Estudo revela que atração excessiva de gases pode reduzir eficiência de separação
Pesquisa revela que membranas podem perder eficiência ao atrair gás desejado demais, desafiando a engenharia química.
A descoberta que desafia fundamentos da engenharia química
Uma recente pesquisa da Universidade de Buffalo trouxe à tona uma descoberta que pode transformar a forma como entendemos a separação de gases na engenharia química. O estudo, publicado na prestigiosa revista Science Advances, revela que certas membranas, ao contrário do que se acreditava, podem perder eficiência ao atrair em excesso o gás desejado. Essa informação é crucial, especialmente em um momento onde a eficiência energética se torna cada vez mais importante para a indústria.
O paradoxo das membranas industriais
Tradicionalmente, ao projetar membranas industriais, os engenheiros costumam integrar estruturas químicas que atraem o gás de interesse, acreditando que isso aumentaria sua permeabilidade. No entanto, os achados do estudo indicam que essa atração excessiva pode, na verdade, resultar em um efeito oposto. Haiqing Lin, professor de engenharia química e biológica e autor correspondente do trabalho, destaca que “isso é muito contraintuitivo e desafia o pensamento tradicional na ciência da separação de gases”.
Os pesquisadores focaram suas investigações no comportamento do dióxido de carbono (CO₂) em membranas de poliaminas reticuladas, polímeros que interagem fortemente com o gás. As experiências e simulações mostraram que, ao invés de facilitar a passagem do CO₂, estas membranas retêm o gás com tanta força que sua permeabilidade diminui significativamente.
Inovações na separação de hidrogênio e CO₂
Diante dessa constatação, a equipe decidiu testar a membrana em uma aplicação diferente: a separação de hidrogênio e CO₂, uma mistura comum em processos industriais. O resultado foi surpreendente, com a membrana alcançando uma seletividade impressionante de 1.800, permitindo que o hidrogênio passasse 1.800 vezes mais facilmente do que o CO₂ — um verdadeiro recorde na área. Leiqing Hu, primeiro autor do estudo e atualmente professor na Universidade de Zhejiang, afirmou: “Antes deste trabalho, as melhores taxas giravam em torno de 100. Isso realmente estabelece um novo padrão”.
Implicações para a indústria e sustentabilidade
Além desse desempenho sem precedentes, as poliaminas reticuladas têm a vantagem de formar membranas de filme fino para usos industriais, além de serem autorreparáveis e resistentes a condições extremas. Para Kaihang Shi, coautor do estudo, essa inovação pode ter um impacto direto em processos industriais mais limpos. Ele ressalta que “separações químicas industriais consomem cerca de 15% da energia global. Soluções como esta são essenciais para reduzir emissões e tornar a indústria mais eficiente”.
A pesquisa abre novas possibilidades para a engenharia química, ao mesmo tempo em que propõe um desafio às práticas convencionais. Com a crescente demanda por tecnologias sustentáveis, estudos como este não apenas contribuem para o avanço científico, mas também para a construção de um futuro mais eficiente e sustentável.
