Atualmente o mercado oferece diversas opções para o tratamento de água e efluentes, sendo que cada produto ou tecnologia é aplicada levando-se em consideração o tipo de aplicação, o fluido desejado ao final do processo e o tipo de água que está adentrando ao sistema. O carvão ativo ou ativado é um destes produtos, utilizados geralmente para remoção de impurezas dissolvidas que geralmente são encontrados em pequenas proporções, porém causam odor, cor e gosto nos fluidos. Além disso, o carvão também remove compostos orgânicos, fenólicos e outras substâncias que acabam diminuindo a qualidade final da água.
Sua composição é feita de carbono puro de grande porosidade, apresenta notáveis propriedades atribuídas à sua área superficial obtido a partir da queima controlada e não total, para não perder sua alta porosidade, de madeiras. Sua área interna é formada por milhares de poros que tem a função de adsorver. Quando utilizado no tratamento de água, todas as impurezas retidas pelo carvão, serão removidas e eliminadas junto com o mesmo, além de não gerarem subprodutos, como ocorre em grande parte dos processos químicos.
Sua ativação é feita através de alguns processos: O químico, onde se mistura a matéria prima e uma solução que ativa o produto e depois é resfriado. O processo físico é através da oxidação do carvão com baixo teor de oxigênio e queima controlada. Ao adicionar o vapor de água, ar ou dióxido de carvão temos o início da ativação, logo depois o produto é resfriado, lavado, peneirado e separado de acordo com seu tamanho. Temos em seguida a adsorção química, onde as moléculas se unem ao adsorvente por ligações químicas e ocorre a interação com o substrato. Por fim a adsorção física, onde as moléculas interagem, mas não formam ligações químicas.
O carvão ativado possui características adsortivas, que ocorre devido a adesão de moléculas ou partículas do adsorvente e do adsorvato a uma superfície ou o preenchimento de poros em um sólido (diferente da absorção que é feita no volume). No caso do carvão ativado, essa adsorção é seletiva, favorecendo ligações apolares sobre substâncias polares. Os menores poros atraem proteínas, remédios, líquidos, gases, impurezas e outros compostos para dentro da matriz do carbono e essas impurezas ficam retidas no carvão e depois são adsorvidas. Comparado com outros adsorventes comerciais, o carvão ativado tem um amplo espectro de atividade de adsorção, estabilidade física, química excelente e a facilidade de produção a partir de materiais facilmente disponíveis.
Podemos encontrar hoje diversas aplicações do uso do carvão ativado: na indústria, na purificação de líquidos, açucares, ácidos, produtos químicos, área alimentícia, farmacêutica, entre outras. Mas o maior mercado mundial do uso do carvão ativado é no tratamento de água potável ou de reúso. O carvão ativado é um ótimo produto para capturar impurezas que tenham em sua base o carbono e substâncias como cloro.
Robinson Zuntini, diretor da Calgon Carbon, empresa que trabalha com mais 600 tipos de aplicações cadastradas para o uso de carvão ativado, apresenta alguns tipos do produto para o tratamento de água. "Para cada aplicação você tem um tipo de carvão, em água potável é utilizado granular ou em pó. Para água de reúso ou de descarte, o pulverizado, que atua na parte de lodo ativado", afirmou.
O carvão pulverizado ou em pó, é utilizado para aplicação em fase líquida, em um processo do tipo contínuo ou descontínuo. É mais indicado para o caso em que as dosagens são variadas. É provido de agitação para manter o pó em suspensão com o líquido a ser tratado e assim ocorrer um contato mais eficiente do carvão ativado. Após a adsorção, o pó é separado do líquido por centrifugação, filtração e decantação, ou a combinação destes.
O carvão ativado pulverizado também pode ser utilizado diretamente no filtro, formando uma pré-capa de clarificação. O líquido a ser purificado é bombeado através desta camada filtrante, onde ocorre a adsorção. As condições de uso para o processo a que se destina, são determinadas através de testes práticos. A utilização do carvão ativo no processo de tratamento de água vem crescendo de forma importante nos últimos tempos.
No tratamento de efluentes, pode ser usado em fase final do processo biológico em colunas de leito fixo, na fase de polimento, removendo cor ou componentes específicos, como por exemplo, o mercúrio. Também em sistemas tipo lodos ativados, fazendo a remoção de cor e/ou enriquecendo o lodo no número de bactérias por centímetro cúbico. Como suporte para microrganismos em sistemas de filtros biológicos ou processos anaeróbicos.
No caso do carvão granulado, pode ser utilizado em aplicações liquidas ou gasosas e se produz por matérias primas duras e processo controlado que evita perdas por ficção. Seu resultado é um produto rígido que permite regenerações. Zuntini ressalta ainda que se houver um processo onde precise de um tempo de contato mais rápido a recomendação é o carvão em pó. No caso do tempo de contato médio e mais longo o mais eficiente é o carvão granulado.
O carvão ativado natural normalmente é transportado em sacos de 500 e 1000 kg ou então a granel. Para cada tipo de aplicação, é disponibilizado um tipo de embalagem e transporte, o cliente é orientado de acordo o processo utilizado. No transporte de água, é preciso verificar se o produto será aplicado antes ou depois do processo indicado. Normalmente o carvão em pó, no caso de efluentes e tratamento de água potável, é aplicado antes das bacias de decantação. O granulado é aplicado diretamente na bacia fixa. Uma vez aplicado não sofre mais alterações, isso quer dizer que o transporte não interfere em absoluto o seu resultado.
Depois de um certo tempo os poros do filtro do carvão ativado ficam totalmente preenchidos e ele deixa de ter aderência e não fixando mais as impurezas da água, isso significa que ele deve ser substituído por um carvão novo. Utilizando o material de forma correta e fazendo as retrolavagens e manutenção indicadas pelo fabricante do sistema de filtragem o carvão pode durar até 12 meses.
"O Brasil ainda é bastante incipiente em termo de reúso de água. Existe algumas empresas que estão focadas nessa oportunidade de negócio. Estamos apoiando muitas delas nessa parte de pesquisa, utilizando o carvão como meio de recuperação, principalmente pelos benefícios que ele tem, de não interferir no meio ambiente e não utilizar elementos químicos na recuperação da água", destaca Zuntini.
Outro produto bastante recomendado no tratamento de água é carvão antracito, pois tem uma grande porcentagem de carbono e menos de impurezas. É utilizado em filtros de tratamento juntamente com a areia para retirada de resíduos. Diferentemente do carvão ativado, que usa propriedade química, o carvão antracito usa propriedade física, como se fosse uma peneira onde a sujeira fica retida, sua vida útil é de aproximadamente três anos.
Segundo Leonardo Casaril, Engenheiro de Produção da Carbonífera Criciúma, antigamente existiam filtros que trabalham apenas com seixo e areia, era aproximadamente um metro de camada de areia. Posteriormente foi implantado camadas com seixo, areia e carvão, onde a parte de areia é só 30 cm e a outra parte é carvão, o que agiliza o trabalho de filtração e a qualidade do resultado.
"Com velocidade maior você está produzindo muito mais água em menos tempo. A água consegue passar mais rápido. Essa velocidade com que a água passa no meio do material chamamos de taxa de filtração, com esse método a gente consegue trabalhar com uma taxa de filtração até duas vezes maior do que quando o filtro é composto só por areia e seixos, atingindo valores da ordem de 360m3/m2/dia", explica Casaril. O carvão antracinto diminui o efeito gradativo do entupimento do filtro, proporciona melhores resultados na remoção da cor e turbidez, além de remover sabor e odor da água.
Ainda de acordo com o empresário, hoje a maioria das empresas, inclusive governamentais, esta mudando as estações de águas antigas, sem essa novidade, para adaptar para esse tipo de material, principalmente pelos benefícios. Sua ação proporciona filtração com ação de profundidade, perda de carga muito inferior às proporcionadas por filtros de camada simples, reduz o tempo de retrolavagem, produz água de qualidade superior à filtrada por filtros de camada simples alcançando valores extremamente baixos de turbidez, cor e removendo também microorganismos patogênicos. Além de adaptar-se facilmente a estações de tratamento já existentes.
"Utilizando o carvão antracinto o resultado é duas vezes mais rápido do que o filtro simples, por isso o pessoal está adaptando das áreas antigas para aumentar a produtividade, ao invés de restaurar ou trocar os filtros velhos. Vale ressaltar que os novos filtros já estão sendo construídos com esse sistema e recebendo seus benefícios", ressalta Casaril.
Independentemente do processo a ser utilizado, o mais importante é que com o avanço tecnológico e de pesquisa, diariamente surgem novas técnicas para o tratamento de água. Essas novidades acrescentam na eficiência, agilidade e qualidade dos processos reduzindo cada vez os custos e o tempo das operações.