo-primeira e pseudo-segunda ordem ajustados aos dados experimentais, com 95% de confiança. No estudo de equilíbrio o modelo de Sips apresentou melhor ajuste, com capacidade máxima de adsorção de 0,85 mg.g-1. Diante disso, o adsorvente produzido não removeu o furfural, sendo a interação entre eles dificultada principalmente pela incorporação do OG.