Pesquisadores de Valladolid desenvolvem procedimento que melhora as membranas para a separação de gases

Cristina G. Pedraz/DICYT O Grupo de Superfícies e Materiais Porosos (SMAP) da Universidade de Valladolid, unidade associada ao Centro Superior de Investigações Científicas (CSIC) através do Instituto Ciência e Tecnologia de Polímeros, é uma das equipes científicas pioneiras a nível nacional na pesquisa de membranas. Depois de aproximadamente 30 anos de trabalho, desde que a princípios dos 80 o professor Fernando Tejerina começou seus estudos sobre a termodinâmica de processos irreversíveis aplicada a membranas, a pesquisa que realiza o grupo evoluiu e se centra “tanto no material e na membrana, como no processo de transporte que tem lugar nela”, explica a DiCYT o coordenador do SMAP, Antonio Hernández.

Assim, estudam a física e a química das superfícies e a porosidade, isto é, os tamanhos dos poros, que variam desde a micra (a milionésima parte do metro) a tamanhos inferiores ao nanômetro (a bilionésima parte do metro). A pesquisa que realizam se divide em duas grandes linhas: uma centrada nos líquidos e outra nos gases. Com respeito aos gases, como detalha Pedro Prádanos, outro pesquisador da equipe, trabalha-se geralmente com misturas sintéticas que se pareçam o máximo possível ao que será tratado em uma aplicação real.

“A membrana pode apresentar diversas configurações. Normalmente trabalhamos com membranas planas, mas em aplicações industriais pode-se trabalhar com fibras ocas que são mais ou menos como um cabelo (de uma micra de diâmetro, aproximadamente) e em condições de pureza”, assinala. Depois de regular a pressão e temperatura, mede-se a capacidade de separação, permeabilidade e seletividade, “que é o quociente das permeabilidades de cada um dos gases”, destaca o especialista.

O objetivo não é outro que conseguir uma membrana com uma capacidade de separação superior às que existem no mercado. “O que se faz é desenhar o polímero, construir a membrana e analisar as propriedades de separação e seletividade. Se estas se encontram em zonas comercialmente interessantes tentamos patentear”, conclui.

Neste sentido, existe uma correlação entre permeabilidade e seletividade. Quanto mais permeável é a membrana, menos seletiva ela é. Assim, um quociente próximo a 1 indica uma alta permeabilidade, o que não é adequado. Trata-se, portanto, de obter uma membrana ao mesmo tempo muito permeável e muito seletiva, ou seja, muito eficiente. “Todos os grupos que trabalhamos com gases tratamos de fabricar um polímero que tenha essas propriedades, de maneira que às vezes são utilizados materiais mistos, membranas de matriz mista que levam carvões ativados, materiais inorgânicos presentes na matriz polimérica. Esta é uma das vias mais prometedoras para obter uma alta permeabilidade e seletividade”, destaca o coordenador do SMAP.

Um procedimento prometedor

O grupo, que conta com diversas patentes, trabalha atualmente em um procedimento de tratamento térmico a altas pressões de membranas de polímeros com propriedades específicas, a fim de “aumentar exponencialmente a permeabilidade sem diminuir a seletividade”, evitando assim um problema como o da plastificação, que significa uma degradação do polímero ou da membrana. “Com estas membranas cujos polímeros tem propriedades generalizáveis a outros e, através de um tratamento a temperaturas determinadas e pressões correlacionadas, conseguimos fazer com que não se degradem, que se aumente a permeabilidade e que se retenha a seletividade. Trata-se de um desenvolvimento prometedor, mas que ainda temos que estudar muito até poder patenteá-lo”, esclareceu Hernández.

A tecnologia de membrana ganhou força nas últimas décadas com relação aos processos de separação, dado que evita o uso de produtos químicos, entre outras vantagens. A membrana funciona como um filtro, ao deixar passar certas substâncias e bloquear outras. Atualmente, o SMAP está composto de 10 integrantes fixos de perfil diversificado (físicos, químicos, engenheiros químicos, especialistas em polímeros) e outros 10 membros temporários entre doutorandos, pesquisadores visitantes e pessoal contratado em projetos.