Vermiculita Vermiculita Vermiculita

       




Ao transformar a vermiculita (foto) em um mineral hidrofóbico - que rejeita água -, Jáder Martins, professor titular do Departamento de Engenharia de Minas da Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP), conseguiu um feito inédito, que já havia sido tentado sem sucesso por cientistas americanos e russos. O mineral transformado é capaz de atrair compostos orgânicos cancerígenos e pode ser usado no tratamento de águas poluídas por rejeitos industriais. A técnica pode também ajudar a remediar desastres ambientais como os recentes derramamentos de óleo na Baía da Guanabara e no Rio Iguaçu.

O mineral vermiculita é um silicato composto principalmente de ferro, alumínio e cálcio. Pertencente à família das micas, ele existe em abundância no Brasil, com reservas no Piauí, Goiás, Paraíba e na Bahia. A vermiculita tem densidade baixa e apresenta forma de lâmina (lamelar). Ela é utilizada principalmente na construção civil, como isolante térmico, acústico e na produção de tijolos leves. Sua principal vantagem é ser um material inorgânico e resistente a temperaturas elevadas. Quando aquecida a uma temperatura de mil graus, a vermiculita aumenta de volume, expande-se perpendicularmente (como uma sanfona) e libera água violentamente. Nesse processo, seu volume aumenta até 20 vezes. Como a maioria dos minerais, a vermiculita é hidrofílica, ou seja, atrai moléculas de água e pode ser molhada. Poucos minerais são hidrofóbicos, como enxofre, grafite e carvão. "Quando mergulhados na água, esses minerais não molham e saem secos", define Martins. Essa característica é definida pela polaridade: minerais apolares (que não apresentam pólos negativos ou positivos) são hidrofóbicos.

A obtenção da vermiculita hidrofizada é fruto de dez anos de pesquisa realizadas por Jáder Martins com amostras expandidas do mineral. Sobre sua superfície, o pesquisador aplicou uma camada de material orgânico sob condições especiais. O mineral resultante é capaz de atrair compostos orgânicos, um processo conhecido como adsorção. Com isso, a vermiculita hidrofizada pode retirar da água rejeitos industriais como óleos, derivados de alcatrão e pesticidas. Não há no mercado brasileiro produtos que limpem a água contaminada por benzenos e fenóis - compostos de cadeia fechada, todos cancerígenos, provenientes de siderúrgicas, refinarias e indústrias têxteis. "Os produtos que poderiam ser utilizados com esse propósito são muito caros, o que impede sua utilização industrial", explica Martins. A vermiculita hidrofobizada pode também ser utilizada em casos de vazamentos de óleos, com a vantagem de ser um recurso barato e reutilizável. O mineral transformado é capaz de acumular quatro vezes o seu peso em petróleo, que pode ser retirado através de solventes orgânicos (como o hexano) e reaproveitado em seguida.

Apontada como um dos principais problemas ambientais da sociedade industrial, a poluição das águas é alvo de uma série de pesquisas envolvendo novas técnicas capazes de garantir o seu tratamento. Dentre elas, destaca-se a utilização de minerais não-metálicos, encontrados em abundância na natureza e, portanto, de baixo custo. A vermiculita é um desses minerais e poderá substituir a turfa ativada importada do Canadá, a um preço aproximadamente dez vezes menor. Testes mostraram que a vermiculita hidrofobizada, num primeiro estágio, absorve mais de 90% de óleo quando é adicionada a uma emulsão de óleo em água. Em um segundo estágio, o nível de absorção sobe para 98%. Em águas altamente contaminadas por petróleo, testes de laboratório indicam que um metro cúbico de vermiculita hidrofobizada, o equivalente a 200 quilos, é capaz de absorver até 800 litros do combustível.

As pesquisas com a vermiculita começaram há dez anos, quando Jader ainda era professor na Universidade Federal de Uberlândia (UFU). Mas a idéia dos estudos surgiu antes disso, quando ele realizava um curso, pela ONU, sobre minerais mão metálicos, na Tchecoslováquia. Naquele país, os minerais não metálicos (caso do calcário e da argila empregados na construção civil) são amplamente utilizados no tratamento da água. De acordo com Jader, não existe literatura atestando esse potencial despoluente da vermiculita. A patente para o processo de obtenção foi solicitada em 1990, ano em que a pesquisa foi premiada como invento brasileiro pela secretaria de Indústria e Comércio de São Paulo. O engenheiro explica que nesse período o pedido de registro de patente foi questionado por várias empresas norte-americanas. Todavia, ele conseguiu provar que o "processo de obtenção do mineral era novo e genuíno". Há seis meses a carta patente lhe foi outorgada. Ainda serão necessárias várias pesquisas a fim de se verificar a reação do mineral com outros compostos, pois "cada elemento necessita de uma quantidade diferente do mineral para ser absorvido", diz o professor. No momento, Jader procura por instituições que possam financiar testes em escala industrial. Com isso ele espera atrair a atenção de empresas interessadas em negociar o produto. A etapa seguinte é "comercializar os direitos de utilização do invento", afirma.

A patente PI 9004025 descreve um processo aperfeiçoado para produzir vermiculita expandida hidrofobizada, utilizando de reagentes orgânicos derivados de silício, tais como etilsilicato, organohalogênicos, siloxanos e siliconas, que ao entrarem em contato com a vermiculita expandida, durante o seu refriamento logo após a expansão a uma temperatura que varia de 80 a 400 C a transforma em material hidrofóbico, ou seja hidrorepelente. O reagente orgãnico reage firmemente com a superfície da vermiculita expandida tornando-a apta a adsorver com mais eficácia líquidos orgânicos, tais como óleos e petróleo e seus derivados de águas industriais ou quaisquer tipo de águas contaminadas com estes líquidos, imiscíveis em água. A vermiculita expandida hidrofobizada se prestará também a adsorver petróleo resultante de vazamentos em rios e mares. Tentativas de se utilizar a vermiculita expandida sem hidrofobizar, no tratamento de águas contaminadas com óleos, ou no combate a vazamentos de petróleo e seus derivados, demonstram que apesar de sua porosidade e elevada superfície específica, a vermiculita expandida por si, possui uma baixa capacidade de adsorção de compostos orgânicos.

Vermiculitas hidrofobizadas em condições ambiente, com compostos orgânicos, tais como derivados parafínicos, se mostraram ineficazes devido a baixa durabilidade e baixa resistência ao calor, a solventes orgânicos e a condições fortemente básicas ou ácidas, que estes reagentes possuem. O grau de piroexpansão das diversas vermiculitas depende das características físicas e químicas da mesma. Normalmente as vermiculitas não expandidas são divididas em faixas granulométricas e a sua aplicação após expansão, depende destas faixas. Outros materiais, como a perlita, que é uma rocha vulcânica vitrificada, apresentando-se na forma de um silicato de alumínio amorfo e em termos mneralógico, completamente diferente da vermiculita tem também a capacidade de se expandir quando aquecida. Ela é usada também em produtos isolantes pré-fabricados, como meio filtrante, em argamassa de concreto e outros. A perlita expandida tem sido utilizada também para o tratamento de água contaminada com óleo. Para esta finalidade, ela é previamente tratada com reagentes orgânicos, de maneira a transformá-la em um material hidrofóbico, ou seja, repelente a água.

A presente invenção tem por fim fornecer um processo aperfeiçoado de produção de vermiculita expandida hidrofobizada , que apresenta-se como um excelente material para tratamento de água contaminada com líquidos orgânicos apolares (imiscíveis em água) devido a sua alta capacidade de adsorção. Para tanto diz pois respeito tal processo utiliza de reagentes orgânicos derivados de silício, tais como etil silicato, organohalogeniossilanos, os siloxanos e seus polímeros, denominados siliconas, que ao serem aplicados de maneira especial a vermiculita expandida faz com que sua superfície se torne hidrofóbica. A camada hidrofóbica do organosiloxane é estável a alta temperatura e atmosfera oxidante, além de ter grande durabilidade, diferindo dos processos convencionais de hidrofobização, tal como a impregnação com substâncias derivadas de parafina. O processo de hidrofobização se dá durante o processo de resfriamento que acontece imediatamente após a operação de expansão. Neste estágio, a superfície do material expandido se encontra completamente limpa, facilitando a capacidade de adesão do reagente orgânico à superfície. Durante o resfriamento, a vermiculita expandida ao atingir a temperatura inferior a 400 C poderá entrar em contato com o reagente de duas maneiras.

No primeiro modo o reagente na forma de emulsão, será aspergido em contra corrente sobre a superfície da vermiculita. ao entrar em contato com a vermiculita expandida a uma temperatura superior a sua temperatura de ebulição, o reagente passa para a fase vapor imediatamente e reage com a superfície da vermiculita. Num segundo modo, o reagente é aquecido separadamente e o seu vapor é passado contra corrente através da vermiculita expandida, tranformando a sua superfície hidrofílica em hidrofóbica. A temperatura de hidrofobização se situa na faixa de 80 a 400 C e é função das características do reagente hidrofobizante utilizado, compostos orgânicos derivados do silício e mais particulamente os das famílias dos organohalogeniossilanos, os siloxanos e as siliconas. A quantidade de reagente orgânico adicionado depende das características do reagente e da superfície específica da vermiculita expandida. de acordo com a literatura estima-se que 1 grama de dimetildiclorossilano deverá cobrir uma área de 1000 metros quadrados de superfície.

A capacidade de adsorção da vermiculita expandida hidrofobizada é função do tipo de reagente orgânico utilizado e da superfície específica da vermiculita: Por exemplo: em laboratório uma emulsão de 1 grama por litro de ácido oleico em água ao entrar em contato com 1 grama de vermiculita expandida e não hidrofobizada , observa-se após rápida filtragem, para evitar que as gotículas do óleo simplesmente aderam a superfície da vermiculita, que somente 4% do óleo oleico é adsorvido pela vermiculita. Por outro lado, ao execuatr o mesmo procedimento, utilizando-se de uma vermiculita expandida hidrofobizada com um polímero de dimetil siloxana, observa-se que aproximadamente 85% do óleo oleico é adsorvido pela vermiculita. Se a concentração do óleo oleico for de 2 gramas por litro a adsorção se reduz para 54%, enquanto que se a concentração do óleo oleico for de 0,5 gramas por litro, a adsorção chega ao nível de aproximadamente 97%. A vermiculita expandida hidrofobizada poderá ser utilizada de várias maneiras, tais como: adicionado diretamente na água contaminada , como meio filtrante, como colchões isoladores para impedir espalhamento de óleo, etc. A produção da vermiculita hidrofobizada deverá ocorrer na mesma unidade industrial de expansão de vermiculita para outras finalidades. Como a vermiculita expandida é normalmente transportada por meios pneumáticos, basta que durante o esfriamento e deixe passar por um reator tubular, posicionado verticalmente, com chicanas internas e temperatura controlada e aspergir de baixo para cima, contra a corrente descendente de vermiculita, a emulsão de óleo de silicona. A vermiculita hidrofolizada poderá ser reutilizada ou reciclada , após um tratamento feito para eliminar a matéria orgânica adsorvida. O aquecimento da vermiculita até a temperatura de no máximo 500 C em fornos rotativos, verticais ou quaisquer tipo de fornos, elimina o material adsorvido e mantém as propriedades hidrofóbicas da vermiculita.

Fonte: http://www.uol.com.br/cienciahoje/chdia/n159.htm
http://www.planetaharmonia.com.br/contents/mundo_reciclado/out/cont_out_mundo_reciclavel.htm
http://www.alertamedico.com.br/mat/bio080600a.html
acesso em janeiro de 2002
http://www.radiobras.gov.br/ct/2000/materia_020600_2.htm
acesso em julho de 2005
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