Separação molecular

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Agência FAPESP* –Por Murilo Alves Pereira, de Piracicaba (SP)

Agência FAPESP – A desidratação de álcool chegou à sua "terceira geração" com uma tecnologia desenvolvida no Japão e que chega agora ao Brasil. Baseada em um sistema de membranas moleculares, o modelo gasta menos energia e tem menor custo de manutenção do que os  demais métodos. 

O sistema nanotecnológico se baseia na diferença de tamanho das moléculas do etanol e da água, mesmo princípio das peneiras moleculares usadas atualmente nas usinas. A tecnologia, desenvolvida pela Hitachi Zosen, foi apresentada durante o 5º Simpósio Internacional e Mostra de Tecnologia da Agroindústria Sucroalcooleira (Simtec), realizado na semana passada em Piracicaba, interior de São Paulo.

Para desidratar o álcool e produzir o álcool etílico anidro – com teor alcoólico mínimo de 99,3% para ser misturado à gasolina, segundo a Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP) – a mistura passa inicialmente por um processo de destilação em que a água é separada do álcool por evaporação. O álcool chega às membranas já com concentração de 92%.

A mistura gaseificada é levada para um vaso com 308 tubos de 1 metro de comprimento por 16 milímetros de largura. Eles são revestidos por uma fina membrana com uma quantidade precisa de minúsculos poros de 4 ângstrons de diâmetro – ângstrom (Å) é uma medida de comprimento que equivale a um décimo de bilionésimo de metro.

Uma bomba a vácuo força a mistura a passar pelo vaso. Devido a uma diferença de pressão entre o interior e o exterior dos tubos, as moléculas são atraídas para dentro. "Somente as moléculas de água, menores, entram nos tubos", disse à Agência FAPESP Carlos Eduardo Xavier, da P.A.SYS Engenharia e Sistema, empresa responsável pela adaptação da tecnologia no Brasil. As moléculas de etanol e água medem, respectivamente, cerca de 5 e 3 ângstrons.

No fim do processo duas tubulações recolhem a água e o álcool, este com o teor de 99,6%. "Dependendo de ajustes na pressão e na temperatura, pode-se chegar a um álcool 99,99%, ou seja, quase puro", diz Xavier.

Das peneiras às membranas

O atual sistema das peneiras separa as moléculas com uma espécie de esponja. Ao ser colocada na mistura, a "esponja" repleta de minúsculos poros força a passagem das moléculas de água para seu interior, ficando as de álcool do lado de fora.

Segundo Xavier, após saturar de água, a "esponja" sai da mistura fazendo a separação. Esse movimento constante provoca, entretanto, um desgaste na resina de zeólito, espécie de porcelana com a qual também são formadas as membranas. Além disso, a água retirada da mistura, conhecida como flegma, contém uma quantidade de 70% de álcool que deve voltar ao processo para ser novamente destilado, causando um gasto extra de energia.

"A membrana é mais eficiente no que ela se propõe a fazer", disse Xavier. A água retirada contém uma quantidade mínima de álcool. A intenção inicial das usinas é utilizar a membrana para destilar o flegma produzido pelas peneiras, uma forma de testar o sistema e provocar uma demanda para a fabricação das membranas no Japão.

A intenção é adaptar a tecnologia à realidade brasileira. "No modelo japonês todos os materiais são feitos de aço inox, mas aqui devemos fazer alguns componentes de aço carbono", exemplificou Xavier. Segundo ele, somente as membranas serão importadas, sendo todos os outros equipamentos fabricados no Brasil.

Três usinas de São Paulo e uma de Minas Gerais já mostraram interesse em adotar o sistema na desidratação do flegma. A capacidade pode variar de 70 a 150 m³ de álcool destilado por dia, dependendo do tamanho da unidade. "Isso se for destilado apenas o flegma. Se for aplicado no processo todo o valor pode chegar a 400 m³ de álcool por dia."

<b>Por Murilo Alves Pereira, de Piracicaba (SP)</b>
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<b>Agência FAPESP –</b> A desidratação de álcool chegou à sua "terceira geração" com uma tecnologia desenvolvida no Japão e que chega agora ao Brasil. Baseada em um sistema de membranas moleculares, o modelo gasta menos energia e tem menor custo de manutenção do que os  demais métodos. 
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O sistema nanotecnológico se baseia na diferença de tamanho das moléculas do etanol e da água, mesmo princípio das peneiras moleculares usadas atualmente nas usinas. A tecnologia, desenvolvida pela Hitachi Zosen, foi apresentada durante o 5º Simpósio Internacional e Mostra de Tecnologia da Agroindústria Sucroalcooleira (Simtec), realizado na semana passada em Piracicaba, interior de São Paulo.
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Para desidratar o álcool e produzir o álcool etílico anidro – com teor alcoólico mínimo de 99,3% para ser misturado à gasolina, segundo a Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP) – a mistura passa inicialmente por um processo de destilação em que a água é separada do álcool por evaporação. O álcool chega às membranas já com concentração de 92%.
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A mistura gaseificada é levada para um vaso com 308 tubos de 1 metro de comprimento por 16 milímetros de largura. Eles são revestidos por uma fina membrana com uma quantidade precisa de minúsculos poros de 4 ângstrons de diâmetro – ângstrom (Å) é uma medida de comprimento que equivale a um décimo de bilionésimo de metro.
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Uma bomba a vácuo força a mistura a passar pelo vaso. Devido a uma diferença de pressão entre o interior e o exterior dos tubos, as moléculas são atraídas para dentro. "Somente as moléculas de água, menores, entram nos tubos", disse à <b>Agência FAPESP</b> Carlos Eduardo Xavier, da P.A.SYS Engenharia e Sistema, empresa responsável pela adaptação da tecnologia no Brasil. As moléculas de etanol e água medem, respectivamente, cerca de 5 e 3 ângstrons.
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No fim do processo duas tubulações recolhem a água e o álcool, este com o teor de 99,6%. "Dependendo de ajustes na pressão e na temperatura, pode-se chegar a um álcool 99,99%, ou seja, quase puro", diz Xavier.
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<b>Das peneiras às membranas</b>
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O atual sistema das peneiras separa as moléculas com uma espécie de esponja. Ao ser colocada na mistura, a "esponja" repleta de minúsculos poros força a passagem das moléculas de água para seu interior, ficando as de álcool do lado de fora.
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Segundo Xavier, após saturar de água, a "esponja" sai da mistura fazendo a separação. Esse movimento constante provoca, entretanto, um desgaste na resina de zeólito, espécie de porcelana com a qual também são formadas as membranas. Além disso, a água retirada da mistura, conhecida como flegma, contém uma quantidade de 70% de álcool que deve voltar ao processo para ser novamente destilado, causando um gasto extra de energia.
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"A membrana é mais eficiente no que ela se propõe a fazer", disse Xavier. A água retirada contém uma quantidade mínima de álcool. A intenção inicial das usinas é utilizar a membrana para destilar o flegma produzido pelas peneiras, uma forma de testar o sistema e provocar uma demanda para a fabricação das membranas no Japão.
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A intenção é adaptar a tecnologia à realidade brasileira. "No modelo japonês todos os materiais são feitos de aço inox, mas aqui devemos fazer alguns componentes de aço carbono", exemplificou Xavier. Segundo ele, somente as membranas serão importadas, sendo todos os outros equipamentos fabricados no Brasil.
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Três usinas de São Paulo e uma de Minas Gerais já mostraram interesse em adotar o sistema na desidratação do flegma. A capacidade pode variar de 70 a 150 m³ de álcool destilado por dia, dependendo do tamanho da unidade. "Isso se for destilado apenas o flegma. Se for aplicado no processo todo o valor pode chegar a 400 m³ de álcool por dia."
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