Equilíbrio líquido-líquido na recuperação de ácidos carboxílicos de águas residuárias usando solventes verdes

Resumo

Recentemente, a valorização de resíduos líquidos orgânicos a partir de processos agroindustriais para produzir produtos químicos com alto valor agregado vem ganhando destaque mundial devido às preocupações econômicas e ambientais. A vinhaça, resíduo líquido de usinas de processamento de etanol de cana-de-açúcar, se caracteriza pelo negativo impacto ambiental e pela presença compostos de alto valor de mercado (ácidos carboxílicos: succínico, acético e láctico) em concentrações de até 5%, cuja recuperação pode dar origem à plataforma de carboxilatos das biorrefinarias. A vantagem de usar a vinhaça como matéria-prima é eficiente em termos de recursos e sustentável devido a que não entra em competição com a produção de alimentos, com terras agrícolas ou com o desflorestamento para cultivar as culturas da biorrefinaria. Por tanto, inovações científicas e tecnológicas são necessárias para utilizá-la como fonte renovável de ácidos carboxílicos (ACs) e torná-la sustentável e economicamente viável. A extração líquido-líquido usando solventes verdes, líquidos iônicos próticos (LIPs) e solventes eutéticos profundos (SEPs), como substitutos promissores de solventes orgânicos, podem ser uma alternativa para recuperar ácidos carboxílicos a partir de águas residuárias, porém, para desenvolver o processo de separação é necessário um profundo entendimento das interações que ocorrem e governam o equilíbrio líquido-líquido de sistemas complexos formados por água, ácidos carboxílicos, glicerol e LIPs/SEPs. Considerando às suas propriedades extrativas, baixo custo, facilidade de síntese, reciclagem, toxicidade reduzida, biodegradabilidade e facilidade em formar sistemas bifásicos, LIPs (hidrofóbicos e hidrofílicos da espécie amônio) e SEPs serão estudados para a recuperar ACs. Neste contexto, este projeto propõe: i) avaliar a capacidade de extração (seletividade e coeficiente de partição) dos LIPs e SEPs; ii) determinar experimentalmente dados de equilíbrio líquido-líquido (ELL) de misturas quinarias escassas na literatura e correlacionar tais dados usando o modelo NRTL ou a Equação de Estado CPA; iii) avaliar as condições ótimas do ELL em sistemas reais envolvendo a vinhaça de cana-de-açúcar procedente de uma planta sucroalcooleira; iv) investigar o efeito da temperatura, estrutura dos cátions e ânions, composição da mistura, pH e adição de sais inorgânicos na formação de sistemas bifásicos e na eficiência de extração; v) estudar a viabilidade técnica e econômica da extração dos ACs por simulação computacional usando o software aspenONE® Engineering. (AU)