Aluno da Coppe ganha Prêmio Petrobras de Tecnologia

O aluno de doutorado da Coppe, Rafael Aislan Amaral, recebeu , dia 3 de junho, o Prêmio Petrobras de Tecnologia. Primeiro lugar na categoria mestrado, Rafael concorreu ao prêmio com o resultado obtido em sua dissertação de mestrado na Coppe, sob a orientação dos professores do Programa de Engenharia Química (PEQ), Claudio Habert e Cristiano Borges.

Trata-se de uma tecnologia, inédita, que utiliza processo de separação por membranas para remover dois gases nocivos ao meio ambiente e à atividade de exploração de petróleo: o dióxido de carbono (CO2), que diminui a qualidade do combustível e é um dos responsáveis pelo efeito estufa, e o sulfeto de hidrogênio (H2S), que provoca corrosão nos materiais e equipamentos utilizados na exploração. Uma importante vantagem da tecnologia brasileira é o fato de utilizar dispositivos modulares, ou seja, estruturas de pequeno porte que tornam mais eficiente o processo e mais barato o custo de operação.

A Coppe e a Petrobras já estão investindo de 1 milhão de Reais na instalação de uma unidade piloto para testar a nova tecnologia em condições mais próximas às dos campos de produção de petróleo. A instalação ocupará uma parte do Centro de Tratamento de Gás Natural que será inaugurado no segundo semestre de 2011, no Parque Tecnológico, na Cidade Universitária.

Com a descoberta das reservas na camada pré-sal e o consequente aumento da produção de petróleo e gás no país, tecnologias para captura de CO2 e H2S se fazem cada vez mais necessárias. Em contato com a água, esses gases geram ácidos que corroem tubulações e equipamentos, causando prejuízos à indústria. A tecnologia brasileira poderá reduzir o impacto ambiental e evitar o desgaste de equipamentos que resultam em prejuízos da ordem de bilhões de dólares para indústria de petróleo no mundo.

Dispositivos modulares poderão ser instalados em plataformas

O estudo propõe a utilização de dispositivos modulares, que podem ser instalados diretamente nas plataformas offshore, reduzindo em até 60% o espaço ocupado por uma coluna de absorção química, que é a tecnologia convencional usada até hoje para a remoção desses gases, e tornando o custo de operação mais barato. “As colunas de absorção são estruturas mais robustas, podem ser instaladas em refinarias e navios-plataforma, mas têm custos de fabricação, operação e manutenção mais caros”, explica Rafael, que atualmente faz seu doutoramento no PEQ/Coppe.

Com a redução de tamanho e de peso também se ganha em flexibilidade operacional. A estrutura modular pode ser adaptada ao aumento de produção. Segundo Rafael, é possível adicionar mais módulos para atender a necessidade de aumento de produção. No caso das colunas de absorção, seria preciso redimensionar toda a instalação.

“Os módulos de separação por membrana, por serem mais compactos e leves, são de mais fácil controle operacional. Estamos lidando com um dos metros quadrados mais caros do mundo, que são as plataformas”, ressalta o professor Cristiano Borges, um dos orientadores do trabalho.

Além da flexibilidade, a tecnologia brasileira é mais eficiente na captura do dióxido de carbono (CO2), que diminui a qualidade do combustível e é responsável pelo aquecimento global, e do H2S, um gás tóxico, que provoca corrosão e vazamento de tubulações, e é uma das principais causas de problemas com odor em estações de tratamento de água e esgoto e em indústrias químicas e petroquímicas.

Como funciona a tecnologia

Para realizar a pesquisa, Rafael montou um sistema de depuração de gases, em escala de bancada, para estudar as principaisvariáveis operacionais como pressão, velocidade de circulação, temperatura e emprego de diferentes absorventes. De um lado da membrana circula a corrente gasosa contendo CO2 e H2S, do outro uma corrente líquida contendo um absorvente. Os contaminantes permeiam preferencialmente pela membrana e ao reagir com o absorvente são carreados pela corrente líquida.

Nos testes realizados no Laboratório de Processos de Separação com Membranas (PAM), foram comparados os desempenhos de um módulo comercial de membranas microporosas e um módulo fabricado no laboratório com membranas poliméricas compostas. Membrana dupla dotada de camada densa depositada sobre um suporte poroso, a membrana composta se mostrou mais eficiente, possibilitando a remoção de até 73% de CO2 e 66% de H2S, índices estes que podem ser otimizados numa instalação industrial, projetando-a para remoção quase que total destes contaminantes.

As membranas foram eficazes também ao evitar a formação de espuma e passagem de líquido em excesso, problemas comuns em colunas de absorção, pois a mistura gasosa dispersa quando em contato com o líquido. De acordo com o sistema proposto pela Coppe, as correntes de líquido e gás circulam independentemente, aumentando a eficiência do processo de depuração do gás natural.