Obtenção de nanopartículas de resíduo piritoso da mineração de carvão para o tratamento de efluentes

Abstract

O setor têxtil e de confecção brasileiro se destaca no cenário mundial, mas, apesar da sua importância para a economia do país, causa sérios problemas ambientais, principalmente a poluição dos recursos hídricos pelos efluentes gerados. Os processos oxidativos avançados (POAs) surgem como novos métodos e mais eficientes para o tratamento de efluentes. A pirita – FeS2, especialmente quando sintética, é conhecida por ser um excelente fotocatalisador para a degradação de uma série de compostos orgânicos, incluindo os corantes. O estado de Santa Catarina é o maior produtor de carvão ROM (run-of-mine, carvão bruto) da Região Sul do Brasil e estima-se que 14% do rejeito gerado no beneficiamento mineral corresponda a uma fração rica em pirita. Associar os POAs a materiais naturais os tornam mais viáveis economicamente para aplicação em grande escala. Por essa razão, o resíduo piritoso da mineração de carvão foi avaliado como fotocatalisador no tratamento de um efluente têxtil real de uma indústria de confecção de jeans. Para isso, após a cominuição em moinho excêntrico, o resíduo foi submetido a três etapas de moagem de alta energia, buscando a redução do seu tamanho para escala nanométrica. A influência de parâmetros como velocidade de rotação do moinho e tempo de moagem sobre o tamanho de partícula final foi analisada. As melhores nanopartículas, com menores tamanhos e elevada cristalinidade, foram aplicadas no processo fotocatalítico, onde a relação entre o seu teor, tempo de tratamento e máxima descoloração foi estudada e discutida. Identificou-se por difração de raios X que o resíduo processado somente por moagem convencional é composto por pirita e traços de calcita, quartzo e sulfato ferroso monohidratado, com diâmetro médio de 4,09 µm. Na moagem de alta energia, a rotação de 2.500 rpm permitiu a redução da partícula sem afetar de maneira expressiva a cristalinidade da amostra. Tamanhos nanométricos, confirmados por microscopia eletrônica de transmissão, foram alcançados com 390 min de processo. A cominuição, além de eliminar algumas impurezas, produziu um material com área de superfície específica de 29,5 m2 /g. Testes com o efluente têxtil real revelaram uma descoloração de 87,71 ± 0,40%, em 30 min, com 0,8 g/L de nanopartículas e sem a presença da radiação. Teores mais baixos sugerem a ocorrência de processo fotocatalítico, com uma degradação de 10,14 ± 1,76% para 0,4 g/L de fotocatalisador. Ao avaliar o desempenho das nanopartículas na descoloração de uma solução de corante índigo carmin, altos percentuais de adsorção foram observados. A redução de cor foi aproximadamente a metade quando empregado o resíduo cominuído apenas por moagem convencional. As análises do efluente tratado com as nanopartículas de resíduo piritoso demonstraram resultados satisfatórios e compatíveis com o tratamento empregado pela indústria de confecção de jeans, comprovando que a pirita da mineração de carvão é promissora para esta finalidade. Todavia, pelas características obtidas com a moagem de alta energia, sua utilização em outros segmentos deve ser amplamente explorada.