Novo método de separação química

Redação do Site Inovação Tecnológica - 18/07/2003

A indústria petroquímica consome quantidades significativas de energia em vários processos, como destilação e absorção, para a separação de substâncias químicas. Embora a separação por membranas venha chamando a atenção dos engenheiros há anos, há poucas membranas viáveis comercialmente disponíveis no mercado. Um desses raros exemplos acaba de ser criado pela empresa japonesa NGK, uma membrana de zeólita capaz de separar elementos com pontos de fusão tão próximos que inviabilizam a utilização da destilação.

A zeólita possui uma rede regular de microporos de menos do que um nanômetro de diâmetro, o que significa perto de um trilhão de poros por milímetro quadrado. Moléculas de diferentes tamanhos podem ser separadas através desses microporos em um processo que poderia ser descrito como um peneiramento molecular.

A nova membrana de zeólita mostrou-se eficiente na separação de para-xileno de um xileno isômere. Xilenos isômeres consistem de para-xilenos, orto-xilenos e meta-xilenos. O para-xileno é uma substância necessária para a síntese do material utilizado na fabricação de garrafas PET de refrigerante e de fibras de poliéster. Os pontos de fusão de cada um dos três elementos que compõem os xilenos são muito próximos, inviabilizando a utilização da destilação.

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Entretanto, as moléculas de para-xileno são ligeiramente menores do que as moléculas de orto-xileno e meta-xileno, permitindo a separação por meio da membrana de zeólita. O resultado é que as moléculas de para-xileno passam através da membrana de zeólita muito mais rapidamente do que as demais.

A membranas de zeólita deve ser fina o suficiente para alcançar um fluxo razoável de permeabilização e ser livre de defeitos, para efetuar o peneiramento molecular de forma eficiente. Uma das questões-chave para o sucesso da pesquisa foi o desenvolvimento de substratos porosos. O coeficiente de expansão termal da membrana não coincidia com o coeficiente dos substratos disponíveis, o que levava a um baixo rendimento do processo industrial. Para resolver esse problema, os engenheiros da NGK aplicaram sua experiência em cerâmica avançada para pesquisar e desenvolver um novo substrato que apresenta o coeficiente de expansão adequado.

Para colocar o novo produto no mercado, a empresa agora está trabalhando na fabricação de membranas de maiores dimensões e com melhor fluxo de permeabilidade. Segundo a empresa, a nova membrana de separação deverá reduzir significativamente os custos de produção na indústria petroquímica.