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Investigação
Produção de compostos químicos mais ecológica, barata e eficaz
Reator óhmico da Universidade de Aveiro poupa energia às indústrias
Os investigadores Vera Silva e Artur Silva, do Departamento de Química da UA, junto do protótipo do reator óhmico
Uma equipa de investigadores da Universidade de Aveiro (UA) desenvolveu um reator com aquecimento óhmico para ser usado em síntese orgânica em meio aquoso. O reator, projetado a pensar nas indústrias que preparam compostos químicos, como é o caso das farmacêuticas, agroquímicas ou químicas, permite não só obter grandes ganhos com a poupança de energia no processo de fabrico como também evitar o uso de solventes orgânicos, muitos dos quais altamente tóxicos para o meio ambiente, na obtenção do produto final.

O método de aquecimento óhmico da UA é simples mas altamente eficaz. “O reator óhmico tem duas placas metálicas [eléctrodos] pelas quais se faz passar uma corrente elétrica. Estes elétrodos são mergulhados no meio reacional, que contém os componentes químicos que se querem aquecer para, com isso, promover uma reação química levando à formação de um novo composto", explica Artur Silva, investigador do Departamento de Química (DQ) da UA responsável pela conceção do novo reator.

Toda a energia elétrica é assim aplicada "diretamente no meio reaccional [interior do reator], e convertida em energia térmica transmitindo-lhe o calor rápida e uniformemente”, diz o especialista em química orgânica. Deste modo, aponta, “não há perdas de calor, pois aquece-se diretamente o meio reacional”.

“No fundamento do nosso aquecimento óhmico está a passagem de uma corrente elétrica dentro do próprio meio reacional, que funciona como uma resistência elétrica. Assim, não tem de haver passagem de calor de fora para dentro do reator pois ele é gerado internamente”, explica. Rápido e eficiente, o reator óhmico utiliza água como meio de transmissão de calor e de acondicionamento dos reagentes, evitando o uso de solventes orgânicos, grande parte deles tóxicos, usados pelos métodos tradicionais para ajudar à síntese de compostos orgânicos.

No limite, e tendo em conta que os compostos orgânicos precipitam no meio aquoso à temperatura ambiente, a água usada como solvente neste novo método da UA pode ser reaproveitada pelas empresas para esse processo, uma vez que no final do processo mantém intactas as características iniciais.

Métodos atuais ultrapassados

Os atuais métodos para a obtenção de compostos químicos, aponta o especialista da UA, passam pelo aquecimento clássico dos reagentes, “em que o reator onde se quer fazer a reação é mergulhado num banho de óleo à temperatura desejada”, ou através do uso de micro-ondas, “similares aos aparelhos domésticos, mas adaptados à síntese química”. Em ambos os procedimentos há enormes perdas de calor, principalmente no aquecimento clássico.

“O primeiro método tem uma grande inércia térmica”, indica Artur Silva. “Temos de esperar que o banho aqueça, depois vai aquecendo de fora para dentro e a transferência de calor demora tempo, não é feita de forma tão eficiente e há perda de calor”, explica Artur Silva.

“No micro-ondas o aquecimento é mais rápido, mas em termos de eficiência energética falha porque muita energia é perdida durante o processo, devido à baixa eficiência do magnetrão na conversão da energia elétrica em radiação micro-ondas”, refere o investigador.

Por outro lado, “o aquecimento de grandes volumes de reação usando radiação micro-ondas é mais complicado e menos eficiente, porque devido ao comprimento de onda da radiação micro-ondas, a sua capacidade de penetração nos meios a aquecer é limitada, pelo que não consegue penetrar com a profundidade desejada para aquecer todo o meio reacional”. Assim o escalamento do micro-ondas para a escala industrial é mais complicado do que no caso do aquecimento óhmico, sendo esta uma das grandes vantagens do processo de aquecimento desenvolvido na UA.

O funcionamento do reator óhmico da academia de Aveiro tem alguns truques. “Nós temos o nosso aparelho desenvolvido para utilizar uma corrente alterna com uma frequência elevada de 25 quilohertz de modo a minimizar, ou mesmo eliminar, a ocorrência de fenómenos químicos como as oxidações-reduções ou a electrólise que poderiam acontecer se usássemos a corrente eléctrica alterna que temos nas nossas casas”, revela Vera Silva, investigadora do DQ pertencente à equipa que desenvolveu o reator óhmico.

“No reator usamos uma frequência de tal maneira elevada que não dá tempo para haver polarização elétrica e outros fenómenos químicos que não queremos que aconteçam durante a reação. Nós só queremos gerar calor no meio a aquecer, de forma rápida e uniforme”, explica a investigadora, igualmente especialista em química orgânica.

O reator óhmico da UA, desenvolvido em colaboração com a Universidade do Porto e do Minho, já está patenteado. O trabalho dos investigadores da UA foi publicado no mês de janeiro na revista Green Chemistry.

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