O que são VOCs?

Conceitos 25-03-2024 0 226 Adicionar à Lista de Leitura

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Confira um breve resumo sobre o que são os Compostos Orgânicos Voláteis. Quando presentes na composição do biogás, os VOCs representam uma impureza que pode comprometer sua qualidade e segurança de uso.

Segundas de Conceitos

Série de posts “Grânulos do Saber”

O que são Volatile Organic Compounds (VOCs)?

VOCs no Biogás: Origem, Detecção, Remoção e Impactos

O que são VOCs?

Os Volatile Organic Compounds (VOCs), ou Compostos Orgânicos Voláteis (COVs), são substâncias químicas que apresentam alta pressão de vapor e baixa solubilidade em água. Originados tanto de fontes naturais quanto de atividades humanas, os VOCs são amplamente utilizados na fabricação de tintas, produtos farmacêuticos, combustíveis e uma variedade de outros produtos industriais e domésticos.

No contexto do biogás, os VOCs representam uma impureza que pode comprometer sua qualidade e segurança de uso. Originados de diversas fontes, como processos biogênicos naturais e atividades humanas, os VOCs podem ser prejudiciais à saúde humana e ao meio ambiente devido à sua toxicidade e nocividade.

Qual é a origem e fonte de emissões de VOCs?

As emissões de VOCs no ambiente têm origem em duas fontes principais: biogênicas e antropogênicas.

As emissões biogênicas são resultantes de processos naturais, como a decomposição da matéria orgânica, queima espontânea de florestas e erupções vulcânicas.
Já as emissões antropogênicas são causadas por atividades humanas, como queima de combustíveis fósseis, incineração de resíduos sólidos e processos industriais como fabricação de tintas e vernizes, decapantes, materiais de limpeza, pesticidas, materiais de construção, produção de móveis, equipamentos de escritório como copiadoras e impressoras, fluidos corretivos, materiais gráficos e artesanais, incluindo colas e adesivos, marcadores permanentes e soluções fotográficas, assim como pode estar presente na composição de produtos de higiene, cosméticos, produtos farmacêuticos, algumas bebidas, entre outros produtos.

No contexto do biogás, a decomposição da matéria orgânica residual é uma fonte significativa de VOCs, especialmente em sistemas de digestão anaeróbia operando com resíduos sólidos urbanos, efluentes domésticos e industriais. Nesses substratos há maior probabilidade de ocorrência de produtos que irão liberar VOCs no biogás, após processo de digestão anaeróbia.

A quantidade de VOCs (Compostos Orgânicos Voláteis) no biogás pode variar dependendo da fonte e das condições específicas do processo de decomposição anaeróbia. No entanto, em geral, o biogás produzido em aterros sanitários e estações de tratamento de esgoto (ETEs) tende a ter uma concentração relativamente maior de VOCs em comparação com o biogás do setor agrícola. Isso ocorre devido à natureza dos materiais orgânicos presentes em aterros sanitários e ETEs, que podem incluir uma ampla variedade de resíduos, incluindo produtos químicos, materiais de construção, produtos de limpeza e outros materiais que contêm VOCs.

Por outro lado, no setor agrícola, os resíduos orgânicos frequentemente consistem em esterco animal, resíduos agrícolas e outros materiais orgânicos relacionados à produção agrícola. Embora ainda possam conter alguns VOCs, a concentração geralmente é menor em comparação com os aterros sanitários e ETEs, onde a diversidade e quantidade de materiais orgânicos podem ser maiores e incluir uma variedade maior de compostos químicos.

Além disso, práticas inadequadas de manejo de resíduos orgânicos e armazenamento de biogás podem contaminar e aumentar as emissões de VOCs.

Como é a detecção de VOCs?

A detecção da presença de VOCs no biogás é fundamental para garantir sua qualidade e segurança. Existem várias técnicas de análise disponíveis, incluindo cromatografia gasosa (GC), cromatografia líquida (LC), espectrometria de massa (MS), espectroscopia de infravermelho (IR) e métodos sensoriais.

A escolha da técnica adequada depende da sensibilidade necessária, composição esperada dos VOCs e disponibilidade de equipamentos.

Quais os tipos de VOCs mais comuns presentes no Biogás?

Como exemplo, os VOCs mais comuns que podem ser detectados na composição do biogás são:

Acetato de Etila
Acetato de Vinila
Acetona
Acrilato de Etila
Acrilato de Metila
Acrilonitrila
Benzeno
Bromobenzeno
Bromoclorometano
Bromodiclorometano
Bromofórmio (Tribromometano)
Bromometano
Butadieno
Ciclohexano
cis-1,2-Dicloroeteno
cis-1,3-dicloropropeno
Cloreto de Alila (3-Cloropropeno)
Cloreto de benzila
Cloreto de Vinila
Clorobenzeno
Cloroetano
Clorofórmio
Clorotolueno
Dibromo-3-Cloropropano
Dibromoclorometano
Dibromoetano
Dibromometano
Diclorobenzeno
Diclorobenzeno
Diclorodifluormetano
Dicloroetano
Dicloroeteno
Dicloropropano
Dicloropropanona
Dicloropropeno
Dioxano
Estireno
Etanol
Etilbenzeno
Hexaclorobutadieno
Hexacloroetano
Hexanona (n-Butil Cetona)
Iodometano
Isopropanol
Isopropilbenzeno (Cumeno)
m+p-Xileno
Metacrilato de Etila
Metacrilato de Metila
Metil Etil Cetona
Metil Isobutil Cetona
Metil Terc-Butil Éter
Naftaleno
n-Butilbenzeno
n-Heptano
n-Hexano
Nitropropano
n-Propilbenzeno
o-Xileno
Percloroetileno
p-Isopropiltolueno
Sec-Butilbenzeno
Somatório de Xilenos
Terc-Butilbenzeno
Tetracloroetano
Tetrahidrofurano
Tolueno
trans-1,2-Dicloroeteno
trans-1,4-Dicloro-2-Buteno
Triclorobenzeno
Tricloroetano
Tricloroetano
Tricloroetileno
Triclorofluormetano
Tricloropropano
Trimetilbenzeno

Qual é o teor médio de VOCs presentes no Biogás?

Não há um teor médio e nem constante, em se tratando de RSU, esgoto doméstico ou industrial, inúmeros fatores podem afetar a composição dos resíduos, que por consequência terá relação direta na variação da presendo de VOCs no biogás.

Na mensuração dos VOCs no biogás a unidade utilizada é µg/m³. A microgramas, que é uma unidade de massa equivalente a uma milionésima parte de um grama, indica a quantidade de microgramas de uma substância específica presente em um metro cúbico de biogás. Por tanto, µg/m³ é uma unidade de medida utilizada para quantificar a concentração de VOCs no Biogás.

Como é feita a remoção de VOCs do Biogás?

A remoção eficiente de VOCs do biogás é essencial para garantir sua utilização segura e sustentável. Diversos métodos estão disponíveis para esse fim, incluindo processos físicos, químicos e biológicos.

Métodos físicos, como adsorção em carvão ativado, podem ser empregados para remover VOCs do biogás.
Processos químicos, como oxidação catalítica, também são eficazes na remoção de VOCs.
Métodos biológicos, utilizando microrganismos para degradar os compostos orgânicos voláteis, são uma opção promissora para o tratamento de biogás contaminado com VOCs.

Quando presentes, quais são os impactos dos VOCs no Biogás?

A presença de VOCs no biogás pode causar diversos prejuízos, incluindo impactos ambientais, corrosão de equipamentos, redução da eficiência energética e riscos à saúde.

Os VOCs contribuem para a formação de smog e poluição do ar, afetando a qualidade do ar e a saúde das pessoas e animais expostos.

Além disso, a corrosão causada por VOCs pode danificar equipamentos de processamento e transporte de biogás, enquanto a presença dessas substâncias pode reduzir a eficiência energética de sistemas de geração de energia a partir do biogás.

Em termos de saúde, os VOCs podem causar irritação respiratória, alergias e efeitos carcinogênicos em casos extremos.

Considerações Finais

Em suma, os VOCs representam uma preocupação significativa no contexto do biogás, pois podem comprometer sua qualidade e segurança de uso.

A detecção e remoção eficientes de VOCs são essenciais para garantir a utilização sustentável do biogás como fonte de energia renovável.

Investimentos em tecnologias de monitoramento e tratamento de VOCs são fundamentais para mitigar os impactos negativos dessas substâncias e promover o desenvolvimento de sistemas de energia mais limpos e sustentáveis.

Referências Consultadas

SCHWEIGKOFLER, M.; NIESSNER, R. Determination of siloxanes and VOC in landfill gas and sewage gas by canister sampling and GC-MS/AES analysis. Environmental Science and Technology, v. 33, n. 20, p. 3680-3685, 1999. DOI: 10.1021/es9902569
COELHO, Patrícia Isabel Calarrão. Exposição aos compostos orgânicos voláteis: trabalhadores em cozinhas escolares. 2014. Tese de Doutorado. Escola Superior de Tecnologia da Saúde de Lisboa.
GALLEGO, Eva et al. Development of a method for determination of VOCs (including methylsiloxanes) in biogas by TD-GC/MS analysis using Supel™ inert film bags and multisorbent bed tubes. International Journal of Environmental Analytical Chemistry, v. 95, n. 4, p. 291-311, 2015. DOI: 10.1080/03067319.2015.1016012
MARTINS, Gabriel de Freitas. Compostos orgânicos voláteis (VOCs): caracterização e alternativas de remediação. 2022.
DE SOUZA, Maria Clara R. et al. A Influência dos Compostos Orgânicos Voláteis nas Mudanças Climáticas: Uma breve revisão. 2023.
U.S. EPA - Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos. What are volatile organic compounds (VOCs)?, Disponível em: epa.gov
.

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Série de posts “Grânulos do Saber”

O que são grânulos?

Sobre processos anaeróbios, em algumas condições há a formação de estruturas constituídas por micro-organismos anaeróbios, os grânulos anaeróbios.

Essas estruturas (aglomerados de diferentes micro-organismos) possibilitam de forma mais eficiente a transferência de nutrientes e favorecem a sobrevivência da comunidade microbiana.

Esses aglomerados de micro-organismos densamente agrupados contribuem para aceleração do processo de digestão anaeróbia, principalmente em lodos de reatores UASB.

*Figura 1 - Frascos reatores para cultivo de lodo granular anaeróbio.*

Os grânulos anaeróbios são esferas muito pequenas e possuem uma vasta comunidade de seres vivos. Atuam na decomposição da matéria orgânica e possibilitam reciclagem de nutrientes.

*Figura 2 - Frascos reatores com mistura de grânulos anaeróbios (pontos pretos) e substratos (conteúdo mais claro).*

Seguindo o conceito sobre “pequenas pérolas com conteúdo adensado” o Portal Energia e Biogás publica uma série de posts “Grânulos do Saber” - pequenos posts para contribuir com disseminação de informações sobre processo de produção de biogás.

Acompanhe sempre o nosso conteúdo específico sobre a ciência por trás do processo anaeróbio e produção de biogás.