Vale-Capes premia pesquisas da Coppe que reduzem impacto no meio ambiente

Uma dissertação de mestrado e uma tese de doutorado defendidas na Coppe/UFRJ foram contempladas com o Prêmio Vale-Capes de Ciência e Sustentabilidade. Sandra Cao buscou em sua dissertação de mestrado soluções para remoção de matéria orgânica e nitrogênio em efluentes industriais. Já Alex Neves trabalhou em sua tese de doutorado em formas de capturar gás carbônico no processo de fabricação de materiais cimentícios, altamente poluentes. Este é o 4º ano consecutivo que alunos da Coppe, e seus orientadores, são premiados.

Sandra buscou em seu trabalho aperfeiçoar o tratamento biológico de esgotos domésticos e de efluentes industriais, possibilitando não apenas a preservação dos mananciais nos quais esses rejeitos são descartados, mas o próprio reuso da água. A observação inicial da pesquisadora era que as plantas de tratamento no Brasil visam à remoção de sólidos suspensos, mas não lidam com o nitrogênio, cuja presença nos corpos hídricos pode causar eutrofização, ou seja a proliferação do fitoplâncton, sobretudo algas. O que leva ao surgimento daquele “tapete verde” sobre rios ou lagos, como acontece com certa frequência na Lagoa Rodrigo de Freitas, por exemplo.

A aluna da Coppe utilizou um sistema de leito móvel com biofilme para tratar o efluente industrial da empresa farmacêutica alemã Bayer, que há 16 anos mantém parceria com o Laboratório de Controle de Poluição das Águas (LabPol) da Coppe, que já resultou em sete dissertações de mestrado.

Orientada pelos professores Márcia Dezotti e João Paulo Bassin, do Programa de Engenharia Química (PEQ) da Coppe, Sandra foi premiada na Área Temática I: processos eficientes para redução do consumo de água e de energia. Segundo a professora Márcia Dezotti, a pesquisa teve por objetivo estudar um processo de tratamento mais compacto e eficiente, capaz de permitir reuso do efluente, seja doméstico ou industrial. “O resultado foi excelente, tanto para a remoção de material orgânico como de nitrogênio (chegou a 90%). A pesquisa continua no laboratório com um processo que visa o reuso completo da água”, avalia a professora.

“Cada matriz tem uma característica diferente, mas o processo que utilizamos poderia ser aplicado em muitas indústrias. O trabalho realizado em reator biológico foi feito em dois estágios: o primeiro, nitrificante (conversão de nitrogênio amoniacal em nitrito e nitrato) e o segundo desnitrificante (no qual dois componentes são reduzidos a nitrogênio molecular). O primeiro remove a matéria orgânica do efluente. O segundo, já com matéria em nível baixo, nitrifica o efluente, que em seguida retorna para ser desnitrificado. Em seguida, o efluente passa pelos processos de separação por membranas e de osmose inversa, proporcionando seu reuso pela indústria”, explica Sandra.

Processo também pode remover poluentes de esgoto doméstico

De acordo com o professor João Paulo Bassin, como o sistema usado é mais compacto do que os métodos usados tradicionalmente, o reator utilizado pode ser menor, com uma maior capacidade volumétrica de tratamento, devido à imobilização da biomassa. Segundo Bassi, o processo pode também ser usado na remoção de poluentes do esgoto doméstico. “Nossa legislação é falha, ela não limita o parâmetro nitrogênio-nitrato, apenas amoniacal. O nitrato causa eutropização. É um poluente prioritário para remoção. “Remover só a amônia não é suficiente. Mas as empresas estão cada vez mais conscientes de seu papel na preservação ambiental, e tendem a patrocinar tecnologias para remoção de todos os poluentes, ainda que não seja uma exigência legal”, explica Bassin.

Os professores Márcia Dezotti e João Paulo Bassin recebem o Prêmio Vale-Capes pela segunda vez. Em 2014, eles foram premiados na categoria Doutorado, quando Bassin, então aluno do PEQ, fora orientado por Márcia. “Essa é a primeira dissertação que orientei. Eu era pesquisador de pós-doc na época (em 2012, quando Sandra iniciou a pesquisa). O primeiro trabalho que você orienta, você tem que fazer um bom trabalho para se mostrar merecedor de orientar teses não é? Nunca vou esquecer que a minha primeira orientação ganhou uma premiação de repercussão nacional”, comemora Bassin.

A linha de pesquisa prossegue no LabPol, e segundo Márcia, o próximo passo é conseguir tornar a água plenamente apta para o reuso. Além disso, está em curso um trabalho em nível de doutorado, para a remoção de metais, que entusiasma a professora quanto à perspectiva de que o Prêmio Vale-Capes contemple pela terceira vez um de seus alunos.

Reduzindo o impacto ambiental da indústria do cimento

Premiado pela tese intitulada “Captura de CO2 em Materiais Cimentícios através da Carbonatação Acelerada”, Alex Neves Jr foi orientado pelos professores Romildo Toledo e Eduardo Fairbairn, ambos do Programa de Engenharia Civil (PEC), e pelo professor Jo Dweck, da Escola de Química da UFRJ.

Para elaborar sua tese, o ex-aluno de doutorado da Coppe partiu da experiência do professor Romildo Toledo, que usa CO2 em matrizes cimentícias para aumento da durabilidade de compósitos reforçados com fibras vegetais, o chamado concreto ecológico.

O processo de produção de cimento libera gás carbônico, sendo altamente poluente. Estima-se que entre 5 a 7% das emissões globais de CO2 sejam causadas pelas indústrias cimenteiras. O total de emissões no mundo em 2014 chegou a 35,9 gigatoneladas (equivalente a bilhões de toneladas). “Nosso estudo reintroduz CO2 no próprio material cimentício. Essa reintrodução, que pode chegar a 15%, compensa a pegada ecológica do processo industrial. O resultado foi comprovado por análise química”, afirma Alex, que atualmente é professor da Universidade Federal do Mato Grosso (UFMT).

Segundo o professor Eduardo Fairbairn, a reação do cimento com o CO2 é algo que pode se dar naturalmente. Ela pode ocorrer com o CO2 presente no ar atmosférico, com efeito deletério para o material, ou em condições controladas, preservando sua resistência. “A indução desta reação em uma câmara de carbonatação acelerada tem como objetivo controlar o processo e permitir o aproveitamento útil do carbono “sequestrado”, ensina Fairbairn.

De acordo com professor Romildo, a fixação do CO2 na mistura do concreto vai diminuir o impacto ambiental na fabricação do material. O estudo ainda permite aprimorar a tecnologia do concreto ecológico. “Para este produto, a gente tem usado muito reforço fibroso, com fibras vegetais. Um problema do uso desse material é a alcalinidade que ele confere ao cimento e a migração de hidróxido de cálcio para as fibras. Mas o carbono reage com esse hidróxido, o consome, reduzindo a alcalinidade e aumentando a durabilidade do produto. Aumenta a resistência dessa fibra vegetal na matriz carbonatada, o que pode gerar produtos inovadores e mais promissores”, avalia o professor Romildo, vice-diretor da Coppe.

Segundo o professor, o cimento Portland utilizado nas pesquisas é o material de construção mais utilizado no mundo, com 6 bilhões de toneladas produzidas por ano. “Nem todo processo de endurecimento de concreto pode passar pela carbonatação. Fazemos o seqüestro quando o concreto está passando do estado fluido para o sólido. Mas muitos setores poderiam utilizar esse processo, como a indústria de pré-fabricados por exemplo. É um estudo de grande amplitude. Pode ser usado em qualquer lugar no mundo”, ressalta Romildo.

“É uma forma de utilizar o gás carbônico capturado e transformá-lo em algo útil. Dá uso ao carbono sequestrado. Ajuda a compensar a emissão de gás carbônico. E o processo ainda pode ser aprimorado. Engarrafando o CO2 utilizado na produção de cimento, o percentual de reaproveitamento poderia se elevar muito”, sugere professor Fairbairn.

Com os dois trabalhos contemplados na última edição do Prêmio Vale-Capes, a Coppe chega ao quarto ano consecutivo com trabalhos selecionados pela premiação. Na avaliação do professor Romildo, o reconhecimento é muito valioso para a instituição. “A Capes compara trabalhos na área de sustentabilidade no país inteiro, por meio de uma comissão científica muito rigorosa. Traz prestígio para a instituição e reconhecimento à qualidade da pesquisa que é produzida aqui. Sustentabilidade é um tema muito atual e que requer complexidade, pois não se pensa em resultados de curto prazo, mas na longevidade das estruturas que serão construídas. A ideia é gerar soluções que beneficiem a sociedade como um todo”, afirma o vice-diretor da Coppe.