Study of sewage sludge aimed at agricultural soil amendment by thermogravimetric analysis and fourier-transform infrared spectroscopy

Thermal degradation and gaseous products evolving from the pyrolysis of sewage sludge, aimed at agricultural soil amendment, were investigated using Thermogravimetric Analysis in conjunction with Fourier Transform Infrared Analysis (TG-FTIR). The materials were studied in temperatures ranging from 30 to 800 ºC. Furthermore infrared spectra of sewage sludge samples were performed as a complementary technique. In parallel the sewage sludge was spiked with ibuprofen in order to test whether the mentioned techniques are able to detect the drug. Thermal analysis showed the range of 200-400ºC as the most characteristic for weight loss, corresponding with the organic matter volatilization, while the range of 500-800ºC was also characteristic and due to the volatilization of carbonates. On the other hand, ibuprofen-spiking tests identified at temperature range (150-250ºC) where the compound totally volatilizes, therefore, in this work, the detection of ibuprofen by TGA was established for concentrations higher than 0.5 g/kg sludge, concentration 102 times higher than the concentrations measured by other authors in regular sewage sludge (Martín, et al., 2010). A correlation has been found between the ibuprofen concentrations in the sludge and the intensity of the absorption bands, both for FT-IR spectra at the maximum emission temperature for ibuprofen (232ºC) as for the FT-IR spectra of the non-pyrolyzed samples.

A degradação térmica e os produtos gasosos desenvolvidos da pirólise de lamas urbanas, passíveis de serem utilizadas como correctivo orgânico em solos agrícolas, foram investigados pela análise termogravimétrica em conjunto com a análise transformada por infravermelhos de Fourier [Fourier Transform Infrared Analysis (TGFTIR)]. Os materiais foram estudados numa gama de temperaturas variando de 30 a 800ºC. Além disso, foram obtidos os espectros de infravermelho das lamas urbanas como uma técnica complementar. Em paralelo as lamas urbanas foram enriquecidas com o ibuprofeno, a fim de testar se as técnicas mencionadas são capazes de detectar esta substância. A análise térmica mostrou que o intervalo entre 200-400ºC como o mais característico para a perda de peso, o que corresponde com a volatilização da matéria orgânica, enquanto que o intervalo entre 500-800ºC foi também característico e devido à volatilização de carbonatos. Por outro lado, nos testes com enriquecimento com ibuprofeno identificou-se o intervalo de temperatura (150-250ºC) onde o composto se volatiliza totalmente, por conseguinte, neste trabalho, a detecção de ibuprofeno por TGA foi estabelecida para concentrações superiores a 0,5 g / kg lamas, concentração de 102 vezes superior que as concentrações analisadas por outros autores em lamas urbanas (Martín et al., 2011). Foi encontrada uma correlação entre as concentrações de ibuprofeno nas lamas urbanas e a intensidade das bandas de absorção, tanto para os espectros FT-IR à máxima temperatura de emissão para o ibuprofeno (232ºC) como para os espectros FT-IR das amostras não pirolisadas.

Universidade do Algarve, Faculdade de Ciências e Tecnologia