https://repositorio.ufba.br/handle/ri/43038| Tipo: | Tese |
| Título: | Avaliação de biossorventes lignocelulósicos como tecnologias de remoção de petróleos crus e intemperizados em unidades de simulação de derramamento em águas marinhas |
| Autor(es): | Cardoso, Célia Karina Maia |
| Primeiro Orientador: | Lobato, Ana Katerine de Carvalho Lima |
| metadata.dc.contributor.advisor-co1: | Oliveira, Olívia Maria Cordeiro de |
| metadata.dc.contributor.referee1: | Lobato, Ana Katerine de Carvalho Lima |
| metadata.dc.contributor.referee2: | Oliveira, Olívia Maria Cordeiro de |
| metadata.dc.contributor.referee3: | Reyes, Cláudia Yolanda |
| metadata.dc.contributor.referee4: | Santos, Everaldo Silvino dos |
| metadata.dc.contributor.referee5: | Vidal, Rosângela Regia Lima |
| Resumo: | Derramamentos de petróleo em ambientes marinhos representam sérios riscos ecológicos, exigindo alternativas sustentáveis e eficientes de resposta. Este estudo investigou fibras lignocelulósicas de coco (Cocos nucifera L.) e de açaí (Euterpe oleracea) como biossorventes para remoção de petróleos cru e intemperizado em águas salinas, abordando diversas lacunas científicas ainda pouco exploradas. As principais lacunas incluem: o subaproveitamento da fibra de açaí (mesocarpo) como biossorvente; a escassez de estudos com petróleos intemperizados e com caracterização geoquímica detalhada; a carência de testes em mesoescala com simulação hidrodinâmica; e a ausência de pré-tratamentos sustentáveis, como o uso de biossurfactantes. A metodologia envolveu planejamento fatorial fracionado 25-1, testes em micro e mesoescala, análise da cinética e de equilíbrio, e caracterizações físico-químicas das fibras (MEV, FTIR, DRX, composição química). As fibras passaram por diferentes pré-tratamentos (ácido, básico, térmico, mercerização/acetilação, sonicação e biossurfactante), e foram testadas com petróleos das bacias de Campos, Sergipe e Recôncavo, antes e após intemperismo. Os principais resultados revelaram que: (i) pH e salinidade não influenciam significativamente a sorção; (ii) dose, concentração do óleo e tempo de contato são os fatores mais relevantes; (iii) a fibra de açaí apresentou desempenho superior à de coco, especialmente após os pré-tratamentos; (iv) o modelo cinético de pseudo-segunda ordem e a isoterma de Langmuir foram os que melhor ajustaram aos dados de sorção em ambas as fibras; (v) a fibra de açaí manteve desempenho mais estável ao longo de três ciclos de reutilização, com maior eficiência de dessorção que a fibra de coco; (vi) em mesoescala, a sorção foi menor que em microescala devido à ação das ondas simuladas, que aumentaram a turbulência e reduziram o tempo de residência do óleo na interface fibra/água, dificultando a sorção; (vii) o intemperismo influenciou significativamente a sorção dos petróleos pelas fibras, alterando a resposta dos biossorventes frente aos diferentes óleos. Com os óleos crus, as fibras sorveram preferencialmente o petróleo da Bacia de Sergipe. Após 30 dias de intemperismo, a maior sorção passou a ocorrer com o óleo da Bacia de Campos devido à sua maior fluidez residual e ao teor de compostos aromáticos, que favorecem interações π–π com a superfície das fibras. O óleo da Bacia do Recôncavo foi pouco sorvido em ambas as condições; e (viii) o pré-tratamento com biossurfactante (pré-tratamento inovador e não convencional) obteve resposta superior de sorção (8,71 g·g⁻¹), em relação aos outros pré-tratamentos. Os achados evidenciam o potencial das fibras vegetais brasileiras, especialmente do açaí pré-tratado com biossurfactante, como solução eficiente e sustentável para contenção de petróleo, alinhando-se à química verde, à economia circular e à valorização de resíduos. A tese também se insere nos compromissos do Brasil com a Agenda 2030 da ONU, contribuindo para o ODS 14 (Vida na Água), com destaque para a Margem Equatorial brasileira, região de intensa produção de coco e açaí e alta geração de resíduos agroindustriais com potencial de reaproveitamento ambiental. |
| Abstract: | Oil spills in marine environments pose serious ecological risks, requiring sustainable and efficient response alternatives. This study investigated lignocellulosic fibers from coconut (Cocos nucifera L.) and açaí (Euterpe oleracea) as biosorbents for the removal of crude and weathered oils in saline waters, addressing several underexplored scientific gaps. The main gaps include the underutilization of açaí mesocarp fiber as a biosorbent, the scarcity of studies involving weathered oils with detailed geochemical characterization, the lack of meso-scale tests under hydrodynamic simulation, and the absence of sustainable pre-treatment approaches, such as the use of biosurfactants. The methodology involved a fractional factorial design (2⁵⁻¹), micro- and meso-scale tests, kinetic and equilibrium analyses, and physicochemical characterizations of the fibers (SEM, FTIR, XRD, and chemical composition). The fibers underwent various pre-treatments (acid, alkaline, thermal, mercerization/acetylation, sonication, and biosurfactant) and were tested with oils from the Campos, Sergipe, and Recôncavo basins, both before and after weathering. The main findings revealed that (i) pH and salinity did not significantly affect sorption, (ii) oil dose, concentration, and contact time were the most relevant factors, (iii) açaí fiber outperformed coconut fiber, especially after pre-treatment, (iv) the pseudo-second-order kinetic model and Langmuir isotherm best fit the sorption data for both fibers, (v) açaí fiber maintained more stable performance over three reuse cycles, with higher desorption efficiency than coconut fiber, (vi) sorption was lower at meso-scale due to wave-induced turbulence, which reduced the oil’s residence time at the fiber–water interface, (vii) weathering significantly influenced oil sorption, altering the fibers' response depending on the oil type. Crude oils were preferentially sorbed from the Sergipe Basin. After 30 days of weathering, the highest sorption occurred with oil from the Campos Basin, due to its higher residual fluidity and aromatic content, which favors π–π interactions with the fiber surface. Oil from the Recôncavo Basin showed low sorption under both conditions, and (viii) the biosurfactant pre-treatment, an innovative and unconventional approach, achieved the highest sorption capacity (8.71 g·g⁻¹) among all treatments. The findings highlight the potential of Brazilian plant fibers, especially biosurfactant-treated açaí fiber, as an efficient and sustainable solution for oil containment, in line with green chemistry, circular economy, and waste valorization principles. This research also aligns with Brazil’s commitments under the UN 2030 Agenda, contributing to SDG 14 (Life Below Water), with particular relevance to the Brazilian Equatorial Margin, an area of intense coconut and açaí production and significant agro-industrial waste generation with underexplored environmental reuse potential. |
| Palavras-chave: | Sorventes naturais Fibras de açaí Fibras de coco Biossurfactantes Derramamento de petróleo Óleo intemperizado Adsorção de poluentes orgânicos |
| CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES INDUSTRIAIS E EQUIPAMENTOS PARA ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES DE SEPARACAO E MISTURA |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Editora / Evento / Instituição: | Universidade Federal da Bahia |
| Sigla da Instituição: | UFBA |
| metadata.dc.publisher.department: | Escola Politécnica |
| metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Quimica (PPEQ) |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| URI: | https://repositorio.ufba.br/handle/ri/43038 |
| Data do documento: | 25-Jul-2025 |
| Aparece nas coleções: | Tese (PPEQ) |
| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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