Petróleo e Gás

Gás Natural: Pesquisadores geram inovação, das bactérias e catalisadores até às soluções de engenharia

Hamilton de Almeida
3 de agosto de 2017
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    Petróleo & Energia, Mierzwa: separador cerâmico de CO2 suporta alta temperatura

    Mierzwa: separador cerâmico de CO2 suporta alta temperatura

    Separação de CO2 – Para a separação do CO2 contido no gás natural, o grupo liderado pelo prof. José Carlos Mierzwa, da Escola Politécnica da USP, estuda dois dispositivos: uma membrana cerâmica e um separador supersônico, no qual o gás é injetado em alta pressão e desenvolve velocidade próxima à do som antes da retirada do CO2.

    “No caso das membranas, estamos falando em uma filtragem em escala molecular (peneira molecular). As membranas deixam passar o CO2, mas não os outros componentes presentes no gás natural. Para produzir um módulo de separação, diversas membranas são arranjadas na forma de um feixe o qual é inserido no centro de um tubo de aço que tem, em cima, uma saída para o CO2. O gás, ‘limpo’, sai na outra ponta”, explica Mierzwa.

    Ele diz que essa tecnologia já vem sendo testada por algumas grandes empresas do setor do óleo e do gás, incluindo a Shell, mas a maioria trabalha com membranas poliméricas. “Optamos por trabalhar com membranas cerâmicas, porque elas permitem operar em temperaturas mais altas com menor risco de degradação. Entre os materiais que conhecemos por pesquisas que estão sendo feitas, os cerâmicos são os que têm maior permeabilidade e capacidade de separação, em relação às poliméricas, são mais eficientes para essa finalidade”. Além disso, esse processo pode ser realizado em temperatura ambiente.

    Os cientistas também projetaram um separador em forma tubular, com a entrada pouco mais estreita que a saída e um pequeno estreitamento no caminho, que faz com que o gás perca pressão e ganhe velocidade, expandindo-se e provocando queda de temperatura, com a consequente condensação do CO2.

    A ideia, de acordo com Mierzwa, é manipular essas variáveis à luz das propriedades termodinâmicas dos gases, até que se encontre o ponto da temperatura de condensação do CO2. O gás deve entrar no separador a uma pressão de cem vezes a pressão atmosférica e o processo se dará em velocidade próxima à do som. “Ele deverá ter temperatura inicial de 14°C e sair do separador em torno de -80°C a -40° C. Vamos simular em computador esses valores, antes de nos lançarmos à construção de um protótipo”.

    Trata-se, portanto, de um fenômeno de compressão e expansão do gás para condensar o CO2. Ele fica líquido e o metano continua no estado gasoso.

    Catalisadores – O prof. Reinaldo Giudici, da Escola Politécnica, coordena o projeto “Catalisadores avançados para síntese Fischer-Tropsch”. “Dependendo do tipo de catalisador e do seu desempenho, é possível gerar diferentes hidrocarbonetos de diferentes tamanhos. Por isso, nosso principal objetivo é gerar catalisadores mais eficientes”, sintetiza.

    “A meta é criar os catalisadores, analisar o seu desempenho nas condições de processo e também gerar modelos de processos, que permitam lidar com as variáveis e estabelecer uma condição ótima de operação para chegar aos produtos que se quer obter. Vamos também simular cenários envolvendo os insumos disponíveis”, assinala.

    Outro programa, também coordenado por Giudici, visa desenvolver catalisadores mais eficientes para gerar metanol a partir do CO2 que está misturado no gás natural. O processo é chamado de hidrogenação e o projeto tem características semelhantes ao descrito anteriormente. “O propósito é o desenvolvimento e a caracterização de um catalisador mais eficiente, novo, tanto do ponto de vista do suporte quanto da fase ativa e dos promotores da reação. Na sequência, a realização de testes cinéticos e a criação de um modelo matemático do reator de síntese do metanol”, resume Giudici.

    O professor também coordena o projeto “Produção de gás de síntese através da tri-reforma do metano”. A ideia da tri-reforma é combinar três processos simultaneamente (reforma a vapor, oxidativa e a seco). O reator seria alimentado com gás natural, dióxido de carbono, vapor de água e oxigênio.

    Dessa maneira, configura-se um processo no qual é possível regular as condições para gerar o gás de síntese necessário para determinada operação, dependendo de variáveis como a ocorrência de matéria-prima, a composição do gás natural, por exemplo. É um processo mais flexível, que gera gases de diferentes composições, regulado por meio da alimentação com os diferentes reagentes. “Com os catalisadores adequados, é possível fazer”, garante.



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