Apresentação

Embora a origem deste livro tenha sido catalisada pela pioneira Escola Piloto OnLine de Engenharia Química quando lançada em 1997, ele concretiza uma intenção muito mais antiga de seus autores, todos militantes ativos na área de membranas há mais de 20 anos. Ele reflete uma experiência acumulada no ensino e na pesquisa de uma tecnologia que conquista gradativamente maior importância em função das vantagens econômicas e ambientais que oferece para um amplo leque de relevantes aplicações,num mercado estimado em US$ 2 bilhões, crescendo a 8%/ano.

O texto “Processos de Separação com Membranas” resulta de revisões de versões anteriores que circularam (sob a forma de notas de aula digitalizadas) em vários cursos de graduação, pós-graduação, extensão e atualização profissional, ministrados pelos autores e por outros docentes. Foi concebido como introdutório aos fundamentos básicos que regem as aplicações de membranas sintéticas em processos de separação industriais visando não só tornar disponível a um público mais amplo estes conhecimentos, mas também para remediar o relativo desconhecimento desta tecnologia no País, bem como a sua reduzida prática industrial. Os autores optaram por uma seleção de tópicos mais próximos da indústria brasileira atual, balanceando tratamentos qualitativos e quantitativos para fornecer uma compreensão geral básica. A tentação do detalhamento foi contida com muito custo e canalizada para futuras obras. O leitor atento certamente dispõe de recursos práticos na literatura especializada para saciar facilmente a curiosidade e a avidez que, esperamos, este texto despertará.

A área de membranas separadoras se desdobra hoje numa multiplicidade de aplicações e requer abordagem multidisciplinar (envolve engenheiros, físicos, químicos, bioquímicos e cientistas de materiais, entre outros). O texto privilegia a importância de se conhecer a correlação entre estrutura química, morfologia e as propriedades de transporte para o entendimento dos mecanismos envolvidos e do potencial de aplicações possíveis, não deixando de fixar uma nomenclatura adequada e cientificamente precisa em português. Já classificados como operações unitárias industriais, alguns processos foram selecionados para ilustrar o funcionamento da membrana, as variáveis de operação relevantes e as limitações a que estas membranas estão sujeitas, incluíndo-se as formas de contorná-las ou eliminá-las.

Foi praticamente na segunda metade do século passado que os Processos de Separação com Membranas (PSM) sairam da esfera de laboratório para se tornarem operações industriais. Concoreram para isso a disponibilidade de novos materiais (como polímeros), a descoberta da técnica de fabricação de membrana anisotrópica e a conscientização do problema energético. No Brasil, o laboratório PAM (Permeação Através de Membranas) começa a ser montado em 1968 na Coppe/UFRJ, fruto de uma das primeiras interações indústria-universidade-governo via o inovador FUNTEC (Fundo de Desenvolvimento Tecnológico) envolvendo Petrobras, UFRJ e BNDES. Na ocasião, os engenheiros Marcos Luiz dos Santos e Dorodame Leitão organizam um programa de pesquisas pioneiro que visava explorar separações de hidrocarbonetos gasosos e liquidos. Na volta dos dois engenheiros para a Petrobras, em 1971, o Programa de Engenharia Química decide incorporar o PAM e convida para esta missão dois dos autores (A. C. Habert e R. Nobrega) para integrar seu quadro docente. A eles se juntaria C. P. Borges na década de 80 e que colaboraria na consolidação do laboratório como referência em sua área, com reconhecimento internacional.

Além do ensino, da pesquisa em várias linhas correlatas e dos projetos conveniados, a formação de quase uma centena de mestres e doutores talvez seja a sua maior (e mais eloquente) contribuição ao longo destes anos (ver listagem de autores e temas no Anexo). E a recente fundação da primeira fábrica de membranas da América Latina, oriunda (spin-off) das pesquisas do laboratório – também aspiração antiga –, é motivo de orgulho dos autores e, na na sua visão, um triunfo da Universidade que consagra seu papel na inovação tecnológica no País.

Além dos agradecimentos aos alunos e técnicos que passaram pelo laboratório, os autores não podem deixar de registrar o estímulo e o apoio permanente recebidos do PEQ, da Coppe e da UFRJ, bem como os auxílios diversos dos órgãos de fomento, em particular da CAPES, do CNPq e da FAPERJ .

A. C. Habert
C. P. Borges
R. Nobrega
Rio de Janeiro, novembro de 2006

SUMÁRIO

Apresentação

Aspectos Gerais dos Processos com Membranas

Preparo de Membranas

Caracterização de Membranas

Fabricação de Membranas e Tipos de Módulos de Permeação

Processos que Utilizam o Gradiente de Pressão como Força Motriz

Separação de Gases e Líquidos

Anexo
Teses de Mestres e Doutores em Temas Relacionados a Processos de Separação Membranas Desenvolvidas no Laboratório PAM do PEQ/Coppe/UFRJ(1965-2006)