O objetivo do estudo é realizar a modelagem matemática de colunas de leito fixo de adsorção e biodegradação de compostos orgânicos
Por meio de um projeto desenvolvido na UDESC (Universidade do Estado de Santa Catarina), em Pinhalzinho, pesquisadores da área de Engenharia Química obtiveram modelos matemáticos para auxiliar o tratamento de efluentes industriais, com custo reduzido.
A pesquisa recebeu apoio da FAPESC (Fundação de Amparo à Pesquisa e inovação do Estado de Santa Catarina) no programa Universal, que atende propostas em todas as áreas do conhecimento por um período de dois anos. O projeto foi contemplado na chamada de 2014 e está em fase de conclusão.
Os modelos matemáticos e a simulação numérica podem auxiliar no tratamento de efluentes por meio do uso de filtros ou colunas de adsorção, usados para retirar os contaminantes da água. Para ter eficiência e maior durabilidade no equipamento, o método depende dos coeficientes de transportes de massa.
“Estes coeficientes fazem parte dos Modelos Matemáticos que descrevem o fenômeno de transferência do contaminante para o adsorvente, que pode ser carvão, zeólita, ou outro material. Estes adsorventes são bastante usados em tratamento de efluentes porque são porosos e têm uma grande área superficial”, explica o professor Cleuzir da Luz, coordenador da pesquisa.
A medição de uma área superficial representada por 1g de adsorvente pode de variar de 300m² a 900m². Para se ter uma ideia de seu tamanho, a medida de uma quadra de futsal é de 800 m².
A pesquisa resultou em dois artigos
O objetivo do estudo é realizar a modelagem matemática de colunas de leito fixo de adsorção e biodegradação de compostos orgânicos como Fenol, Benzeno, Tolueno e Xilenos. Os modelos matemáticos descrevem o fenômeno físico mais próximo do real e seu uso permite carregar todas as informações fenomenológicas desde a microescala até a macroescala do adsorvente.
“Isto significa que os coeficientes de transporte podem ser encontrados teoricamente e sem a necessidade de experimentos em laboratório, sem coeficientes empíricos”, diz o professor.
A Simulação Numérica é a metodologia usada para resolver estes modelos matemáticos, que são de difícil resolução e dependem de computadores para calcular e resolver os problemas. As indústrias podem utilizar essa tecnologia de tratamento em sua própria Estação de Tratamento de Água, conforme a demanda.
O estudo envolveu três pesquisadores, de diferentes instituições: o prof. Cleuzir, da UDESC; Adriana Dervanoski, da UFFS (Universidade Federal da Fronteira Sul); e Josiane Muneron de Mello, da UNOCHAPECÓ (Universidade Comunitária da Região de Chapecó). A equipe obteve os modelos matemáticos com seus respectivos coeficientes, além de um algoritmo computacional que usa plataforma livre e resolve este modelo.
A pesquisa resultou em dois artigos que foram publicados em duas edições do COBEQ (Congresso Brasileiro de Engenharia Química), em 2014 sobre adsorção multicomponente em coluna de leito fixo utilizando carvão ativado, e em 2016 o artigo discutia a influência de diferentes arranjos bidimensionais espacialmente periódicos no cálculo do coeficiente de dispersão total. De acordo com o coordenador da pesquisa, os próximos passos são explorar mais o Método da Média no Volume na modelagem matemática e verificar a influência de todos os coeficientes no modelo, aplicando em escala industrial.
Entenda o processo de tratamento
Alguns compostos orgânicos são contaminantes perigosos e nocivos à saúde humana quando presentes em águas utilizadas para o consumo ou na produção ou preparação de alimentos. O processo de tratamento de efluente pode ser por adsorção, biodegradação ou adsorção/biodegradação.
A adsorção consiste na retirada dos contaminantes da água, com a passagem da água pelo adsorvente. O contaminante tem afinidade com o adsorvente e fica ligado nas paredes do adsorvente.
Biodegradação é a retirada dos contaminantes pelo consumo do biofilme (bactérias) presos em suportes (que pode ser o próprio adsorvente) transformando-os em componentes não tóxicos.
Adsorção/Biodegradação é o processo que usa as duas técnicas simultaneamente.
Fonte: FAPESC
