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 petroquímica com um processo fácil de implementar? É possível também, e existe um grupo de investigadores da Universidade do Porto, liderados pelo multipremiado Alírio Rodrigues, a trabalhar nisso mesmo.

A tecnologia, desenvolvida numa parceria da Faculdade de Engenharia (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 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. “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”, explica Ana Mafalda Ribeiro, uma das investigadoras responsáveis pela invenção.

Além da questão ambiental, 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

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.