Filtros cerâmicos à base de argila, com reciclagem de vidro e adição de agente porogênico, destinados à remoção de microplásticos

Abstract

Ao longo dos anos, a produção de plástico tem crescido rapidamente, tornando-se o material mais utilizado atualmente pelos seres humanos. A poluição por plásticos no solo, água e ar é um grande problema, pois pode levar mais de 400 anos para se decompor e gerar microplásticos, prejudiciais ao meio ambiente. Com isso, o objetivo deste trabalho foi desenvolver um filtro cerâmico à base de argila e resíduo de vidro (10% em massa), avaliando a influência da adição de 0, 10 e 20% (em massa) de um agente porogênico (resíduos de Ilex paraguariensis, após infusão), com foco na retenção de microplásticos presentes na água. As matérias-primas foram moídas, peneiradas, umidificadas (8% de água em massa), prensadas a 20 MPa, secas e sinterizadas a temperaturas de 900 e 950 °C, com taxa de aquecimento de 1,6 °C/min e patamar de 5 min. Os filtros cerâmicos foram avaliados quanto às características do processo de queima, como perda ao fogo e retração linear, e propriedades físicas, como absorção de água, porosidade aparente, densidade aparente e resistência à flexão. A estrutura superficial foi analisada por microscopia óptica (ampliação de 50x). A retenção de microplásticos foi avaliada por meio da análise de turbidez, com preparação de uma suspensão de microplásticos em laboratório. Os resultados mostraram que a porosidade aparente e a absorção de água da formulação com 20% de erva-mate e sinterizada a 900 °C foram maiores que as das demais formulações, porém com baixa resistência mecânica, apresentando fraturas quando submetida a pressões superiores a 100 kPa. A formulação sem adição de agente porogênico, que apresentou menor porosidade, atingiu uma retenção de microplásticos de 99,77%. A lixiviação dos elementos sódio e potássio do filtro cerâmico foi desprezível. Conclui-se que é possível desenvolver um filtro cerâmico com os materiais propostos, com boa capacidade de retenção de microplásticos.

Over the years, plastic production has grown rapidly, making it the material most used by humans today. Plastic pollution in soil, water and air is a major problem, as it can take more than 400 years to decompose and generate microplastics, which are harmful to the environment. With this in mind, the aim of this work was to develop a ceramic filter based on clay and glass waste (10% by mass), evaluating the influence of adding 0, 10 and 20% (by mass) of a porogenic agent (Ilex paraguariensis waste, after infusion), with a focus on retaining microplastics present in water. The raw materials were milled, sieved, humidified (8% water by mass), pressed to 20 MPa, dried and sintered at temperatures of 900 and 950 °C, with a heating rate of 1.6 °C/min and a 5 min plateau. The ceramic filters were evaluated in terms of the characteristics of the firing process, such as loss on firing and linear shrinkage, and physical properties, such as water absorption, apparent porosity, apparent density and flexural strength. The surface structure was analyzed using optical microscopy (50x magnification). The retention of microplastics was assessed using turbidity analysis, with a suspension of microplastics prepared in the laboratory. The results showed that the apparent porosity and water absorption of the formulation with 20% yerba mate and sintered at 900 °C were higher than those of the other formulations, but with low mechanical resistance, showing fractures when subjected to pressures above 100 kPa. The formulation without the addition of a porogenic agent, which had the lowest porosity, achieved 99.77% retention of microplastics. The leaching of sodium and potassium elements from the ceramic filter was negligible. It is concluded that it is possible to develop a ceramic filter with the proposed materials, with good microplastic retention capacity.