Desenvolvimento de catalisadores carbonáceos com ferro obtidos a partir da borra de café para a degradação de corantes orgânicos via processo sono-fenton

Abstract

O tratamento de águas residuais representa um desafio crescente, especialmente devido à presença de poluentes orgânicos persistentes. Neste contexto, o desenvolvimento de catalisadores carbonáceos a partir de biomassa surge como uma alternativa sustentável e eficaz para a otimização de processos oxidativos avançados, como o processo Sono-Fenton. Neste estudo, relatamos um processo rápido para a obtenção de óxidos de ferro na superfície de biocarvão obtido a partir de borra de café. Assim, o objetivo foi o desenvolvimento e a caracterização de catalisadores ativados com cloreto de ferro III (FeCl3·6H2O) em diferentes temperaturas de pirólise (300°C, 525°C e 750°C). As características físicas e químicas dos materiais foram investigadas por difração de raios-X (DRX), espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura acoplada com espectroscopia de dispersão de energia (MEV-EDS) e análise termogravimétrica (TGA). Os resultados de DRX mostraram alta correspondência com os padrões de β-FeOOH e Fe2O3 para as amostras. A análise FTIR indicou que os grupos funcionais do precursor, incluindo o CO de fenólicos (1317 cm−1), C-H de aromáticos (860 cm−1) e C-C dos aromáticos (entre 1700 cm−1 e 1500 cm−1), permaneceram em grande parte inalterados em diferentes ambientes térmicos. A morfologia porosa e a alta presença de ferro (18,5% no CGFe-P300) foram confirmadas por MEV/EDS. A maior estabilidade térmica dos catalisadores a altas temperaturas sugeriu uma maior resistência à decomposição térmica. Testes controlados mostraram uma redução de 95 a 97% dos poluentes (azul de metileno e laranja de metila) após 45 minutos de irradiação ultrassônica, com eficiência sustentada sob diferentes parâmetros operacionais. Os resultados indicam que os catalisadores desenvolvidos oferecem uma síntese facilitada e alta eficiência na remoção de poluentes orgânicos persistentes em águas residuais.