Gotas para produzir biodiesel

 

Sistema fluídico baseado em gotas para síntese de biodiesel. [Imagem: Yeh, S. I. et al. DOI: 10.1038/srep29288.

Na nossa última postagem, eu e você querido leitor vimos que a empresa francesa Chanel estava utilizando a microfluídica de gotas para produzir novos cosméticos (confira o texto aqui). Só lembrando que na microfluídica de gotas, gotículas ou gotas servem como vasos de transporte e reação. Isso significa que na reação, um dos reagentes estará dentro de gotas e o outro reagente estará contornando essa gota, de modo que a reação ocorre na interface entre os reagentes.

Gotas de metanol circundas por óleo de soja. [Imagem: Yeh, S. I. et al. DOI: 10.1038/srep29288]

Agora pesquisadores da Universidade Nacional de Taiwan desenvolveram um sistema fluídico que utiliza essa microfluídica para produção de biodiesel, à partir de óleo de soja e metanol.

A gota de metanol foi cercada pelo fluxo do óleo de soja. A reação de síntese de biodiesel ocorreu na interface entre esses dois fluídos não miscíveis. O óleo de soja reagiu com o metanol e foi convertido em glicerídeos e biodiesel. O glicerídeo foi então libertado para a fase de metanol e dissolvido em metanol residual. O biodiesel estava na fase contínua (externo às gotas).

 

Design e fabricação do microdispositivo

O canal microfluídico (letra a na figura acima) foi fabricado através de moldagem de réplicas. Os pesquisadores utilizaram polidimetilsiloxano (PDMS) em um molde de polimetilmetacrilato (PMMA). O diâmetro do canal de fluxo externo foi de 1 mm e o diâmetro do canal de fluxo interno foi de 0,55 mm.

A saída do microdispositivo foi acoplada a um tubo de Teflon (letra b na figura acima). Isso permitiu aos pesquisadores variar o tempo de residência dos reagentes durante o processo. Tempo de residência, é um termo que se refere ao tempo que os reagentes passam para percorrer a extensão de um reator. Além da análise do tempo de residência, os pesquisadores investigaram a temperatura e a concentração de catalisador na reação.

Síntese de biodiesel em gotas

Duas conclusões importantes foram apresentadas pelos autores do estudo. A primeira é que a proporção de volume afetou o tamanho e a freqüência da geração de gotas.

A segunda está relacionada com a circulação interna das gotas. Como a viscosidade do metanol é menor do que a do óleo, uma forte circulação interna é prontamente gerada em uma gota de metanol segundo os autores. Essa circulação dentro da gota promove a transferência de massa em torno do limite da gota que resulta em uma melhora siginificativa da mistura entre os dois reagentes, aumentando assim a conversão de óleo neste sistema.

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Sobre Harrson S. Santana

Harrson S. Santana obteve seu doutorado em Engenharia Química pela Universidade de Campinas em 2016. Sua tese de doutorado foi a investigação da síntese de biodiesel em microcanais, utilizando simulações numéricas e ensaios experimentais. Em 2015, ele passou vários meses na Universidade de Glasgow (Reino Unido) desenvolvendo pesquisas na área de impressão 3D. Atualmente, ele é pesquisador associado e professor colaborador da Faculdade de Engenharia Química da Unicamp, trabalhando no desenvolvimento de microplantas químicas e uso de impressoras 3D em processos químicos. Ele publicou vários artigos explorando desde simulações numéricas no desenvolvimento de microdispositivos até o uso de microfluídica em reações químicas e operações unitárias. Seu interesse científico se concentra em fenômenos de transporte em sistemas microfluídicos, impressoras 3D e sistemas robóticos aplicados a processos químicos em microescala.

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