A sílica gel e a nanosílica de alta pureza são dois materiais, na forma de um pó branco, com inúmeras aplicações na indústria, como tintas, pneus de carro, cerâmicas, revestimentos, filtros de água, agentes desumidificantes e desidratantes para alimentos e medicamentos. No entanto, a obtenção da sílica industrial a partir da areia pode causar impacto ambiental. Para reduzir os danos ao meio ambiente, em uma pesquisa realizada no Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (Ipen), associado à USP, foi desenvolvida técnica para obter sílica a partir das cinzas de biomassa de cana-de-açúcar, o que também agrega valor a um resíduo hoje gerado em grande quantidade pela indústria sucro-alcooleira.
O projeto intitulado Produção de Sílica Gel e Nanosílica de Alta Pureza a partir de Cinzas da Biomassa de Cana-de-Açúcar com Alto Potencial de Comercialização recebeu o Prêmio Kurt Politzer de Tecnologia 2016, oferecido pela Associação Brasileira da Indústria Química (Abiquim), na categoria Pesquisador. "A sílica produzida pela indústria é extraída da areia por meio de um processo que usa temperaturas superiores a 1.000 graus Celsius", afirma a química e professora Denise Alves Fungaro, que coordenou a pesquisa. "Além de retirar a areia do meio ambiente, degradando um recurso natural, o processo industrial exige um grande gasto de energia."
As cinzas de biomassa de cana-de-açúcar são produzidas na queima do bagaço, um resíduo da produção de açúcar e álcool, que deve ser disposto no meio ambiente de forma controlada. "Normalmente, o bagaço é queimado para gerar energia nas usinas, só que as cinzas que sobram do processo não são reaproveitadas para produção de produtos, sendo colocadas no solo com outros resíduos industriais, como a torta e o vinhoto", aponta a química. "A princípio, essa utilização dos resíduos funcionaria como fertilizante para o solo, mas as cinzas possuem nutrientes escassos com baixa dissolução, não sendo muito eficientes para essa função. Além disso, a toxicidade do resíduo também não é avaliada."
O interesse em estudar a obtenção de sílica das cinzas do bagaço de cana veio da experiência do grupo de pesquisa do Ipen com cinzas de carvão mineral, um resíduo que pode ser transformado em materiais com alto valor agregado, por ser fonte de sílica e alumina. "Estudos relatados na literatura apontaram que as cinzas de biomassa de cana-de-açúcar possuem, no mínimo, 60% de sílica. Esse fato, aliado à grande produção de cana-de-açúcar no Brasil, gerando esse resíduo muito abundante e não aproveitado, deu início a essa linha de pesquisa", conta Denise. Segundo a Companhia Nacional de Abastecimento (Conab), a estimativa de produção para a safra 2016/2017 era de 684,77 milhões de toneladas de cana. Cada tonelada gera de 250 a 270 quilos (kg) de bagaço, cuja queima com as palhas e pontas (mais 200 kg por tonelada) resulta em 1% a 4% de cinzas.
Pureza
No processo desenvolvido na pesquisa, as cinzas primeiro são submetidas à fusão com hidróxido de sódio a 500° C. "Em seguida, para obtenção da sílica em pó, a mistura fundida passa por um refluxo de água até que todo o silicato de sódio esteja dissolvido e por fim é adicionado um ácido para precipitar a sílica", relata a química. "Ao final, são obtidas sílica gel e nanosílica de alta pureza (acima de 99%), dois produtos com granulometria diferente, na forma de pó de cor branca, condição necessária para o seu aproveitamento pela indústria."
Além do aproveitamento do resíduo, a técnica para obtenção da sílica utiliza uma fonte renovável (a biomassa da cana) como matéria-prima. "Como a fusão é feita a uma temperatura mais baixa do que no processo industrial tradicional, há um menor gasto de energia, além de otimizar o consumo de água", ressalta Denise. "Também não é preciso dispor de aterros para o descarte adequado do resíduo."
Após a premiação, a técnica desenvolvida teve a patente depositada no Instituto Nacional da Propriedade Industrial (Inpi). "A nanosílica é um material com grande potencial de comercialização devido às suas diversas aplicações industriais", observa Denise. "A ideia é fazer com que o processo seja conhecido e adotado por empresas, em especial as indústrias do setor sucro-alcooleiro."
O prêmio, oferecido pela Abiquim, tem como objetivo principal estimular a pesquisa e a inovação na área química no âmbito nacional, reconhecendo projetos de inovação tecnológica na área de química que demonstrem a inventividade e a criatividade de empresas e pesquisadores. A pesquisa teve a participação das pós-doutorandas do Ipen, cuja pós-graduação é vinculada à USP, professoras Luciana Cavalcanti de Azevedo e Suzimara Rovani. A professora Denise foi indicada pelo reitor Marco Antonio Zago para compor o Conselho Deliberativo do Instituto de Estudos Avançados (IEA) da USP a partir de setembro.
A sílica gel e a nanosílica de alta pureza são dois materiais, na forma de um pó branco, com inúmeras aplicações na indústria, como tintas, pneus de carro, cerâmicas, revestimentos, filtros de água, agentes desumidificantes e desidratantes para alimentos e medicamentos. No entanto, a obtenção da sílica industrial a partir da areia pode causar impacto ambiental. Para reduzir os danos ao meio ambiente, em uma pesquisa realizada no Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (Ipen), associado à USP, foi desenvolvida técnica para obter sílica a partir das cinzas de biomassa de cana-de-açúcar, o que também agrega valor a um resíduo hoje gerado em grande quantidade pela indústria sucro-alcooleira.
O projeto intitulado Produção de Sílica Gel e Nanosílica de Alta Pureza a partir de Cinzas da Biomassa de Cana-de-Açúcar com Alto Potencial de Comercialização recebeu o Prêmio Kurt Politzer de Tecnologia 2016, oferecido pela Associação Brasileira da Indústria Química (Abiquim), na categoria Pesquisador. "A sílica produzida pela indústria é extraída da areia por meio de um processo que usa temperaturas superiores a 1.000 graus Celsius", afirma a química e professora Denise Alves Fungaro, que coordenou a pesquisa. "Além de retirar a areia do meio ambiente, degradando um recurso natural, o processo industrial exige um grande gasto de energia."
As cinzas de biomassa de cana-de-açúcar são produzidas na queima do bagaço, um resíduo da produção de açúcar e álcool, que deve ser disposto no meio ambiente de forma controlada. "Normalmente, o bagaço é queimado para gerar energia nas usinas, só que as cinzas que sobram do processo não são reaproveitadas para produção de produtos, sendo colocadas no solo com outros resíduos industriais, como a torta e o vinhoto", aponta a química. "A princípio, essa utilização dos resíduos funcionaria como fertilizante para o solo, mas as cinzas possuem nutrientes escassos com baixa dissolução, não sendo muito eficientes para essa função. Além disso, a toxicidade do resíduo também não é avaliada."
O interesse em estudar a obtenção de sílica das cinzas do bagaço de cana veio da experiência do grupo de pesquisa do Ipen com cinzas de carvão mineral, um resíduo que pode ser transformado em materiais com alto valor agregado, por ser fonte de sílica e alumina. "Estudos relatados na literatura apontaram que as cinzas de biomassa de cana-de-açúcar possuem, no mínimo, 60% de sílica. Esse fato, aliado à grande produção de cana-de-açúcar no Brasil, gerando esse resíduo muito abundante e não aproveitado, deu início a essa linha de pesquisa", conta Denise. Segundo a Companhia Nacional de Abastecimento (Conab), a estimativa de produção para a safra 2016/2017 era de 684,77 milhões de toneladas de cana. Cada tonelada gera de 250 a 270 quilos (kg) de bagaço, cuja queima com as palhas e pontas (mais 200 kg por tonelada) resulta em 1% a 4% de cinzas.
Pureza
No processo desenvolvido na pesquisa, as cinzas primeiro são submetidas à fusão com hidróxido de sódio a 500° C. "Em seguida, para obtenção da sílica em pó, a mistura fundida passa por um refluxo de água até que todo o silicato de sódio esteja dissolvido e por fim é adicionado um ácido para precipitar a sílica", relata a química. "Ao final, são obtidas sílica gel e nanosílica de alta pureza (acima de 99%), dois produtos com granulometria diferente, na forma de pó de cor branca, condição necessária para o seu aproveitamento pela indústria."
Além do aproveitamento do resíduo, a técnica para obtenção da sílica utiliza uma fonte renovável (a biomassa da cana) como matéria-prima. "Como a fusão é feita a uma temperatura mais baixa do que no processo industrial tradicional, há um menor gasto de energia, além de otimizar o consumo de água", ressalta Denise. "Também não é preciso dispor de aterros para o descarte adequado do resíduo."
Após a premiação, a técnica desenvolvida teve a patente depositada no Instituto Nacional da Propriedade Industrial (Inpi). "A nanosílica é um material com grande potencial de comercialização devido às suas diversas aplicações industriais", observa Denise. "A ideia é fazer com que o processo seja conhecido e adotado por empresas, em especial as indústrias do setor sucro-alcooleiro."
O prêmio, oferecido pela Abiquim, tem como objetivo principal estimular a pesquisa e a inovação na área química no âmbito nacional, reconhecendo projetos de inovação tecnológica na área de química que demonstrem a inventividade e a criatividade de empresas e pesquisadores. A pesquisa teve a participação das pós-doutorandas do Ipen, cuja pós-graduação é vinculada à USP, professoras Luciana Cavalcanti de Azevedo e Suzimara Rovani. A professora Denise foi indicada pelo reitor Marco Antonio Zago para compor o Conselho Deliberativo do Instituto de Estudos Avançados (IEA) da USP a partir de setembro.
