Obtenção e caracterização de carbono grafítico a partir do resíduo torta de café

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Faria, Flávia Duarte
• Orientador(a): Magalhães, Fabiano
• Banca de defesa: Magalhães, Fabiano, Soares, Jenaína Ribeiro, Resende, Eliane Cristina de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso restrito
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Lavras
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação Multicêntrico em Química
• Departamento: Departamento de Química
• País: brasil
• Palavras-chave em Português: Grafitização catalítica; Biomassa; Carbono - Caracterização; Catalytic graphitization; Biomass; Carbon - Characterization
• Área do conhecimento CNPq: Química Orgânica
• Link de acesso: https://repositorio.ufla.br/handle/1/58445

Uma grande quantidade de resíduos vem sendo gerada anualmente, contribuindo dessa forma para a poluição e a degradação do meio ambiente. Com isso, os resíduos agroindustriais como a casca de café e o café defeituoso vêm sendo estudados como precursores para a produção de produtos de valor agregado, como o carvão ativado, etanol, biogás, dentre outros. Estes também podem ser utilizados como matéria prima na produção de grafite, um material de alto valor agregado. Diante do exposto, nesse trabalho o resíduo denominado torta de café (TC) foi utilizado como precursor para a obtenção de carbono grafite por meio da sua carbonização e tratamento térmico, utilizando como catalisadores o nitrato de ferro (III) e nitrato de níquel (II). O carbono grafite preparado com Fe(NO3)3 e Ni(NO3)2 foram tratados termicamente à 800 e 1000 C, respectivamente por 30 minutos. A caracterização dos materiais foi realizada por espectroscopia Raman, Difração de Raios-X (DRX), Análise Térmica (TG/DTG) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e por Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS). Por meio da técnica de Raman, foi possível identificar bandas características do carbono grafite para as amostras contendo níquel e ferro, bandas D e G. A razão entre as áreas dos sinais das bandas D/G diminuíram quando a torta de café foi tratada termicamente na presença dos catalisadores, o que indicou a formação de carbono grafite. Porém, a formação de carbono grafite foi mais eficiente, quando o nitrato de níquel foi utilizado como catalisador. Este maior teor (29%) pode estar relacionado não somente ao tipo de catalisador utilizado, mas também com a maior temperatura do tratamento térmico. Nas análises de DRX foi observada linhas de difração bem definidas, atribuídas ao carbono grafítico, principalmente para a amostra contendo níquel. Também foi observada linhas de difração referentes a ferro metálico, carbeto de ferro e níquel metálico, indicando que parte desses metais permaneceram nas amostras após lavagem ácida. Os resultados de DRX também permitiram calcular o grau de grafitização (29%) e número de camadas de grafite formadas (15,78) para a amostra obtida com nitrato de níquel (II). Os resultados das Análises Térmicas verificaram-se as perdas de massa das amostras bem como a maior estabilidade térmica do carbono grafite. As imagens de Microscopia Eletrônica de Varredura e Espectroscopia de Energia Dispersiva permitiram observar que não houve alterações significativas na morfologia do material preparado em relação à torta de café carbonizada e também foi observada a presença de partículas de ferro e níquel presentes na superfície das amostras preparadas com Fe(NO3)3 e Ni(NO3)2, respectivamente. Portanto, os resultados mostraram que foi possível obter carbono grafítico a partir de matérias primas oriundas de resíduos agroindustriais, o que é uma forma de contribuir para a econômica circular e para reduzir a contaminação ambiental.