Carvões Ativados: Origens e Características

 

Os carvões ativados são materiais porosos com grande capacidade de adsorção de substâncias indesejáveis presentes nos processos industriais, devido a sua grande área superficial. São materiais muito versáteis e existem evidências de sua utilização há milhares de anos pelos hindus na purificação de água. Os carvões ativados podem ser produzidos a partir de qualquer material carbonáceo, sendo atualmente utilizados, resíduos de madeiras na produção de carvões pulverizados e a casca de coco como material precursor para a fabricação dos carvões granulados. Além disso, podem-se encontrar comercialmente carvões ativados produzidos de matéria-prima mineral, como o carvão betuminoso, por exemplo.

A ativação do carvão compreende reações químicas para abertura dos poros no material e pode ocorrer através da utilização de vapor de água, oxigênio ou CO2 como agentes oxidantes (denominada ativação física) ou através do contato íntimo entre a matéria-prima e fortes agentes oxidantes, como o H3PO4 ou o ZnCl2, conhecida como ativação química.

 

No que diz respeito à sua composição, além do conteúdo de carbono, o carvão pode, em função de sua matéria-prima, conter até 20 % de minerais que são indicados e estão presentes no resíduo de suas cinzas.

 

O processo de adsorção no carvão ativado é dependente, entre outras coisas, de sua área superficial. Os produtos comerciais possuem freqüentemente uma área superficial que varia de 500 – 1.500 m2/g. O estudo da adsorção de substâncias particulares como a adsorção de iodo, azul de metileno, fenol, pode dar uma boa aproximação da área superficial do carvão ativado.

 

Imagem microscópica dos poros de um carvão ativado.

Indústria Química

O carvão ativado possui uma ampla aplicação na indústria química para a purificação de produtos, remoção de cores residuais, odores e contaminantes, e no tratamento de efluentes. Sua ação abrange vários segmentos da indústria, como a remoção de orgânicos, purificação de ácidos, desodorização e descoloração de produtos químicos, bem como a utilização como catalisador devido à sua grande área superficial e sua inércia química.
Também possui eficiente utilização na purificação de ar, de gases, recuperação de solventes, como filtros de compostos orgânicos voláteis em automóveis, e como componente em máscaras para proteção pessoal.

Indústria Farmacêutica

O Carvão Ativado é utilizado para purificação de substâncias, remoção de cor e impurezas de vitaminas, enzimas, analgésicos, penicilina, soluções intravenosas, além de por si só, ser utilizado como medicamento no tratamento de desintoxicações.

Tratamento de água

O carvão ativado possui um papel fundamental na purificação de águas de abastecimento público. É muito promissor no combate aos problemas de gosto e odor causado pela liberação de MIB (metilisoborneol) e Geosmina pelas algas cianofíceas.

Além disso, o carvão ativado remove compostos orgânicos, fenólicos e substâncias que diminuem a qualidade da água, como pesticidas, micropoluentes, podendo atuar com barreira a bactérias e vírus.

Pode também ser utilizado no pré-tratamento da água utilizadas nas indústrias de alimentos, bebidas, farmacêuticas e na osmose reversa.

Resíduos industriais

O carvão ativado pode ser utilizado na reciclagem de águas industriais, bem como na remoção de substâncias presentes nas águas, como por exemplo, naftalenos, dodecilbenzeno, sulfonato, benzeno e fenol, entre outros.

Quando misturado ao lodo bioativo intensifica a eficiência de orgânicos específicos, melhora a estabilidade do processo, reduz a espuma desenvolvida e melhora as características do lodo.

Indústria alimentícia

O fundamental para a indústria de alimentos é um produto de aparência atrativa, cheiro agradável, e além disso, saboroso. Portanto, o carvão ativado tem um importante papel nesta indústria, adsorvendo moléculas que causam gosto, cor e odor indesejáveis.
Algumas das aplicações específicas incluem:
Açúcar líquido: remoção de cor e melhoria nas características sensoriais do xarope.
Bebidas alcoólicas: remoção de cor, e outros compostos como o álcool amílico e aldeídos que influenciam as características sensoriais da cerveja, vinho, wisky, rum, vodka e
cachaça, entre outros.
Glicerina: remoção de cor e odor.
Descafeinação: adsorção e recuperação da cafeína que pode ser purificada para o uso na fabricação de bebidas ou na indústria farmacêutica.
Sucos de Frutas: remoção de polifenóis coloridos, melanoidinas marrom escuro, sabores indesejáveis, precursores de cor criados durante o processo, pesticidas e fungicidas residuais.
Ácido Cítrico: adsorção de colorantes da solução de ácido cítrico.
Cana-de-açúcar: usado para descolorir o xarope de cana-de-açúcar antes da cristalização e para remover outras impurezas como aminoácidos e polissacarídeos.
Amido Hidrolizado: usado na descoloração e purificação da glicose, frutose, maltose, dextrose e maltodextrina.
Gorduras e Óleos Comestíveis: usado para descolorir óleos de palmito, côco, girassol e soja, além de remover hidrocarbonetos aromáticos policíclicos.
Flavorizantes: remoção de cor de proteínas vegetais e purificação do glutamato.