Desenvolvimento de membranas de poliuretano com carbonato de cálcio nanométrico e pó de ostras obtidas por inversão de fases visando a separação de gases
Resumo
As ações humanas ao longo dos anos têm despertado preocupação devido ao seu potencial poluidor, causando o aumento da emissão de gases de efeito estufa na atmosfera. Para separar esses gases, membranas poliméricas têm sido utilizadas, pois essa tecnologia tem se mostrado promissora e apresenta um menor consumo de energia quando comparada a outros processos de separação. Neste estudo, o efeito de aditivos de carbonato de cálcio (CaCO3) e pó de ostras foi avaliado em membranas poliméricas de poliuretano (PU). As membranas foram preparadas com diferentes concentrações de CaCO3 e pó de ostras [0,05 e 0,10% (m/m)] e obtidas pela técnica de inversão de fases com uso de duas técnicas distintas, imersão-precipitação e evaporação do solvente, variando a espessura das membranas em torno de 51 micrômetros a 83,7 micrômetros. As membranas obtidas foram testadas na separação dos gases metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2) puros e misturas (40% CO2/60% CH4 e 30% CO2/70% CH4 - m/m), que são os principais contribuintes para o aumento do efeito estufa. Para caracterizar as membranas foram utilizadas as técnicas de microscopia de varredura (MEV), espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), calorimetria exploratória diferencial (DSC), testes de permeabilidade e seletividade. A permeabilidade e seletividade das misturas dos gases (CO2 e CH4) foram quantificadas por cromatografia gasosa (CG). Os resultados de MEV mostraram uma morfologia densa das membranas com um aumento do volume-livre quando adicionados os aditivos na estrutura do PU. De acordo com os resultados de FTIR, as membranas obtidas não sofreram mudanças na estrutura do PU. Nas análises de DSC houve alteração da estrutura cristalina do polímero, identificada no evento de fusão e confirmada pela mudança da cristalização no resfriamento. Nos ensaios de permeabilidade e seletividade para os gases puros a membrana CC5-10IP apresentou maior permeabilidade (1407 Barrer para o CH4 e 852 Barrer para o CO2). As membranas PO5-10EV e PO10-5EV apresentaram os melhores resultados de seletividade, quando testadas à pressão de 200, 250 e 300 kPa, não apresentaram fluxo de permeado para o CO2, demonstrando afinidade à passagem do CH4. Para as misturas de gases, a permeabilidade diminui com o aumento da pressão aplicada, na mistura de gases com 70% de CH4 e 30% de CO2, a permeabilidade da membrana PU-5EV foi de 2044 Barrer em uma pressão aplicada de 200 kPa e decaiu para 1446 Barrer quando aplicada uma pressão de 600 kPa. A membrana CC5-10IP apresentou em 200 kPa uma permeabilidade de 272 Barrer e decaiu para 211 Barrer quando aplicada uma pressão de 600 kPa. De forma geral, as membranas apresentaram maior permeabilidade para o gás CH4, devido uma maior afinidade do gás com a matriz polimérica. A adição de CaCO3 e do pó de ostras na composição da membrana polimérica contribui para o aumento da permeabilidade dos gases testados, devido ao aumento do volume-livre.[resumo fornecido pelo autor]