Grau Gay-Lussac

O grau Gay-Lussac, ou, simplesmente, ºGL, é a unidade que expressa a quantidade a quantidade alcool em militros contida em 100 mililitros de solução hidroalcóolica, isto é, a percentagem volumétrica de alcool na solução. Esta escala permite determinar rapidamente o teor de alcool usando um simples densimetro conhecido como alcoômetro de Gay Lussac. A temperatura de referencia é 15ºC. A escala Gay-Lussac é muito usada na industria de bebidas. Não confundir com ºINPM que mede o peso de alcool em 100 gramas de solução hidroalcoolica.

REF 013 – Craqueamento térmico

No refino do petróleo todo o esforço inicial, tanto na coluna atmosférica como na coluna de vácuo, foi no sentido de evitar a ocorrência de quebras moleculares. As produções de combustíveis brancos, gasolina e diesel, ocorrem apenas na coluna atmosférica. É muito pouco para atender o consumo.

Para aumentar as produções destes combustíveis só tem um jeito, quebrar as moléculas. As frações ideais para esta tarefa são os gasóleos produzidos na coluna atmosférica e de vácuo. Para isso basta elevar a temperatura. A partir de uma determinada temperatura as moléculas começam a se quebrar. Era assim no começo, mas hoje o craqueamento é realizado por via catalítica tornando o craqueamento por via exclusivamente térmica obsoleta.

O alcano mais estável termicamente é o metano. Para quebrar a ligação C-H do metano é necessária uma temperatura superior a 1.400ºC. Para craquear o etano a temperatura cai para a faixa 600-800ºC. Os hidrocarbonetos com cadeias longas quebram na ligação C-C quando a temperatura atinge cerca de 450ºC.

Uma das consequências do craqueamento molecular é a produção de olefinas. Não existe olefinas no petróleo. Se olefinas são encontradas em qualquer fração, elas foram produzidas na refinaria. A sua presença numa fração aumenta a octanagem desta fração, mas sua tendência a polimerizar atrapalha. Por isso, as frações que contém olefinas são hidrogenadas para eliminar as duplas ligações.

Hoje o craqueamento térmico é realizado exclusivamente para a produção de olefinas. As principais olefinas são: o etileno, o propileno, os butenos, os butadienos e por ai vai. Quase todos com destinação principal para produção de plásticos importantes. A distribuição das olefinas no produto craqueado depende na matéria prima usada. O craqueamento do etano produz muito etileno e quantidades menores das outras olefinas. O craqueamento do propano e do butano aumenta a produção em favor das olefinas mais pesadas. O craqueamento da nafta leve produz uma gororoba de olefinas com octanagem alta, mas com o inconveniente de produzir gomas. Assim, a seleção do material a ser craqueado é determinada pela demanda do mercado.

O craqueamento térmico é realizado num reator tubular. Como a reação é endotérmica, com fator adiabático negativo e grande, -979, e ocorre em temperaturas elevadas, entre 550C e 600C, o craqueamento é realizado num reator tubular que serpenteia dentro de uma fornalha com aquecimento por fogo direto.

Dois problemas podem ser detectados: o entupimento dos canos por deposição de carvão e o elevado gradiente térmico na parede do tubo. O coqueamento pode ser reduzido pela injeção de vapor na mistura. A exigência de um gradiente de temperatura elevado impõe restrições ao tanto ao diâmetro do tubo que pode ser usado e na seleção do seu material de construção.

A invenção do craqueamento térmico é atribuída a William Merrian Burton e Robert Humphreys em 1913. Desta forma foi possível dobrar a quantidade de gasolina obtida.

Burton nasceu em 17 de novembro de 1865 em Cleveland, Ohio. Obteve o bacharelado na universidade West Reserve em Doutorou-se pela univesidade John Hopkins em 1889. Ingressou na refinaria da Standard Oil em Whiting, Indiana, em 1890. Foi presidente da Standard Oil de 1918 até 1927 quando se aposentou. Morreu em Miami na, Florida, em 29 de dezembro de 1954

Polímeros e oligômeros

Os polímeros são compostos macromoleculares sintéticos formados pela união em cadeia de um composto menor, o mero. Ele é o menor bloco de construção encontrado na cadeia.  O polietileno nada mais é que uma imensa parafina linear.

No exemplo acima vemos uma parafina linear com 13 carbonos. A maior parafina encontrada no petróleo, principal fonte natural de parafinas, tem 40 carbonos. O polietileno tem muito, mas muito mais. O monômero usado na produção do polietileno é o etileno

O mero, que é o menor bloco de construção da cadeia polimérica é o metileno, conhecido como meteno e também como carbeno.

 

Para uma macromolécula ser considerada um polímero é necessário que ela seja sintética e que tenha propriedades físicas e mecânicas tais que permita o seu uso na fabricação de artefatos. Como estas propriedades estão relacionadas com o comprimento da macromolécula, o polímero só é polímero a partir de um certo comprimento do filamento macromolecular ou, o que é a mesma coisa a partir de um determinado peso molecular. As macromoléculas com tamanhos considerados insuficientes para serem chamadas. polímeros são chamadas oligômeros. Um exemplo de oligômero do polietileno é a parafina extraida do petróleo. Se alguém passou batido por este detalhe é bom rever. Os polímeros são compostos macromoleculares sintéticos. A rota de produção de oligômeros é a mesma de produção de polímeros.

Todos os polimeros tem um oligômero correspondente, mas a reciproca não é verdadeira.  Algumas macromoléculas por mais que cresçam nunca atingem o ponto de serem rotuladas como polímero. O polimetilmetacrilato, cujo monômero é o metilmetacrilato, é o nosso conhecido acrílico que possui excelentes propriedades óticas e mecânicas. Já o monômero butil acrilato, por mais que seja polimerizado nunca atinge a condição de polímeros.

A turma que estuda os biopolímeros define o oligossacarídeo em função do numero de meros na cadeia. As cadeias com menos de 10 meros são “oligo” e as com mais de 10 são “poli”. Porque 10 meros é um tamanho mágico? Isso ninguém consegue responder.

A descoberta do PVC

A descoberta do PVC foi acidental. Em 1926, Dr. Waldo Semon, professor assistente da Universidade de Washington, foi contratado pela BF Goodrich para desenvolver um produto que colasse borracha em metais e que fosse mais barato do que as colas existentes. No desenvolvimento da pesquisa o estoque de bromo acabou e Waldo passou a usar o cloro, material abundante no almoxarifado, em seus experimentos. Usando o cloro Dr. Waldo deparou-se com o que é hoje conhecido como PVC. Realizando experimentos com o produto, Dr. Waldo, fabricou salto de sapatos, usou como revestimento de fios e ferramentas, mas não conseguiu a cola que desejava e que era o objetivo principal de sua pesquisa. Os produtos de PVC alcançaram o mercado por volta de 1930. Hoje ele é o segundo plástico mais vendido no mundo depois do polietileno.

Semon nasceu em Demopolis, Alabama, em 10 de setembro de 1898. Em 1916 entrou na Universidade de Washington determinado a ser químico, porém, optou pelo curso de engenharia química por não gostar de ciência pura.Ele formou-se em 1920 sendo o estudante laureado da turma. Ainda na Universidade de Washington continuou os seus estudos obtendo o título de Ph.D. em engenharia química em 1923. Após um curto periodo como instrutor foi cointratado pela bF Goodrich em 1926. Aposentou-se em 1963 trabalhando como pesquisador na Kent State University ao longo de sua carreira obteve 116 patentes. Como reconhecimento do seu trabalho recebeu a medalha Goodyear da American Chemical Society.A medalha  Edward W. Morely, o prêmio  Thomas Midgely e o seu nome está escrito no Hall of Fame dos inventores americanos. Morreu aos 100 anos em 26 de maio num asilo em Ohio.

O PVC foi patenteado, em 1913, pelo químico alemão Friedrich Klatte que chegou ao PVC por via fotoquímica usando a luz solar. Isso levanta uma questão quanto a quem realmente descobriu. Por exemplo, Fleming não foi a primeira e nem a segunda pessoa a descobrir a penicilina. Foi a sexta, mas a partir da descoberta de Fleming que a penicilina foi para a escala industrial.

Como identificar os plásticos.

Uma forma é usando símbolos. Ele é constituído por um triangulo construído com três setas dobradas tendo um número dentro.  Este número pode variar de 01 até 07.  A identificação é importante, um frasco de PVC em 10 mil frascos de PET é bastante para arruinar o material fundido para fins de reciclo. A simbologia a seguir foi criada pela Society of Plastics Industries no final dos anos 80.  Teoricamente estes símbolos de identificação podem ser encontrados no fundo das embalagens.  O Brasil normalmente segue a norma americana.  Uma busca na cozinha olhando o fundo das embalagens nenhuma delas tinha o símbolo identificador.

Apelando para a força bruta tudo começa com um aquecimento até 250ºC.  Se fundir é termoplástico, se não fundir é provavelmente termofixo, portanto, não reciclável. A temperatura de fusão já dá uma boa ideia:  polietileno de baixa densidade(105ºC), polietileno de alta densidade (130ºC), PVC rígido (130ºC), PVC flexível (150ºC),  polipropileno (165ºC), PET (180ºC),

O segundo passo é colocar na chama de um bico de Bunsen e deixar queimar. Se não queimar não é nenhum dos listados a seguir. Se queimar, retirar da chama  para ver se a queima se sustenta. Se continuar queimando com fumaça preta e fuligem é poliestireno. Se continuar queimando com cheiro acre e chama amarela é polipropileno. Se continuar queimando com cheiro de vela é polietileno. Se a queima não se sustentar, a chama for azulada com ponta amarela, e aparecer um odor de cloro é PVC. O PET queima com chama amarela e cheiro de manteiga rançosa. 

 

PET (polietilenotereftalato) 

PE-HD (polietileno de alta densidade)

PVC (policloreto de vinila) -

PE-LD (polietileno de baixa densidade)

PP (polipropileno)

PS (poliestireno)

Outros

Para mais precisão o arsenal é bem sofisticado: análise elementar, espectroscopia IV, RNM e análise térmica diferencial.

Vantagens das vias biológicas de realizar transformações químicas

Algumas transformações químicas industriais são realizadas usando seres vivos, mais precisamente microrganismos.  Para a realização da transformação uma população microbiana é confinada num tanque juntamente com todos os nutrientes necessários. A matéria prima é geralmente um polissacarídeo, amido ou celulose, ou um açúcar, glucose ou frutose.

A imagem acima mostra uma planta de acido cítrico, localizada na Republica Tcheca, com capacidade de para 15.000 toneladas por ano. O ácido cítrico é produzido a partir do açúcar pela ação do microrganismo Aspergillus niger. Esta fermentação é muito sensível a traços de contaminantes.

A rota biológica apresenta uma série de vantagens, as principais são:

• Única rota possível de obtenção de alguns produtos tais como antibióticos, proteínas terapêuticas, vacinas;
• A transformação pode ser realizada em apenas um reator, a mesma reação realizada por uma rota química pode exigir vários reatores intercalados por etapas de separação e purificação;
• Embora alguns microrganismos, conhecidos como extremófilos, possam operar em condições de temperatura e pressão elevadas, as transformações químicas por via biológica são realizadas normalmente em condições próximas das ambientais;
• Em muitos casos a matéria prima é um componente de resíduos agrícolas e industriais;
• As transformações biológicas são muito especificas produzindo um dos isômeros ótico, as transformações químicas produzem misturas racêmicas.

Blog de Marcelo Melo

Gostei do Blog sobre engenharia química de Marcelo Melo, português de Maia, Porto, Portugal. Recomendo para todos os que se interessam por essa modalidade de engenharia. Agradável de ler e muito informativo.

http://engenharia-quimica.blogspot.com/