Análise exergética de um permeador de gases para separação de gás carbônico de gás natural
Nome Completo:
Rafael Jacob de Souza
Unidade da USP:
Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (Poli-USP)
Programa de Pós-Graduação:
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química (PEQ-USP)
Nível:
Mestrado
Resumo:
O gás natural continua sendo uma importante fonte de energia para o mundo, mas sua utilização ainda representa um desafio ambiental devido à presença do gás carbônico, um dos principais responsáveis pelo aquecimento global. No entanto, antes de ser utilizado, o gás natural precisa passar por processos de purificação em plataformas marítimas, chamadas FPSOs, onde o gás carbônico é separado por meio de equipamentos conhecidos como membranas seletivas. Essas membranas funcionam como filtros que deixam passar apenas determinadas moléculas, exigindo energia para operar. Quanto maior a eficiência desses sistemas, menor é o desperdício de energia e menor também o impacto ambiental. A dissertação analisou justamente essa eficiência, utilizando uma ferramenta da engenharia chamada análise exergética, que avalia não apenas quanta energia é usada, mas quão bem ela é aproveitada. A exergia mede o potencial útil da energia — isto é, a parte que realmente pode ser convertida em trabalho útil — e permite identificar onde ocorrem perdas e desperdícios. Essa visão mais detalhada ajuda a projetar processos industriais mais sustentáveis e inteligentes. O estudo simulou computacionalmente o funcionamento de um sistema de separação de gás carbônico por membranas, avaliando diferentes condições de operação, como pressão, temperatura e composição do gás natural. Os resultados mostraram que a pressão de alimentação exerce influência direta sobre o desempenho do sistema: aumentar a pressão melhora a eficiência e reduz as perdas energéticas. Essa descoberta é importante porque permite otimizar o uso de energia nas plataformas, reduzindo custos e emissões de gases do efeito estufa. Além de contribuir para a eficiência energética da indústria do petróleo, o trabalho também aponta caminhos para o futuro. As mesmas técnicas estudadas podem ser aplicadas em outros contextos, como no tratamento do biogás proveniente de resíduos orgânicos. Dessa forma, a pesquisa abre espaço para soluções que unem energia e sustentabilidade, promovendo a redução de emissões de carbono em setores estratégicos. Ao mostrar como a termodinâmica pode ser usada para compreender e melhorar processos industriais, este estudo reforça o papel da engenharia como ponte entre ciência e responsabilidade ambiental. O conhecimento gerado ajuda a desenvolver tecnologias mais limpas, tornando possível uma produção de energia mais eficiente, segura e alinhada com os desafios climáticos do século XXI.