PI9004025 PROCESSO DE HIDROFBIZAÇÃO DE VERMICULIT EXPANDIDA
Depósito: 08/08/1990-
Destaque: como invento brasileiro pela secretaria de Indústria e Comércio de São Paulo 1990
Inventor: Jader Martins
Titular: Jader Martins (BR/MG)
A invenção descreve uma invenção voltada ao tratamento de águas contaminadas com óleo e derivados de petróleo. O material usado é a vermiculita, um mineral da família das micas, que quando aquecido se expande e se torna muito leve e poroso. A ideia é tornar essa vermiculita repelente à água (hidrofóbica) para que ela consiga reter apenas substâncias oleosas e não a água. A inovação está no uso de compostos derivados de silício, como silicones e siloxanos, aplicados logo após o processo de expansão da vermiculita, em temperaturas entre 80 e 400 °C. Isso cria uma camada protetora estável, resistente ao calor, a solventes e a condições ácidas ou básicas, superando métodos antigos baseados em parafina, que eram frágeis e pouco duradouros. Com essa modificação, a vermiculita passa a adsorver óleos com alta eficiência, chegando a reter até 97% em testes, contra apenas 4% da vermiculita comum. O material pode ser usado diretamente em derramamentos, como meio filtrante ou em barreiras para conter a dispersão do óleo em rios e mares. Além disso, pode ser reutilizado após tratamento térmico, recuperando sua função hidrofóbica. O invento é especialmente útil em usinas siderúrgicas e indústrias, que geram águas poluídas com compostos orgânicos. Assim, o processo permite não só limpar e reaproveitar a água, mas também reduzir danos ambientais de acidentes com petróleo. Em resumo, trata-se de uma tecnologia eficiente, durável e reciclável para combater poluição por óleo, aproveitando um mineral abundante e barato.
O mineral vermiculita é um silicato composto principalmente de ferro, alumínio e cálcio. Pertencente à família das micas, ele existe em abundância no Brasil, com reservas no Piauí, Goiás, Paraíba e na Bahia. A vermiculita tem densidade baixa e apresenta forma de lâmina (lamelar). Ela é utilizada principalmente na construção civil, como isolante térmico, acústico e na produção de tijolos leves. Sua principal vantagem é ser um material inorgânico e resistente a temperaturas elevadas. Quando aquecida a uma temperatura de mil graus, a vermiculita aumenta de volume, expande-se perpendicularmente (como uma sanfona) e libera água violentamente. Nesse processo, seu volume aumenta até 20 vezes. Como a maioria dos minerais, a vermiculita é hidrofílica, ou seja, atrai moléculas de água e pode ser molhada. Poucos minerais são hidrofóbicos, como enxofre, grafite e carvão. "Quando mergulhados na água, esses minerais não molham e saem secos", define Martins. Essa característica é definida pela polaridade: minerais apolares (que não apresentam pólos negativos ou positivos) são hidrofóbicos.
A obtenção da vermiculita hidrofizada é fruto de dez anos de pesquisa realizadas por Jáder Martins com amostras expandidas do mineral. Sobre sua superfície, o pesquisador aplicou uma camada de material orgânico sob condições especiais. O mineral resultante é capaz de atrair compostos orgânicos, um processo conhecido como adsorção. Com isso, a vermiculita hidrofizada pode retirar da água rejeitos industriais como óleos, derivados de alcatrão e pesticidas. Não há no mercado brasileiro produtos que limpem a água contaminada por benzenos e fenóis - compostos de cadeia fechada, todos cancerígenos, provenientes de siderúrgicas, refinarias e indústrias têxteis. "Os produtos que poderiam ser utilizados com esse propósito são muito caros, o que impede sua utilização industrial", explica Martins. A vermiculita hidrofobizada pode também ser utilizada em casos de vazamentos de óleos, com a vantagem de ser um recurso barato e reutilizável. O mineral transformado é capaz de acumular quatro vezes o seu peso em petróleo, que pode ser retirado através de solventes orgânicos (como o hexano) e reaproveitado em seguida.
As pesquisas com a vermiculita começaram há dez anos, quando Jader ainda era professor na Universidade Federal de Uberlândia (UFU). Mas a ideia dos estudos surgiu antes disso, quando ele realizava um curso, pela ONU, sobre minerais mão metálicos, na Tchecoslováquia. Naquele país, os minerais não metálicos (caso do calcário e da argila empregados na construção civil) são amplamente utilizados no tratamento da água. De acordo com Jader, não existe literatura atestando esse potencial despoluente da vermiculita. A patente para o processo de obtenção foi solicitada em 1990, ano em que a pesquisa foi premiada como invento brasileiro pela secretaria de Indústria e Comércio de São Paulo. O engenheiro explica que nesse período o pedido de registro de patente foi questionado por várias empresas norte-americanas. Todavia, ele conseguiu provar que o "processo de obtenção do mineral era novo e genuíno".
A invenção descreve um processo para produzir vermiculita expandida hidrofobizada, material ideal para tratar águas contaminadas com óleos e derivados, graças à sua alta capacidade de adsorção. Para isso, são usados reagentes derivados de silício, como siloxanos e siliconas, que tornam a superfície do mineral repelente à água e mais durável que processos antigos com parafina. A aplicação ocorre durante o resfriamento da vermiculita, quando sua superfície está limpa e favorece a adesão. Existem dois modos: aspergir a emulsão sobre a vermiculita quente ou passar vapores do reagente em contra corrente. O processo funciona entre 80 e 400 °C, variando conforme o reagente usado. A eficiência é comprovada: vermiculita comum adsorve apenas 4% de óleo, enquanto a hidrofobizada pode chegar a 97%, dependendo da concentração. O material pode ser usado diretamente na água, em filtros ou como barreiras contra derramamentos. A produção pode ser integrada às fábricas já existentes. Além disso, a vermiculita tratada é reciclável, bastando aquecê-la a até 500 °C para recuperar sua capacidade hidrofóbica.
Jader Martins é professor do Departamento de Engenharia de Minas da Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP), inventou um produto, a vermiculita hidrofóbica, capaz de separar substâncias oleosas das águas de efluentes industriais, colocando-as dentro dos parâmetros exigidos pela legislação ambiental. A vermiculita é um mineral barato e muito utilizado como isolante térmico e acústico na construção civil. O pesquisador da UFOP tratou-o quimicamente, tornado-o hidrofóbico, ou seja, sem afinidade com a água. O novo produto, com alto índice de porosidade, é capaz de reter óleos quando em contato com águas contaminadas. Hoje, esse processo de purificação é feito com filtros de decantação. Para viabilizar o produto, Martins abriu uma empresa, a Hydro Clean, e busca um parceiro para a fabricação do produto em escala comercial.
Resumo: PI9004025 Descreve-se um processo aperfeiçoado para produzir vermiculita expandida hidrofobizada, utilizando de reagentes orgânicos derivados de silício, tais como, etilsilicato, organohalogeniosilanos, siloxanos e siliconas, que ao entrarem em contato com a vermiculita expandida, durante o seu resfriamento logo após a expansão, a uma temperatura que varia de 80 a 400ºC, e transforma em material hidrofóbico. ou seja, hidrorepelente. O reagente orgânico reage firmemente com a superfície da vermiculita expandida , tornando-a apta & adsorver com mais eficácia, líquidos orgânicos, tais como óleos e petróleo e seus derivados de águas industriais ou quaisquer tipo de águas contaminadas com estes líquidos.
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