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Título: Determinação de material particulado, íons metálicos e dióxido de nitrogênio no ar atmosférico de carvoaria
Título(s) alternativo(s): Determination of particulate matter, metallic ions, and nitrogen dioxide in the atmospheric air of a charcoal production factory
Autor(es): Negrello, Maria Eduarda
Coelho, Mariana Lilie Karam
Orientador(es): Félix, Erika Pereira
Palavras-chave: Carvão
Amostragem
Metais pesados
Intoxicação
Compostos orgânicos
Coal
Sampling
Heavy metals
Auto-intoxication
Organic compounds
Data do documento: 30-Nov-2022
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: NEGRELLO, Maria Eduarda; COELHO, Mariana Lilie Karam. Determinação de material particulado, íons metálicos e dióxido de nitrogênio no ar atmosférico de carvoaria. 2022. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2022.
Resumo: Uma preocupação emergente no mundo é a intoxicação por “metais pesados”, cuja bioacumulação pode causar efeitos tóxicos severos. Esse grupo químico apresenta persistência no meio ambiente e alto potencial cancerígeno. Geralmente, os “metais pesados” encontram-se adsorvidos ao material particulado, conjunto de poluentes atmosféricos que engloba poeiras, fumaças e materiais sólidos e líquidos em suspensão na atmosfera. Considerando que o dióxido de nitrogênio é um dos precursores do material particulado e que ambos os poluentes são provenientes de processos de combustão, é importante sua quantificação em ambientes que utilizam esses processos, como carvoarias. Diante dos riscos desses poluentes, este trabalho buscou determinar as concentrações de material particulado, íons metálicos associados e dióxido de nitrogênio no ar próximo a fornos circulares convencionais, em uma unidade produtiva de carvão vegetal localizada nos Campos Gerais do Paraná. Foram realizadas coletas em triplicata, usando cassetes e filtros de éster de celulose, com bomba portátil a 2 L min-1 e tempos de amostragem de 210 min. Os finos de carvão provenientes da pirólise foram transformados em briquetes em outra unidade produtiva, onde também foram feitas coletas. Para as amostras de NO2, foram usados filtros impregnados para análise nas etapas de torrefação e carbonização. Após coleta, os filtros foram analisados pela reação colorimétrica de Griess-Saltzman em Espectrofotômetro UV-Vis, a 540 nm. A caracterização foi feita no Centro Multiusuário da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, usando Microscopia Eletrônica de Varredura para obter imagens de alta definição da morfologia dos materiais. Também foi usada Espectroscopia por Energia Dispersiva, acoplada ao microscópio, para análise qualitativa da composição elementar, cujos resultados não apontaram a presença de elementos-traço. Para a caracterização quantitativa dos elementos-traço, foi utilizado Espectroscopia de Emissão Atômica por Plasma Indutivamente Acoplado, que detectou Níquel e Cromo. A análise de NO2 mostrou que as concentrações encontradas nas três principais etapas da pirólise da madeira estão dentro do limite permitido pelas autoridades ambientais, sendo a maior concentração encontrada de aproximadamente 3 μg m-3 na fase de torrefação. A análise gravimétrica mostrou maior emissão de material particulado nas etapas de torrefação e carbonização devido à maior liberação de compostos orgânicos voláteis, com valores de aproximadamente 35 mg m-3.
Abstract: An emerging global concern is heavy metal poisoning, whose bioaccumulation can cause severe toxic effects. This chemical group is persistent in the environment and has high carcinogenic potential. Heavy metals are generally adsorbed onto particulate matter, a group of atmospheric pollutants that includes dust, smoke, and solid and liquid materials suspended in the air. Considering that nitrogen dioxide is a precursor of particulate matter and both pollutants originate from combustion processes, it is important to quantify them in environments using these processes, such as charcoal kilns. Given the risks posed by these pollutants, this study aimed to determine the concentrations of particulate matter, associated metal ions, and nitrogen dioxide in the air near conventional circular kilns at a charcoal production unit in the Campos Gerais region of Paraná. Samples were collected in triplicate using cassettes and cellulose ester filters, with a portable pump at 2 L min-1 for sampling times of 210 minutes. Charcoal fines from the pyrolysis process were converted into briquettes at another production unit, where additional samples were taken. For NO2 samples, impregnated filters were used for analysis during the wood roasting and carbonization stages. After collection, the filters were analyzed using the Griess-Saltzman colorimetric reaction in a UV-Vis spectrophotometer at 540 nm. Characterization was carried out at the Multiuser Center of the Federal University of Technology – Paraná, using Scanning Electron Microscopy to obtain high-definition images of the materials’ morphology. Energy Dispersive Spectroscopy was also used to qualitatively analyze the elemental composition, with results showing no trace elements. For quantitative trace element characterization, Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy detected the presence of nickel and chromium. NO2 analysis showed that the concentrations found in the three main stages of wood pyrolysis were within the limits set by environmental authorities, with the highest concentration of approximately 3 μg m-3 during the roasting phase. Gravimetric analysis revealed higher particulate matter emissions during the roasting and carbonization stages due to greater release of volatile organic compounds, with values of approximately 35 mg m-3.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/38160
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