EXTRAÇÃO DE HIDROCARBONETOS EM CARVÃO MINERAL USANDO SFE, ULTRASSOM E SOXHLET
2002-08-06
A tese de doutorado de Maria Goreti Rodrigues Vale (Programa de Pós-graduação em Engenharia de Minas, Metalúrgica e dos Materiais da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 1997) descreve resultados de estudos visando a caracterizar a matéria orgânica, em especial os hidrocarbonetos poliaromáticos em derivados de carvão. Para tanto, estudaram-se amostras de alcatrão e de extratos obtidos por Soxhlet, ultrassom e por extração com fluido supercrítico (SFE) originadas do carvão de procedência da Mina de Butiá, no Rio Grande do Sul. O solvente empregado nas extrações com Soxhlet e ultrassom foi o diclorometano, e os tempos de extração foram de 48h e 75min, respectivamente. No caso da SFE, usou-se etanol e isopropanol como solventes primários e, como solvente, a água. Os experimentos foram realizados em uma unidade de bancada semicontínua, dentro da região de pirólise do carvão, sob pressões de 5,5 a 12,5 Mpa por 90 minutos. Estudaram-se os efeitos da temperatura, da pressão e da adição de co-solvente sobre o rendimento líquido de extração e nas características dos extratos e resíduos. A extração com ultrassom apresentou um rendimento equivalente à extração com Soxhlet e uma redução considerável do tempo envolvido no processo. A SFE apresentou os melhores rendimentos de extração: 8,5% em base seca e livre de cinzas, quando utilizado o etanol. Foi observado que tanto o aumento da temperatura quanto da pressão acarretam um efeito positivo no rendimento líquido do processo e que a adição de água influencia negativamente. Foram realizadas análises elementares nos extratos e resíduos, visando principalmente estudar a razão C/H, comparando-a com a do carvão original. O alcatrão e todos os extratos apresentaram um decréscimo na C/H, enquanto nos resíduos observou-se um aumento nesta relação, um indicativo de extração de compostos ricos em hidrogênio. Os resíduos das SFEs retiveram grande parte do teor de matéria volátil e cerca de 90% do poder calorífico do carvão original. Testes de reatividade ao CO2 demonstraram que esses resíduos permanecem suficientemente reativos, podendo, portanto, ser posteriormente usados em processos de gaseificação. O alcatrão e os extratos foram fracionados usando-se Cromatografia Líquida Preparativa (PLC-8), tendo sido obtidas frações de diferentes funcionalidades. Em todas as amostras observaram-se praticamente os mesmos compostos, com uma predominância de fração de resinas, sendo esta constituída por compostos aromáticos contendo heteroátomos como nitrogênio, oxigênio e enxofre. As fações de hidrocarbonetos saturados e poliaromáticos (HPAs) foram posteriormente analisadas, via GC-MS. Identiifcaram-se, então, divresos HPAs, sendo que doze destes estão incluídos na lista dos dezesseis poluentes orgânicos prioritários da United States Environmental Protection Agency.