Diminuir o consumo de energia na indústria de produção de derivados do petróleo? Sim, é possível. E diminuir, ao mesmo tempo, os custos operacionais dessa mesma indústria com um processo fácil de implementar? É possível também, e existe um grupo de investigadores da Universidade do Porto, liderados por Alírio Rodrigues a trabalhar nisso mesmo.
A tecnologia, desenvolvida numa parceria da Faculdade de Engenharia da U.Porto (FEUP) com a empresa TOTAL Petrochemicals France e com o KRICT, um instituto de investigação da Coreia do Sul foi a primeira invenção made in U.Porto a alcançar uma concessão de patente nesse mesmo país asiático.
Por um menor consumo de energia e custos operacionais mais baixos
A indústria petroquímica é uma das que mais consome energia. Nela existem muitos processos que originam correntes de mistura de nitrogénio e monómeros, como é o caso do propileno. Esse monómero é o que dá origem ao polipropileno, um polímero termoplástico muito resistente, por exemplo, ao calor, e por isso usado no fabrico de rótulos e de algumas embalagens (fotografia, à direita)
A corrente de mistura do nitrogénio com o propileno (o monómero) surge na etapa do processo que corresponde à limpeza do polipropileno (o polímero), uma vez que o nitrogénio é usado para purificar o propileno que não reagiu durante a polimerização. Ana Mafalda Ribeiro, uma das investigadoras responsáveis pela invenção, explica: “De forma simplificada, a polimerização é uma reação na qual unidades base, como é o caso do propileno, vão reagindo e formando uma cadeia – o polipropileno. No final deste processo, para além do polipropileno obtido, “sobram” ainda outros monómeros que não foram consumidos durante a reação… e é necessário limpar os polímeros desses monómeros para que possam ser utilizados novamente.
Além da questão ambiental, sempre tida em conta pelos investigadores, a verdade é que monómeros como o propileno são materiais caros, pelo que as unidades industriais têm sempre todo o interesse em recuperá-los”. E a limpeza, essa, é feita com nitrogénio. O problema é que essas misturas de nitrogénio e propileno não podem ser recicladas sem um tratamento de separação adequado, o que faz com que sejam frequentemente ou incineradas ou descarregadas para a atmosfera. O impacto ambiental é grande, e o económico também uma vez que acaba por se desperdiçar o propileno não reagido, uma matéria prima bastante dispendiosa como já havia sido dito acima. Como explica a investigadora “para se reutilizar o monómero este tem que estar numa pureza muito elevada”.
E é aí que surge a intervenção de Alírio Rodrigues, Ana Mafalda Ribeiro e João Carlos Santos, investigadores do LSRE-LCM, DEQ, FEUP, trabalhando sempre em estrita parceria com a Total e o KRICT.
Invenção revolucionária está patenteada internacionalmente
Chama-se “Adsorção por modulação de pressão” e utiliza o adsorvente (um material sólido) durante o processo industrial de separação. Este adsorvente foi preparado pelo KRICT, o instituto de investigação sul-coreano que tem vindo a trabalhar com a FEUP nesta tecnologia. A vantagem do uso desse material é que ele "possui diferentes afinidades para com os diferentes compostos usados no processo. E isto é muito importante porque enquanto que os monómeros – como o propileno, mencionado acima – apresentam maiores afinidades para o adsorvente em questão, já o nitrogénio apresenta uma afinidade baixa. E essas diferenças de afinidades, é que permitem a separação", explica o grupo de investigadores.
Assim, o sucesso deste processo e o que o faz ser capaz de competir com algumas alternativas já existentes no mercado, mas de forma mais ecológica e com menos consumo energético, deve-se às características do próprio adsorvente, muito favoráveis ao desempenho: “Este adsorvente apresenta isotérmicas de equilíbrio de adsorção com uma forma quase em linha reta (quase linear) para os compostos envolvidos neste sistema”, explica a investigadora. “Isto faz com que seja possível desenhar processos de separação onde se obtenham produtos de pureza elevada, com recuperações também elevadas”, refere Ana Mafalda Ribeiro.
De referir ainda que esta é uma solução atrativa para a indústria da petroquímica pois não recorre à utilização de solventes químicos ou à destilação, processos que, como refere a equipa, “exigem unidades industriais maiores, bem como também implicam elevadas despesas operacionais”. Ou seja, na altura de somar tudo temos menor consumo energético, custos de operação inferiores, vantagens ambientais, viabilidade/facilidade de implementação em unidades industriais e poupança nos custos finais.
O caráter inovador desta invenção que envolve 10 investigadores, de três instituições e três países diferentes, já foi reconhecido internacionalmente e a patente está concedida na Europa, Estados Unidos e Coreia do Sul. A sua exploração está a cargo da empresa Total Petrochemicals France.
