Um dos aspetos principais do processo da OL é a necessidade de funcionar a temperaturas e pressões elevadas além de apresentar períodos longos de residência. Isto tem como consequência custos bastante elevados e a necessidade de usar materiais caros e muito resistentes à corrosão que irá ocorrer por causa das condições severas e por causa da presença frequente de iões cloreto nas águas a tratar. Estes problemas levaram ao desenvolvimento de catalisadores que permitissem operar em condições mais moderadas (temperatura e pressão mais baixas) e com tempos de residência menores. Outros benefícios trazidos pelos catalisadores foi a capacidade de oxidar compostos refratários problemáticos como o ácido acético e a amónia a temperaturas mais baixas e a possibilidade de tornar a oxidação mais seletiva, com formação de produtos intermédios mais facilmente biodegradáveis, escolhendo o catalisador certo num contexto de um processo de tratamento químico/biológico integrado (Mantzavinos et al., 1999; Levec & Pintar, 2007).
Há dois tipos principais de catalisadores, homogéneos e heterogéneos. Os homogéneos são caracterizados por serem muito eficientes para oxidação de compostos orgânicos, no entanto a sua utilização requer um passo suplementar, de precipitação ou separação por membranas por forma a separá-los do efluente tratado, podendo ou não ser recirculados para o reator. Exemplos deste tipo de catalisadores são os sais de cobre e os sais de ferro (Mantzavinos et
al., 1999; Gomes et al., 2007; Levec & Pintar, 2007).
Os catalisadores heterogéneos, por outro lado podem não ser tão eficientes, todavia são ativos mais estáveis e mais baratos que podem ser facilmente removidos por filtração. Exemplos deste tipo de catalisadores são metais nobres (incluindo platina (Pt), paládio (Pd), ruténio (Ru), ródio (Rh) e muitos mais), óxidos de metais de transição (como cobre (Cu), ferro (Fe), cobalto (Co), manganês (Mn), níquel (Ni), estanho (Sn)) e muitos mais óxidos em diversas combinações (Mantzavinos et al., 1999; Gomes et al., 2007).
As vantagens apresentadas pelos catalisadores heterogéneos levaram a um estudo mais aprofundado dos sistemas que os incluem, tendo-se encontrado diversos problemas relacionados com os mesmos. O primeiro é o da sinterização e lixiviação do material do ingrediente ativo, o segundo é a perda da área superficial do material de suporte, o terceiro é a possível perda de atividade dos sítios ativos devido à formação e libertação de monóxido de carbono e, por último, a deposição de compostos orgânicos ou inorgânicos sobre a superfície do catalisador. Estes problemas podem ser resolvidos, em parte, com a escolha apropriada do catalisador e com o controlo do pH durante o processo (Levec & Pintar, 2007).
18 A escolha do catalisador apropriado também é importante devido à variedade dos efluentes a tratar, pois um mesmo catalisador não pode ser utilizado eficientemente para todos. Por isso o catalisador tem de ser concebido para cada situação em particular e a partir de materiais pouco onerosos. Por exemplo, os óxidos de zircónio (Zr), de césio (Ce) e titânio (Ti) podem ser usados como suportes estáveis, enquanto catalisadores de outros óxidos metálicos são muito ativos mas pouco estáveis. E quando o objetivo é contrariar a lixiviação, então a solução é fazer aderir compostos cataliticamente ativos que incluam metais preciosos a uma estrutura de suporte do catalisador, pois estes catalisadores estão menos propensos à lixiviação do ingrediente ativo. Quando se está a escolher um catalisador também se deve ter em conta o seu tempo de vida, sendo aceitável um tempo de vida de pelo menos 500 horas num tratamento em reatores simples (Levec & Pintar, 2007).
O constante desenvolvimento de novos catalisadores ajudará também na resolução dos problemas relacionados com os já existentes e com a OCL. No entanto ainda há problemas neste processo que ainda não estão totalmente resolvidos, como a poluição secundária e a diminuição da eficiência do tratamento (Lei & Dai, 2007; Dai et al., 2008).
A figura 4 apresenta a estrutura de um processo que foi utilizado em estudos de OCL.
Figura 4: Esquema de uma estrutura simples de um processo de OCL (adaptado de Levec &
Pintar, 2007).
Em termos de aplicações da OCL, a oxidação completa pode continuar a ser demasiado cara, por isso, a melhor solução será utilizá-la com pré tratamento de um tratamento biológico, tal como a OL. De resto onde a OL for aplicada a OCL também pode ser. Se se utilizar catalisadores heterogéneos poder-se-á transformar uma OL já em funcionamento numa OCL pois só necessário adicionar o catalisador ao sistema e inserir um filtro, operações que no entanto podem não ser assim tão simples. Mais complicado seria ainda se os catalisadores fossem homogéneos, porque seria necessário ter em conta a separação dos mesmos do efluente e a sua possível recirculação. Todavia, pelo menos na Europa, a atenção tem estado mais focada em processos OCL homogéneos, tendo sido desenvolvidos diversos processos
ÁGUA PURIFICADA ÁGUAS RESIDUAIS BOMBA PERMUTADOR DE CALOR PRÉ-AQUECEDOR GÁS SEPARADOR AR REATOR DE LEITO DE GOTEJAMENTO
19 comerciais ao longo das últimas décadas, como Ciba-Geigy, LOPROX, WPO, ORCAN e ATHOS (Kang et al., 2011; Levec & Pintar, 2007).
Porém vale a pena dar exemplos específicos de compostos e efluentes industriais cuja remoção e tratamento foi testada com OCL. É o caso do formaldeído e de efluentes com elevadas concentrações deste composto. Nesta situação foi testada a remoção do carbono orgânico total (COT) (neste caso o formaldeído constituía a maior parte do COT) com diversos catalisadores (Silva, Castelo-Branco, Quinta-Ferreira, & Levec, 2003).
O processo de OCL foi também testado em efluentes de uma indústria do azeite cujas características se encontram na tabela 1 (Gomes et al., 2007).
Tabela 1: Caraterização físico-química do efluente (reproduzido de Peres (2001) por (Gomes et al., 2007)). Parâmetro Valor pH 4,3 CBO 10,2 g/L CQO 60,5 g/L Sólidos suspensos 6,8 g/L Fenóis 0,56 g/L CBO/CQO 0,17
Por fim este método também foi testado no efluente da produção de vitamina B6, que contém concentrações de CQO entre 70.000 e 120.000 mg/L, de CBO5 entre 5.000 e 7.000 mg/L, de sólidos em suspensão entre 10 e 80 mg/L, de N-NH4 entre 8 e 150 mg/L, de P-PO4 entre 0,1 e 1,5 mg/L e pH entre 3 e 5. Estas características mostram que é um efluente muito pouco biodegradável, e ao qual se justifica a aplicação de OCL (Kang et al., 2011).