Eliminação de compostos orgânicos voláteis – COV’s
por plasma
Ciências Exatas e da terra / Física – Física dos Fluidos, Física de plasmas e descargas elétricas.
Marina de Medeiros Machado, PUIC. Engenharia Ambiental – Campus Grande Florianópolis,
Anelise Leal Vieira Cubas – Unisul, Josiane Gasperi - UFSC, Ivan Gonçalves de Souza – UFSC.
Introdução
Compostos orgânicos voláteis são aqueles que possuem alta pressão de
vapor e são facilmente vaporizados em condições ambientes de
temperatura e pressão, apresentando pontos de ebulição entre 50º a 260ºC,
com exceção do metano1.
Uma das maiores fontes de COV’s na atmosfera urbana é através da frota
veicular (combustão, perdas evaporativas na armazenagem e na
distribuição de combustíveis fósseis)1.
Alguns COV’s são prejudiciais ao meio ambiente direta ou indiretamente.
Dentre os problemas causados diretamente, tem maior importância os
efeitos tóxicos que causam sérios riscos à saúde humana, que vão desde
irritação da mucosa e problemas hematológicos, hepáticos, renais até
problemas neurológicos. Entre os problemas causados indiretamente,
destacam–se: degradação do ozônio estratosférico, efeito estufa e formação
de ozônio troposférico2.
Dentre os COV’s, os de maior interesse são os compostos de benzeno,
tolueno, etilbenzeno e xileno, conhecidos como BTEX, por apresentarem
altos índices de toxicidade3.
A contaminação por BTEX está relacionada aos produtos derivados do
petróleo, como por exemplo, a gasolina que apresenta em sua composição
cerca de 10 à 59% de compostos aromáticos.
Visando uma redução e um controle desses poluentes para atmosfera,
estudou-se o processo de plasma de descarga corona, o qual se apresenta
como uma alternativa de limpeza do ar bastante esperançosa quanto a
remoção de gases tóxicos ou gases da combustão4.
Uma descarga corona é criada através da aplicação de uma série de
pulsos de alta tensão aplicada a um fino fio metálico coaxial localizado
dentro de um tubo metálico. Uma vez gerado o gás ionizado, os elétrons
colidem com as moléculas de gás, criando espécies ativas conhecidas como
radicais, as quais podem reagir com moléculas poluentes no fluxo de gás,
tornando-as menos perigosas ou mais facilmente manipuladas5.
Figura 1 - Configuração do reator experimental de plasma. (1: ar comprimido; 2: Fluxímetro; 3: Frasco lavador de
gases contendo BTEX; 4: Reator de plasma; 5: Fonte de alimentação; 6: amostrador de gases; 7: cromatógrafo
gasoso).
Resultados
Pode-se observar na figura 2 que houve redução da concentração
inicial do BTEX. O melhor tempo foi de 8 min do gás contaminante em
contato com o plasma, ocorrendo melhor eficiência na decomposição
dos compostos de BTEX.
Objetivos
Figura 2 - Cromatograma análise do BTEX (A- Branco do BTEX; B- BTEX 8 min).
• Projetar e construir um sistema de plasma descarga corona;
• Passar os compostos orgânicos voláteis BTEX pelo plasma;
• Analisar por cromatografia gasosa os gases após serem submetidos ao
plasma para observar se houve redução da concentração inicial.
Metodologia
Uma amostra do composto orgânico volátil encontrado na gasolina, o
BTEX (benzeno, tolueno, etilbenzeno e xileno) de concentração 2000 mg.L-1
foi depositada em um frasco vaporizador. Um fluxo de ar comprimido
arrastava o BTEX vaporizado para o interior do reator. Após o composto
ficar retido no reator pelos tempos de 8, 10 e 12 min, o mesmo foi coletado
em um amostrador de gases e injetado no cromatógrafo gasoso. A figura 1
mostra o sistema de bancada construído especialmente para a pesquisa.
Conclusões
A utilização de plasma na eliminação de compostos orgânicos voláteis
(COV’s) mostrou-se eficiente, apresentando resultados satisfatórios na
decomposição do BTEX.
A utilização de reatores a plasma para eliminação de gases poluentes
se mostrou bastante viável, simples e de fácil operação.
Bibliografia
1. PICELI, P. C. Quantificação de Benzeno, Tolueno, Etilbenzeno e Xilenos no Ar de
Ambientes Ocupacionais. Dissertação Submetida para Grau de Mestre em Engenharia
Ambiental. Florianópolis, UFSC, 2005.
2. PEREIRA, D.A.;ABREU, M.T.; AZEVEDO, E. B.; CORRÊA, S.M. Avaliação da emissão de
compostos orgânicos voláteis em uma unidade de pintura automotiva usando balanço de massa.
In: XXIV ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO. Florianópolis, p. 52645270, nov. 2004.
3. JUNQUEIRA, T. L.; ALBUQUERQUE, E.L., TOMAZ,E. Estudo sobre compostos orgânicos
voláteis em Campinas- SP. In: VI Congresso Brasileiro de Engenharia Química em Iniciação
Científica, p. 1-6.
4. ODA, T.; Non-thermal plasma processing for environmental protection: decomposition of
dilute VOCs in air. Journal of Electrostatics, 57, p. 293-311, 2003.
5. KOUTSOSPYROS, A.; YIN, S. M.; CHRISTODOULATOS, C.; BECKER, K. Destruction of
hydrocarbons in non- thermal, ambient- pressure, capillary discharge plasmas,
International Journal of Mass Spectrometry, 233, p. 305-315, 2004.
Agradecimentos: Unisul (PUIC), Fapesc e Ufsc