Uma invenção que pode ser aplicada no processo de armazenamento e produção de hidrogênio e, ainda que pareça inusitada, também pode ser útil na capacidade de transformar a lactose do soro de leite (um subproduto da indústria de laticínios) em lactitol, um adoçante anticariogênico e de baixo teor calórico. Não bastasse, é potencialmente eficiente no tratamento ambiental de resíduos do petróleo. Este é o resultado que gerou o mais novo depósito de pedido de patente feito pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), junto ao Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI), no mês de julho.
As funcionalidades ocorrem em virtude das características presentes no carbeto de mononíquel (NiC), novo material cujo desenvolvimento é o resultado da dissertação de mestrado de Fábio André Moura Nóbrega, um dos cientistas envolvidos na pesquisa. Fábio identifica que os objetivos principais do método são apresentar uma alternativa tecnicamente e economicamente viável para a produção de carbeto de mononíquel, que seja facilmente ampliada para escala industrial, propondo uma alternativa mais simples e com menos operações unitárias que os demais métodos. Assim, cria-se um catalisador voltado para aplicações como produção de hidrogênio e de células de combustível.
“Simultaneamente, permitindo controle sobre os tamanhos de partícula, morfologia e fase cristalina do material produzido, obtendo carbeto de níquel em escala nanométrica, com estrutura cristalina cúbica e alto teor de pureza. Por conseguinte, gerando grandes benefícios econômicos, sociais e ambientais para nossa região”, lista o egresso do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. Um número aumentado dessas operações unitárias está intimamente associado ao custo desses processos, os quais se tornam, por vezes, inviáveis. Além disso, a quantidade afeta as questões de segurança de processos, que se tornam sucessiva e exponencialmente mais complexas.
Além de Fábio, participaram dos estudos que resultaram no pedido de patenteamento André Luis Lopes Moriyama, Camila Pacelly Brandão de Araújo, Carlson Pereira de Souza e Ila Gabriele Diniz Dias de Azevedo. O depósito recebeu o nome de “Processo de obtenção de carbeto de mononíquel nanométrico em reator de leito fixo por reação gás-sólido”. O grupo pontua que os estudos de carbetos de metais refratários vêm ganhando atenção devido às propriedades que esses materiais apresentam, tais como elevado ponto de fusão, alta dureza, alta estabilidade térmica, alta resistência à corrosão e atividade catalítica, fotocatalítica e eletrocatalítica. A conjunção dos atributos os torna atrativos para indústrias diversas, como catálise (quando se quer controlar a velocidade de uma determinada reação entre substâncias), produção de sensores e produção de materiais semicondutores.
Orientadora do estudo, a professora Camila de Araújo frisa que os testes iniciais foram realizados em escala laboratorial, com planos para ensaios futuros em uma planta maior. Ao todo, foram realizados mais de 50 ensaios. Ela destaca também que a pesquisa foi desafiadora devido à pouca literatura existente sobre o carbeto de mononíquel e seu processo de obtenção, que se mostrou inovador. O produto final, considerado o protótipo da invenção, é um pó escuro, com fina granulação.
“Exemplos de diferenciais são o custo-benefício e a segurança, pois a tecnologia utiliza níquel, um metal mais abundante e barato que os materiais nobres como platina e paládio, usualmente empregados em catalisadores, e é considerado mais seguro operacionalmente que o níquel de Raney, que é explosivo”, explica a docente da Escola de Ciência e Tecnologia (ECT). Camila de Araújo complementa que a pesquisa que Fábio desenvolveu sob sua orientação é voltada para aplicações relevantes na área de transição energética. Ela identifica que, recentemente, a ECT aprovou a criação de um novo Programa de Recursos Humanos (PRH) da Universidade, junto à Agência Nacional do Petróleo (ANP).
Ela descreve que a expectativa é que a criação e consolidação desse PRH na ECT intensifique o desenvolvimento de mais pesquisas de qualidade e impacto para esse setor de transição energética. O PRH é um programa fomentado pela ANP e voltado para formar pessoas para a área de transição energética, conceito que atualmente abrange as iniciativas especificamente da área de petróleo.
Química, física e engenharia
Para se chegar ao resultado final, alguns conhecimentos precisaram ser ativados. A produção de carbeto de níquel foi feita através de reação heterogênea do tipo gás-sólido, entre um sólido de nitrato de níquel calcinado e carvão ativado, e os gases metano e hidrogênio, em um reator. Em seguida, quatro etapas principais: dentre elas, um “tratamento térmico” ao qual o nitrato de níquel é submetido; do resultado, mistura e homogeneização do pó calcinado com carvão ativado; após, adição de carbono, em condições específicas de reações químicas e físicas diversas; ao fim, resfriamento do material.
Dessa conjunção de saberes, Camila Pacelly Brandão de Araújo enfatiza a importância da forte colaboração interdepartamental na UFRN, em um entrelaçamento de saberes de pesquisadores do Departamento de Engenharia Química e da Escola de Ciência e Tecnologia, com um enlace de conhecimento de áreas como química, física e engenharia.
Na perspectiva específica, o grupo vem desenvolvendo uma cooperação científica internacional com instituições da França, Inglaterra e Canadá. Isso porque o desenvolvimento do estudo foi realizado no âmbito do Laboratório de Materiais Nanoestruturados em Reatores Catalíticos, unidade com pesquisas atualmente baseadas em anos de expertise do grupo em carbetos e com conexões para além das fronteiras nacionais. O produto da patente, bem como outros frutos de pesquisas no laboratório, deverão ser testados nessas universidades.
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