Quando falamos de carvão ativado, a distribuição desse material é composta de 25% de vendas para filtração de gases e 75% para filtração de líquidos. Desses 75%, pelo menos 80% é para filtração de água, trabalhando principalmente na adsorção de cloro (principal aquisição), clarificação, redução de material orgânico e também um percentual de coloração.
Para processos de purificação e tratamento de águas residuais é bastante utilizado devido à sua alta capacidade de adsorção. Ele remove contaminantes químicos, orgânicos e inorgânicos, melhorando a qualidade do líquido. Tratase de um material poroso, geralmente derivado de fontes orgânicas como madeira, cascas de coco ou carvão mineral. Durante o processo de ativação, ele é tratado para aumentar sua área superficial e criar uma rede de microporos que adsorvem contaminantes.
“Os carvões ativados são materiais carbonáceos produzidos a partir da reação da matéria-prima (vegetal ou mineral) com agentes oxidantes, em condições controladas de temperatura e pressão. O resultado desta reação são materiais extremamente porosos, com grande área superficial e característica de superfície que conferem alta capacidade de adsorção de compostos orgânicos e outras substâncias” - explica Liliane Schier de Lima Tavares - representante da Alpha Carbo. 
É extremamente eficaz para remoção de impurezas dissolvidas que geralmente são encontradas 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. 
No caso do tratamento de águas residuais pode ser utilizado para diversas funções. A primeira delas é a adsorção de contaminantes. Essa categoria pode ser dividida em três tipos: Orgânicos, com a emoção de compostos orgânicos voláteis (COVs), pesticidas, detergentes, óleos e resíduos farmacêuticos; Inorgânicos, na redução de metais pesados como chumbo, mercúrio e cádmio; e Cloro e subprodutos, para eliminação do cloro residual e subprodutos como trialometanos.
Podemos citar ainda a remoção de odores e sabores, onde o carvão ativado atua absorvendo compostos que geram odores e sabores desagradáveis na água. Por fim, temos a prevenção de crescimento microbiano, onde as superfícies porosas do carvão criam condições adversas para o desenvolvimento de microrganismos.
Existem basicamente quatro tipos: Carvão ativado em pó (CAP) -  Partículas finas adicionadas diretamente ao fluxo de água; Carvão ativado granular (CAG) -  Partículas maiores usadas em sistemas de filtração contínua; Carvão ativado extrudado ou em pellet (EAC - Extruded Activated Carbon); e Carvão ativado impregnado - Contém agentes químicos para melhorar a adsorção de compostos específicos.
Os em pó são utilizados em batelada e possuem leque amplo de aplicações. Existem especificações técnicas diferentes com variações na área superficial, granulometria, pH, umidade, poder de remoção de cor, entre outras. Essas especificações dependem da aplicação e se relacionam em alguns parâmetros com o tipo de tecnologia utilizada.
Já os carvões ativados granulados são utilizados em filtros de leito fixo, na purificação de soluções líquidas (clarificação de xaropes, remoção de cloro, purificação de soluções líquidas e gasosas). As especificações técnicas também variam conforme a aplicação em relação a área superficial disponível, distribuição de poros, granulometria, dureza, resistência a abrasão, pH, teor de cinzas, entre outras.
Já os carvões ativados peletizados são utilizados em filtros de leito fixo. São fabricados em forma cilíndrica (pellets), geralmente com diâmetros entre 1 a 5 mm, o que oferece alta resistência mecânica e baixa queda de pressão, o que os torna ideais para aplicações em sistemas de fluxo contínuo, como purificação de gases e líquidos. Assim como os granulados, possuem especificações técnicas que dependem da aplicação.

Por fim, o carvão ativado impregnado passa por um processo de impregnação com substâncias químicas específicas para atender a aplicações especializadas. Esses agentes químicos são incorporados na sua estrutura porosa para melhorar sua capacidade de adsorção ou para criar reações químicas específicas com certos contaminantes. É amplamente utilizado em áreas onde a remoção de contaminantes específicos ou perigosos é essencial.
Segundo Liliane o primeiro passo para identificar o uso correto para cada aplicação é identificar qual a tecnologia disponível para aplicação do produto (batelada ou leito fixo) e conhecer as características do efluente ou solução a ser tratada e onde se deseja chegar. Ela explica que a partir destes dados é importante realizar testes para otimização da dosagem e identificação do carvão ativado que apresente o melhor custo/benefício ao processo estudado.
Vale mencionar que o carvão ativado trabalha com diversas faixas de taxas de adsorção e essa taxa se dá em porcentagem em função da quantidade (kg) de carvão utilizado como elemento filtrante “Para uma taxa de adsorção (10%) em um tanque contendo 1000 kg de carvão ativado, por exemplo, teremos um total de retenção de 100 kg do componente a ser adsorvido, assim em números diretos, os 1000 kg de produto que entraram no tanque, sairão com 1100kg. A eficácia de remoção varia em função do elemento a ser retirado da água ou material a ser filtrado, podendo variar atualmente de 4% a 75%” - detalha Eduardo S. Zanizzelo, gerente técnico comercial da Zanifil.

Processo de ativação
De maneira geral, a ativação é o processo que transforma materiais carbonáceos (como madeira, cascas de coco, carvão mineral ou outros resíduos orgânicos) em um material poroso com alta capacidade de adsorção. A ativação cria uma rede de microporos e mesoporos, aumentando significativamente a área superficial do material, o que é essencial para suas propriedades de adsorção.
Existem dois métodos principais de ativação: química e física (ou térmica). Ambas as técnicas aumentam a área superficial e criam uma rede de microporos e mesoporos, fundamentais para a eficácia do carvão ativado.
No químico, mistura a matéria prima e uma solução que ativa o produto que depois é resfriado, ou seja, a matéria-prima carbonizada é impregnada com agentes químicos que promovem a formação de poros. O material impregnado é aquecido (entre 400°C e 800°C) em uma atmosfera controlada, onde ocorre a ativação. Como vantagem nesse caso temos menor consumo energético, e trata-se de um processo mais rápido.
O processo físico é através da oxidação do carvão com baixo teor de oxigênio e queima controlada. Após a carbonização, o carvão é aquecido a altas temperaturas (600°C a 1200°C) em presença de um gás ativador, como Vapor d’água (H2O) e Dióxido de carbono (CO2). Esses gases reagem com o carbono presente na estrutura, eliminando carbono sólido e ampliando a porosidade.
Ao adicionar o vapor, 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. Aqui podemos destacar que se trata de um processo mais ambientalmente amigável e que não deixa resíduos químicos. 
“No Brasil, o carvão ativado é produzido pelo processo físico de ativação, utilizando vapor d’água superaquecido e oxigênio, como agentes oxidantes. A reação ocorre em altas pressões e temperaturas superiores a 600ºC. O material pode ser produzido também por um processo químico de ativação, onde a matéria-prima é colocada em contato íntimo com um agente oxidante, sendo o ácido fosfórico de grau alimentício o mais utilizado em produções industriais” - destaca a representante da Alpha Carbo.
Vale lembrar que após a ativação, há o pósprocessamento, onde o carvão ativado passa por etapas de acabamento, como Lavagem (no caso da ativação química), para remover resíduos químicos e ajustar o pH; Moagem e peneiramento, para ajustar o tamanho das partículas conforme a aplicação (pó, granular, etc.); e Secagem, com o objetivo de reduzir o teor de umidade antes do armazenamento ou uso.

Etapas no tratamento 
As etapas do tratamento de águas residuais com carvão ativado envolvem processos bem definidos, que podem variar dependendo da qualidade inicial da água e dos requisitos do tratamento. Começamos pelo Pré-tratamento. Antes de usar o carvão ativado, é necessário preparar a água residual para garantir a eficiência do processo. 
Nessa etapa temos a remoção de sólidos grandes com o uso de grades e peneiras para eliminar resíduos sólidos, como plásticos, folhas ou outros materiais grandes; a Decantação que é a sedimentação de partículas suspensas maiores, como areia ou lodo, em tanques de sedimentação; e o processo de Floculação e coagulação (opcional), no que é feita a adição de coagulantes químicos para agrupar partículas menores e facilitar a remoção.

Em seguida temos o Tratamento primário. Nesta fase, o objetivo é reduzir contaminantes grosseiros, como óleos e gorduras. São utilizados separadores específicos para extrair resíduos oleosos. Há também a equalização, onde a água residual é armazenada em tanques para equalizar o fluxo e homogenizar as características químicas e físicas antes do tratamento.
Vale destacar que o uso do carvão ativado pode ocorrer de diferentes maneiras, dependendo da configuração do sistema. No Carvão ativado em pó, o mesmo é adicionado diretamente à água residual em tanques de mistura. Durante um período controlado adsorve contaminantes, e após a adsorção, o carvão saturado é separado da água por filtração ou decantação.

No caso do Carvão ativado granular é utilizado em filtros ou colunas de leito fixo. A água residual passa pelo leito granular, onde os contaminantes são adsorvidos na superfície do carvão. Lembrando que este método é ideal para sistemas contínuos e oferece maior durabilidade. Há ainda os chamados de Sistemas híbridos, que é a combinação de CAP e CAG para tratar águas com altos níveis de contaminantes.
A próxima etapa é o Tratamento secundário (biológico). Se o carvão ativado for utilizado após tratamentos biológicos, ele pode ser integrado para remover compostos orgânicos que escaparam do tratamento biológico e /ou para reduzir toxinas ou produtos químicos resistentes (como fármacos ou pesticidas).
Temos ainda, o que chamamos de Polimento final. Após o carvão ativado, outros processos podem ser aplicados para melhorar ainda mais a qualidade da água. Entre eles podemos destacar a Filtração de membrana, que removem de partículas extremamente pequenas e microrganismos; Osmose reversa, para purificação adicional e remoção de sais; e Desinfecção, com o uso de cloro, ozônio ou radiação UV para eliminar patógenos.
É importante ressaltar que o carvão ativado precisa ser regenerado ou descartado adequadamente. Ademais, durante todo o processo, é fundamental monitorar parâmetros como: Eficiência de remoção de contaminantes, Saturação do carvão ativado, e a Qualidade da água tratada em relação às normas ambientais.
“Os carvões ativados são materiais inertes de fácil manuseio, não possuem capacidade de auto ignição e não são tóxicos. Podem gerar algum desconforto pela possível dispersão de particulados no ambiente, mas que facilmente é resolvida com o uso adequado de equipamentos de segurança, ou pela instalação de exaustores e filtros de manga no local” - afirma Liliane. 
Ela enfatiza assim, que não há contra indicações explícitas, porém é importante conhecer as características da solução que será tratada e a tecnologia de aplicação para que o processo seja eficiente e os objetivos sejam atingidos.
“Em todo processo de filtração que utiliza carvão ativado, seja para gases ou líquidos, é importante que o sistema de carvão seja sempre o último estágio, e mais importante ainda que exista uma pré filtração anterior, pois como falamos de filtração química, importante que para uma melhor adsorção, cheguem apenas moléculas e não particulado ao carvão, fazendo assim com que a eficiência e durabilidade sejam acima das expectativas” - ressalta Zanizzelo. 

Tecnologia segura e ambientalmente amigável
Quando utilizado no tratamento de água, todas as impurezas retidas pelo carvão, serão removidas e eliminadas junto com o mesmo, além disso, não gera subprodutos, como ocorre em grande parte dos processos químicos. Essas são as principais vantagens do seu uso, ou seja, ele adsorve as impurezas sem gerar subprodutos químicos prejudiciais.
Adsorção seletiva e não reativa: O carvão ativado atrai e retém moléculas de impurezas em sua superfície porosa, sem modificar quimicamente a água ou os contaminantes adsorvidos. Além disso, diferentemente de processos químicos como cloração ou ozonização, o carvão ativado não reage com as substâncias na água. Ele apenas as retém fisicamente, ou seja, não há reações químicas.
Eliminação das impurezas junto com o carvão: As impurezas adsorvidas permanecem presas nos poros do carvão ativado até que ele seja saturado, mas vale ressaltar que, após a saturação, o carvão ativado deve ser regenerado, através de processos térmicos (para carvão granular), onde os contaminantes são queimados ou eliminados sem gerar subprodutos líquidos ou sólidos perigosos, ou descartado conforme com normas ambientais, se for carvão em pó. 
Sem geração de subprodutos prejudiciais: Processos químicos, como a cloração, podem produzir subprodutos tóxicos, que exigem tratamento adicional. O carvão ativado evita essa etapa porque não envolve a adição de reagentes químicos ao sistema. Isso o torna ideal para águas destinadas ao consumo humano, onde a segurança é crucial e para tratamento de águas residuais industriais, onde a formação de subprodutos pode complicar o descarte.
Impacto ambiental reduzido: A reutilização do carvão ativado granular, via regeneração, reduz a geração de resíduos. Mesmo quando descartado, o carvão saturado geralmente apresenta baixo impacto ambiental, especialmente se bem gerenciado.
O fato é que, no contexto do tratamento de água, por não gerar subprodutos prejudiciais é considerada uma das tecnologias mais seguras e ambientalmente amigáveis. “Os carvões ativados têm alta eficácia de remoção de contaminantes, mas cada caso deve ser estudado e otimizado, para que seja feita a escolha de melhor custo/benefício, pois cada processo tem suas características. Portanto, o tipo de carvão ativado utilizado, a dosagem, tecnologia de aplicação e características do efluente devem ser levadas em consideração, para que o objetivo seja atingido” - finaliza Liliane. 
 

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