Espectroscopia de RMN no estado sólido aplicada em estudos de biocarvões e hidrocarvões contendo fósforo para aplicações em solos
Nome: MARIANA COELHO SANTORO
Data de publicação: 11/12/2023
Banca:
Nome |
Papel |
|---|---|
| JAIR CARLOS CHECON DE FREITAS | Orientador |
Resumo: Este trabalho trata da preparação e caracterização de diferentes biocarvões e hidrocarvões obtidos por meio da pirólise lenta e da carbonização hidrotérmica (CHT) de precursores orgânicos, visando aplicações em solos como fontes de fósforo (P). Em uma primeira etapa, um conjunto de amostras de hidrocarvões, obtidos da CHT de cama de aviário, sintetizados em diferentes temperaturas, tempos de residência e pH inicial, foram estudadas. Em uma segunda etapa, foram sintetizadas amostras de hidrocarvões por meio da CHT de microalgas cultivadas em uma estação de tratamento de efluentes, sendo investigados os efeitos de diferentes temperaturas, tempos de residência e adição de MgO à matéria-prima, com foco na especiação de P. As principais ferramentas utilizadas para compreensão da natureza química e das modificações ocorridas durante o processo hidrotérmico desses dois conjuntos de amostras foram o protocolo padrão de medidas para fracionamento de espécies de P e a espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN) de 13C e 31P no estado sólido. Os espectros de RMN de 13C dos hidrocarvões mostraram que as mudanças estruturais dos precursores durante a CHT dependem principalmente da temperatura de tratamento térmico e que, na faixa de temperatura estudada, os hidrocarvões obtidos são compostos majoritariamente por grupos aromáticos e alquílicos, sendo essa composição pouco afetada pelo tempo de residência. Além disso, os resultados mostraram que a CHT alterou o estado químico e a solubilidade de diferentes espécies de P, com o aumento da temperatura e dos tempos de residência causando aumento da quantidade de fósforo total nos hidrocarvões. A adição de MgO no tratamento hidrotérmico das microalgas mostrou ser uma forma viável para reduzir significativamente as perdas e aumentar as quantidades total e hidrossolúvel de fósforo nos hidrocarvões. Em uma outra ramificação do trabalho, foram estudadas amostras de biocarvões obtidas a partir de dois tipos de resíduos lignocelulósicos - palha de café e endocarpo de coco. As amostras foram ativadas fisicamente com vapor de água e modificadas com Ca ou Mg para serem utilizadas em experimentos de adsorção de fosfato de soluções aquosas de fosfato de amônio ou urina humana como fontes de P. A RMN de 31P no estado sólido foi utilizada em conjunto com a termogravimetria e a difração de raios-X para caracterização desses biocarvões. As amostras modificadas com Mg apresentaram adsorção de 96% dos fosfatos presentes na urina humana, com precipitação de estruvita e de outros fosfatos de Mg desordenados. Desta forma, a modificação química dos biocarvões com compostos de Mg mostrou ser uma rota viável para a produção de adsorventes de fosfato que podem ser utilizados como fertilizantes fosfatados de liberação lenta.
