60ª Reunião Anual da SBPC

INTRODUÇÃO:

Os veículos movidos à gás natural (GN) são menos poluentes que os à gasolina, pois produzem 90% menos CO, 30% menos NOx, 96% menos hidrocarbonetos. Além disso, o GN é abundante e viável economicamente. O GN comprimido (GNC) possui uma pressão de armazenamento em torno de 204atm a temperatura ambiente e uma densidade de energia volumétrica de 26% da gasolina. O GN armazenado como fase adsorvida em materiais porosos é denominado gás natural adsorvido (GNA). Nesse caso, a pressão para compressão é de aproximadamente 34atm. Portanto, pode-se armazenar mais gás, aumentando assim a densidade de energia volumétrica, e em recipientes mais leves. O carro equipado com um sistema de armazenamento de GNA pode apresentar as seguintes vantagens: tempo para troca de óleo aumenta de 1,5-2 vezes; barulho do motor é reduzido de 7-9 dB; A concentração de (CO)n na exaustão é reduzida de 4-6 vezes e de (NO)n de 1,3-1,9. A busca por um material poroso adequado em termos de promover a melhoria da densidade de energia volumétrica do GNA é atualmente uma área ativa de pesquisa. Este trabalho teve como objetivo desenvolver nanopartículas de sílica, através do método sol-gel com propriedades termodinâmicas e de área superficial compatíveis à aplicação do adsorvente em sistemas de armazenamento de GN.

METODOLOGIA:

As etapas do processo sol-gel são: mistura dos reagentes, hidrólise, policondensação, gelatinização, secagem, tratamento de estabilização. A hidrólise do tetraetilortosilicato (TEOS) foi realizada à temperatura ambiente usando-se a energia do ultra-som de alta freqüência como catalisador desta reação. A água e o TEOS foram postos para agitar em um aparelho de ultra-som para formar um sonosol estável. A policondensação do sol ocorreu numa microemulsão O/W, sob agitação em ultra-som, composta de uma mistura contendo o sol, o polímero CTAB (Cetiltrimetilamoniobromide), o surfactante SPAN 80 e o solvente orgânico ciclohexano, onde se obteve um gel. O gel foi seco em estufa à 100 ^oC por 24h. O tratamento térmico de estabilização aerogel foi realizado à temperatura de 550^oC, por 4 h. A caracterização da área superficial específica do produto foi obtida por análise de adsorção de nitrogênio, método BET. Aspectos morfológicos das amostras foram observados em microscópio eletrônico de varredura (MEV), marca JEOL 6830LV.

RESULTADOS:

Os resultados de análise termogravimétrica foram usados para definir as temperaturas de tratamento, 550^oC, dos géis secos. As micrografias por MEV mostraram que as partículas foram produzidas com diâmetro médio de 50nm com pequena dispersão e bastante desaglomeradas, mas algumas delas apresentaram coalescência com formação de “pescoços finos” ligando-as, provavelmente devido à agitação em ultra-som. Supomos que melhoras no processamento possam diminuir a aglomeração e aumentar a área superficial, as análises de BET mostraram que a maior área superficial obtida é de 497,2 m²/g. Devido à grande área superficial, que tanto pelo tamanho médio das partículas quanto por sua porosidade, esse produto mostrou grande capacidade de adsorção de hidrogênio (em termos gravimétricos) quando comparados com nanotubos de carbono e carvão ativado, em uma simulação feita em reator localizado no Laboratório de Materiais Cerâmicos da Escola de Engenharia da UFRGS. A simulação do armazenamento de gás metano será realizada em outro trabalho, no qual as propriedades termodinâmicas também serão determinadas.

CONCLUSÕES:

O método empregado resultou em partículas nanométricas com distribuição de tamanho homogênea e com boas características adsorventes. Foi observado, ainda, que o método é reprodutível, com bom rendimento.

Instituição de fomento: FINEP/PETROBRÁS

Trabalho de Iniciação Científica

Palavras-chave: Sol-gel, Adsorventes, Nanopartículas de sílica

E-mail para contato: oandreantunes@hotmail.com