Fotocatálise solar para tratamento de águas de captação

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Bioquímica

O problema da disponibilidade e qualidade da água é considerado frequentemente como a questão fundamental que dominará o século XXI. Os benefícios do custo de fornecer água potável, em termos do seu conteúdo químico e microbiano, são enormes quando comparados com os custos para a saúde humana associados com o fornecimento de água contaminada. Por esta razão, o objectivo deste trabalho consistiu em avaliar a eficiência da fotocatálise solar heterogénea na destruição de compostos tóxicos identificados como prioritários pela Directiva Quadro da Água (2000/60/CE), como o alacloro, a atrazina, o clorfenvinfos, o diurão, o isoproturão e o pentaclorofenol, e que existem em águas superficiais. A fotocatálise heterogénea é um processo avançado de oxidação que usa o efeito da radiação ultravioleta potenciando-o com o auxílio de um catalisador, dióxido de titânio, para produzir radicais hidroxilo de elevado poder oxidante. Trata-se no entanto de um processo oneroso em termos energéticos, cuja factura pode ser reduzida utilizando a radiação solar, disponível a custo zero. Os ensaios de fotocatálise foram realizados num protótipo de laboratório, construído de modo a simular a utilização de um sistema com um colector solar do tipo parabólico composto (CPC) e com um volume de tratamento de 3,6 L. O primeiro passo foi assim a implementação e a optimização das técnicas analíticas necessárias à execução do trabalho, assim como a caracterização das propriedades de absorção dos pesticidas e da água de superfície a testar. Foi ainda necessário proceder à caracterização da radiação UV disponível no sistema. Relativamente ao processo de fotodegradação, iniciou-se o estudo pela definição da quantidade de catalisador a usar, avaliando comparativamente o efeito da concentração de dióxido de titânio no processo de fotocatálise do pentaclorofenol. A concentração óptima de TiO2 estabelecida foi de 20 mg/L. Realizaram-se então ensaios de degradação, fotolítica e fotocatalítica, de soluções aquosas contendo pesticidas em concentrações da ordem de 1 mg/L, dissolvidos em água Millipore, para determinação das velocidades de degradação. Estes testes permitiram confirmar a importância da presença de um catalisador, que potencia a transferência de energia da radiação solar, e definir a reactividade dos compostos em estudo. Em todos os casos, o desaparecimento do pesticida por acção da fotocatálise ocorreu num período de tempo inferior a 20 min, enquanto sob a acção única da radiação solar se conseguiu apenas 27% de degradação em 2 h, à excepção do pentaclorofenol. Finalmente, realizaram-se alguns testes com uma mistura dos seis pesticidas em concentrações de 1 mg/L de cada um, em presença de água Millipore e de água superficial. Dado o aumento na quantidade de compostos presente observou-se que o processo de desaparecimento demora mais tempo, não tendo sido possível remover todos os compostos da solução em 3 h.

Fundação para a Ciência e Tecnologia(PTDC/AMB/66024/2006)