![\"\"](\"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/microfluidicaeengenhariaquimica\/wp-content\/uploads\/sites\/107\/2017\/11\/Principal2-1024x532.png\")
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Ol\u00e1 querido leitor. Quando eu comecei o meu doutorado, meu orientador me deu o livro\u00a0intitulado \u201cIntroduction to Microfluidics<\/em>\u201d [1], no qual era feita a seguinte pergunta: Pode uma refinaria qu\u00edmica ser miniaturizada?. Essa pergunta de certa forma foi e ainda \u00e9 a motivadora das minhas pesquisas em Microflu\u00eddica<\/a> & Engenharia Qu\u00edmica<\/a>. Imagine, que voc\u00ea possa ter todos os processos qu\u00edmicos encontrados em uma planta qu\u00edmica em um microdispositivo ou voc\u00ea ter um sistema na bancada do laborat\u00f3rio que se assemelhe do que \u00e9 praticado na ind\u00fastria. Al\u00e9m da praticidade desse conceito para n\u00f3s engenheiros no desenvolvimento de processos qu\u00edmicos, equipamentos e plantas qu\u00edmicas, essa miniaturiza\u00e7\u00e3o poderia trazer outros enormes benef\u00edcios.<\/p>\n Primeiro Computador do Mundo, o Integrador e Calculadora Num\u00e9rica Eletr\u00f4nica (ENIAC). Fonte: National Archives. ID: 594262<\/p><\/div>\n Por exemplo, se olharmos para o desenvolvimento da eletr\u00f4nica\/computa\u00e7\u00e3o ficar\u00e1 mais claro como a miniaturiza\u00e7\u00e3o pode beneficiar as plantas qu\u00edmicas. O ENIAC foi o primeiro computador a ser desenvolvido, custando cerca de US$ 6.000.000, com 2,40 metros de altura, 0,91 metros de profundidade e 24,38 metros de comprimento e pesando 30 toneladas. Se n\u00f3s compararmos um telefone celular com fun\u00e7\u00f5es b\u00e1sicas de mensagens de texto, MP3 e c\u00e2mera com 0,3 MP, esse celular custaria 17.000 vezes menos, seria 40.000.00 vezes menor, usaria 400.000 vezes menos energia e pesaria 120.000 vezes menos. Mas, seria 1.300 vezes mais poderoso do que o ENIAC [2]. Ent\u00e3o, eu me pergunto e fa\u00e7o a mesma pergunta para voc\u00ea leitor. Ser\u00e1 que uma planta qu\u00edmica miniaturizada teria essas mesmas vantagens sobre as plantas qu\u00edmicas convencionais?<\/p>\n Em 2007, o IChemE<\/em><\/a> (Instituto de Engenheiros Qu\u00edmicos, em ingl\u00eas) lan\u00e7ou um roteiro para a Engenharia Qu\u00edmica do s\u00e9culo XXI [3] no qual diz que os engenheiros qu\u00edmicos dever\u00e3o reavaliar os designs das plantas industriais levando em considera\u00e7ao novos conceitos como a intensifica\u00e7\u00e3o de processos, flex\u00edbilidade, plantas miniaturizadas, produ\u00e7\u00e3o localizada e ecologia industrial. Essa declara\u00e7\u00e3o aponta para uma nova tend\u00eancia de moderniza\u00e7\u00e3o das atuais plantas industriais. Assim esses conceitos, principalmente o de intensifica\u00e7\u00e3o de processos, tem chamado a aten\u00e7\u00e3o de engenheiros qu\u00edmicos no desenvolvimento de novos (e menores) equipamentos e t\u00e9cnicas.<\/p>\n Entender o conceito de intensifica\u00e7\u00e3o de processos (PI) e sua rela\u00e7\u00e3o com a microflu\u00eddica pode nos ajudar a responder as duas perguntas feitas acima. Por isso resolvi explorar junto com voc\u00eas esses conceitos. E para n\u00e3o ficar muito extenso o texto, eu dividi em duas partes. Na primeira\u00a0n\u00f3s iremos definer o que \u00e9 intensifica\u00e7\u00e3o de processos e como \u00e9 classificado. Na semana que vem, n\u00f3s iremos ver alguns exemplos de sistemas microflu\u00eddicos que j\u00e1 est\u00e3o sendo utilizados no sentindo de reduzir o tamanho das plantas qu\u00edmicas.<\/p>\n Uma defini\u00e7\u00e3o geral e compartilhada de PI n\u00e3o existe. Alguns autores ao longo dos anos foram apresentando diferentes defini\u00e7\u00f5es que nos ajudaram a entender o que \u00e9 PI.<\/p>\n A primeira defini\u00e7\u00e3o encontrada foi dada por Ramshaw [4] em 1995 na 1st International Conference on Process Intensification in the Chemical Industry<\/em> que define PI como a estrat\u00e9gia de redu\u00e7\u00e3o no tamanho de uma planta qu\u00edmica de modo a atingir um determinado objetivo de produ\u00e7\u00e3o. Segundo Ramshaw a redu\u00e7\u00e3o no tamanho poderia ocorrer pela diminui\u00e7\u00e3o do tamanho das pe\u00e7as individuais ou pela redu\u00e7\u00e3o no n\u00famero de unidades envolvidas.<\/p>\n Na \u00e9poca, Ramshaw falou sobre redu\u00e7\u00e3o de volume na ordem de 100 ou mais. Isso pareceu ser um n\u00famero bastante desafiador, pois conceitos de miniaturiza\u00e7\u00e3o ainda n\u00e3o estavam muito difundidos na Engenharia Qu\u00edmica. O que fez outros autores a pensarem sobre esse fator de redu\u00e7\u00e3o.<\/p>\n Para Stankiewicz and Moulijn [5] uma diminui\u00e7\u00e3o no volume na ordem de dois j\u00e1 tem todos os atributos necess\u00e1rio para ser considerado como intensifica\u00e7\u00e3o de processo.\u00a0Esses mesmos autores em [5] ampliaram a defini\u00e7\u00e3o de PI, por achar a defini\u00e7\u00e3o de Ramshaw bastante estreita, descrevendo PI exclusivamente em termos de redu\u00e7\u00e3o no tamanho da planta ou do equipamento. Segundo eles, PI consiste no desenvolvimento de novos equipamentos e t\u00e9cnicas que dever\u00e3o trazer melhorias significativas na fabrica\u00e7\u00e3o e processamento, diminuindo consideravelmente a raz\u00e3o do tamanho do equipamento\/capacidade de produ\u00e7\u00e3o, consumo de energia ou produ\u00e7\u00e3o de res\u00edduos e resultando em tecnologias mais econ\u00f4micas e sustent\u00e1veis.<\/p>\n De forma resumida, qualquer desenvolvimento na Engenharia Qu\u00edmica que leve a uma tecnologia substancialmente menor, mais limpa e energeticamente eficiente \u00e9 intensifica\u00e7\u00e3o de processo<\/strong>, de acordo com as defini\u00e7\u00f5es acima.<\/p>\n Lutze et al. [6] estendeu um pouco mais essas defini\u00e7\u00f5es de PI. Para os autores, PI pode ser alcan\u00e7ado por adi\u00e7\u00e3o\/refor\u00e7o de fen\u00f4menos em um processo atrav\u00e9s da integra\u00e7\u00e3o de opera\u00e7\u00f5es, fun\u00e7\u00f5es, fen\u00f4menos ou, alternativamente, atrav\u00e9s do refor\u00e7o orientado do fen\u00f4meno numa opera\u00e7\u00e3o, o que segundo os autores proporcionaria oportunidades e desafios para muitos atributos como, aumento da produtividade, aumento da capacidade, maior seguran\u00e7a, maior flexibilidade e diminui\u00e7\u00e3o da energia usada e de res\u00edduos.<\/p>\n Intensifica\u00e7\u00e3o de processos pode ser dividido em duas \u00e1reas [5]:<\/p>\n Para exemplificar essas \u00e1reas podemos analisar a produ\u00e7\u00e3o de biodiesel atrav\u00e9s da rea\u00e7\u00e3o de transesterifica\u00e7\u00e3o de \u00f3leo vegetal com metanol na presen\u00e7a de catalisador (Figura abaixo). Esse processo consiste na rea\u00e7\u00e3o de um \u00e1lcool com o triglicer\u00eddeo (\u00f3leo vegetal), formando \u00e9steres e glicerol, sendo acelerada por catalisadores \u00e1cidos, alcalinos ou enzim\u00e1ticos. Na Figura, a rea\u00e7\u00e3o ocorre em um reator convencional do tipo CSTR, onde a corrente de sa\u00edda ser\u00e1 composta de biodiesel, glicerol, \u00f3leo (n\u00e3o reagido), metanol (em excesso) e catalisador. Essa corrente (PRODUCTS) \u00e9 levada a uma coluna de destila\u00e7\u00e3o para separar e recircular o metanol n\u00e3o reagido, obtendo uma corrente de produtos (ESTERES) com uma baixa concentra\u00e7\u00e3o de metanol. Utilizando conceitos de PI, esses dois processos poderiam ser realizado em um \u00fanico equipamento, utilizando a destila\u00e7\u00e3o reativa.<\/p>\n Simula\u00e7\u00e3o de produ\u00e7\u00e3o de biodiesel no software Aspen Plus\u00ae.<\/p><\/div>\n A destila\u00e7\u00e3o reativa \u00e9 um processo no qual uma rea\u00e7\u00e3o qu\u00edmica catal\u00edtica e destila\u00e7\u00e3o (fracionamento de reagentes e produtos) ocorrem simultaneamente em um \u00fanico dispositivo [7]. No dispositivo\/coluna, os produtos qu\u00edmicos s\u00e3o convertidos no catalisador enquanto os produtos da rea\u00e7\u00e3o s\u00e3o continuamente separados por fracionamento. Este \u00e9 um dos exemplos mais conhecidos de rea\u00e7\u00e3o e separa\u00e7\u00e3o de integra\u00e7\u00e3o, e \u00e9 utilizado comercialmente. Um exemplo s\u00e3o as colunas de destila\u00e7\u00e3o reativa da Sulzer<\/em> Ltd (para mais informa\u00e7\u00f5es clique aqui<\/a>) .<\/p>\n Lutze et al. [6] relatou que os princ\u00edpios de PI\u00a0podem ser classificados como melhorias alcan\u00e7adas atrav\u00e9s de:<\/p>\n Os autores afirmam que usando os 3 primeiros princ\u00edpios, PI \u00e9 alcan\u00e7ado adicionando e aprimorando o fen\u00f4meno dentro de uma fun\u00e7\u00e3o e\/ou opera\u00e7\u00e3o para o projeto melhorado do equipamento, a fim de maximizar a for\u00e7a motriz ou superar as limita\u00e7\u00f5es que ocorrem no processo convencional correspondente . J\u00e1 utilizando o quarto princ\u00edpio, PI \u00e9 conseguido atrav\u00e9s de uma melhor utiliza\u00e7\u00e3o dos respectivos fen\u00f4menos\/fun\u00e7\u00f5es para superar as limita\u00e7\u00f5es que ocorrem em uma determinada opera\u00e7\u00e3o convencional.<\/p>\n A vantagem de classificar o PI \u00e9 que podemos ter uma vis\u00e3o sobre a l\u00f3gica dos processos intensificados, bem como as intera\u00e7\u00f5es entre os princ\u00edpios. A classifica\u00e7\u00e3o permite a an\u00e1lise sistem\u00e1tica de cada processo intensificado para identificar os fen\u00f4menos que precisam ser aprimorados para obter o maior benef\u00edcio.<\/p>\n A classifica\u00e7\u00e3o tamb\u00e9m ajuda a distinguir a intensifica\u00e7\u00e3o de processo das t\u00e9cnicas estabelecidas de integra\u00e7\u00e3o de processos [6]. Tamb\u00e9m nos permite esclarecer que a intensifica\u00e7\u00e3o de processos est\u00e1 relacionada apenas a m\u00e9todos e equipamentos de engenharia<\/strong>. Assim, por exemplo, o desenvolvimento de uma nova rota qu\u00edmica ou uma mudan\u00e7a na composi\u00e7\u00e3o de um catalisador, por mais dram\u00e1ticas que sejam as melhorias que elas trazem \u00e0 tecnologia existente, n\u00e3o se qualificam como intensifica\u00e7\u00e3o do processo [5].<\/p>\n Na \u00e9poca da primeira defini\u00e7\u00e3o de PI uma redu\u00e7\u00e3o de volume na ordem de 100 ou mais era extremamente dificil de ser alcan\u00e7ar. Entretanto, uma promissora tecnologia no campo de miniaturiza\u00e7\u00e3o de sistemas, s\u00edntese org\u00e2nica e produ\u00e7\u00e3o de energia apareceu e vem obtendo resultados bastante satisfat\u00f3rio. Voc\u00ea j\u00e1 sabe de quem n\u00f3s estamos falado, certo?<\/p>\n Sim, estamos falando da Microflu\u00eddica!<\/p>\n Mas, isso s\u00e3o cenas do pr\u00f3ximo cap\u00edtulo. At\u00e9 semana que vem querido leitor!<\/p>\n Conhe\u00e7a e curta a nossa p\u00e1gina no Facebook<\/a><\/p>\n J\u00e1 segue a gente no Instagram<\/a>?<\/p>\n Siga-nos no Twitter<\/a>, Facebook <\/a>ou Instagram<\/a><\/p>\n Ou nos envie um e-mail para: harrison.santana@gmail.com<\/span><\/p>\n Ol\u00e1 querido leitor. Quando eu comecei o meu doutorado, meu orientador me deu o livro\u00a0intitulado \u201cIntroduction to Microfluidics\u201d [1], no qual era feita a seguinte pergunta: Pode uma refinaria qu\u00edmica ser miniaturizada?. Essa pergunta de certa forma foi e ainda \u00e9 a motivadora das minhas pesquisas em Microflu\u00eddica & Engenharia Qu\u00edmica. Imagine, que voc\u00ea possa ter todos os processos qu\u00edmicos encontrados em uma planta qu\u00edmica em um microdispositivo ou voc\u00ea ter um sistema na bancada do laborat\u00f3rio que se assemelhe do que \u00e9 praticado na ind\u00fastria. Al\u00e9m da praticidade desse conceito para n\u00f3s engenheiros no desenvolvimento de processos qu\u00edmicos, equipamentos e plantas qu\u00edmicas, essa miniaturiza\u00e7\u00e3o poderia trazer outros enormes benef\u00edcios. Por exemplo, se olharmos para o desenvolvimento da eletr\u00f4nica\/computa\u00e7\u00e3o ficar\u00e1 mais claro como a miniaturiza\u00e7\u00e3o pode beneficiar as plantas qu\u00edmicas. O ENIAC foi o primeiro computador a ser desenvolvido, custando cerca de US$ 6.000.000, com 2,40 metros de altura, 0,91 \u2026 Continue lendo ![\"\"](\"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/microfluidicaeengenhariaquimica\/wp-content\/uploads\/sites\/107\/2017\/11\/Worlds_First_Computer_the_Electronic_Numerical_Integrator_and_Calculator_ENIAC-300x213.gif\")
<\/a>A.\u00a0\u00a0\u00a0 Defini\u00e7\u00e3o de PI<\/h2>\n
B.\u00a0\u00a0\u00a0 Divis\u00e3o e classifica\u00e7\u00e3o de PI<\/h2>\n
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![\"\"](\"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/microfluidicaeengenhariaquimica\/wp-content\/uploads\/sites\/107\/2017\/11\/produ\u00e7\u00e3obiodiesel-1024x337.png\")
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