No meio industrial, a Intensificação de Processos se configura como um aspecto cada vez mais importante a ser considerado. Intensificar um processo significa desenvolver novos métodos e equipamentos que, comparados aos utilizados convencionalmente, sejam capazes de maximizar o processo. Os principais objetivos do processo de intensificação são a diminuição do volume de equipamentos utilizados, da quantidade de energia consumida e dos resíduos formados, o que resulta em tecnologias mais baratas e sustentáveis.
Como mencionado anteriormente, para se intensificar um processo é possível atuar em cima de dois segmentos: os equipamentos e/ou os métodos. No que diz respeito à atuação nos equipamentos, buscam-se novos reatores que realizem a mesma tarefa dos reatores convencionais, porém com uma eficiência maior. Já no que se refere aos métodos, procuram-se novas formas de realizar um processo, e que esta seja mais eficiente que a antiga. Como exemplo, tem-se a integração das etapas de reação e separação, um dos métodos de intensificação com elevada aplicabilidade industrial, pois une, em um único reator, mais de uma etapa. Estes são os chamados reatores multifuncionais, destacando-se, entre eles, os reatores com membrana.
Reatores com membrana são sistemas compostos, como sugerido pelo nome, por um reator e uma membrana, podendo esta última ser fisicamente integrada ao reator ou ser um dispositivo externo à sua estrutura. São muitas as funções que uma membrana pode exercer em um sistema reator-membrana. Dentre elas, ressalta-se: introduzir, separar ou purificar reagentes e/ou produtos; fornecer superfície ou estrutura para o meio reacional; reter o catalisador e aumentar conversão e a seletividade de uma unidade reator-membrana. Estas últimas funções podem ser exemplificadas como se mostra a seguir.
Admitindo que, no sistema reator-membrana, ocorra uma reação do tipo A+ B ⇌ C + D, ao se retirar o produto desejado (como, por exemplo, D), pelo Princípio de Le Châtelier, o equilíbrio da reação é deslocado no sentido de formação dos produtos, o que aumenta a conversão global da reação.
Ainda no mesmo reator e supondo a existência de uma reação paralela do tipo B + D ⇌ E, ao se retirar D, aumenta-se a seletividade reacional para C (ou D), visto que, pelo Princípio de Le Châtelier, o equilíbrio da reação é deslocado no sentido de formação dos reagentes.
A utilização de reatores com membrana é um método eficiente de intensificação de processos, pois aumenta a conversão de reagentes no produto desejado modificando, apenas, as condições de equilíbrio da reação. Além disso, une diferentes etapas do processo em um único reator, o que diminui o volume de equipamentos utilizados.
BIBLIOGRAFIA:
Sobre o paradigma da intensificação de processos. Disponível em: <http://engenharia-quimica.blogspot.com/2011/12/sobre-o-paradigma-da-intensificacao-de.html>. Acesso em 24 de novembro de 2018.
ALVES, S. C. Reforma a vapor do metano para a produção de hidrogênio: estudo termodinâmico e protótipo de modelo matemático de reator com membrana. 2005. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Faculdade de Engenharia Química, Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia.
SILVA, L. C. Otimização da produção de hidrogênio pela reforma a vapor do metano em reator com membrana laboratorial. 2008. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Faculdade de Engenharia Química, Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia.