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Resumo

Esse projeto propõe um plano de pesquisa para estágio no laboratório do Prof. Dr. Amadeu K. Sum (Colorado, EUA), com previsão de duração de 6 meses, a fim de complementar a pesquisa para defesa de tese com tema "Estudo termodinâmico da formação e dissociação de hidratos de gás". Em suma, a proposta é baseada no estudo da composição e estrutura de hidratos de gás a elevadas pressões por Espectroscopias Raman e RMN (Ressonância Magnética Nuclear). Tais análises podem fornecer dados a respeito da composição do hidrato formado, ocupação das cavidades e número de hidratação, por exemplo. Os resultados experimentais obtidos através das espectroscopias Raman e RMN deverão ser analisados juntamente com os aqueles já obtidos pela calorimetria exploratória diferencial de alta pressão no laboratório de hidratos da Escola Politécnica da USP. Esse conjunto de informações experimentais representa a base para justificar o comportamento das propriedades termodinâmicas dos hidratos em função da composição da fase gasosa do sistema formador de hidrato e avaliar se a não homogeneidade da fase aquosa pode afetar significativamente essas propriedades. Dessa forma, esse projeto apresenta o planejamento de estudos a serem realizados no centro de pesquisa parceiro do projeto de doutorado direto citado acima como forma de agregar dados e conhecimentos fundamentais às pesquisas realizadas até então. (AU)

Resumo

O objetivo deste projeto de pesquisa é estabelecer uma metodologia baseada na calorimetria exploratória diferencial de alta pressão para estudar a cinética de formação/dissociação de alguns hidratos de gás de interesse industrial em presença e ausência de aditivos. Assim mesmo, os modelos cinéticos existentes na literatura serão testados para determinar suas limitações e, no caso necessário, outros modelos serão desenvolvidos (AU)

Resumo

Os hidratos de gás são compostos formados por estruturas cristalinas bem definidas, nos quais moléculas de água formam uma jaula capaz de aprisionar em seu interior moléculas pequenas, normalmente provenientes de gases. Apesar de serem responsáveis pelo entupimento de tubulações de extração de petróleo, principalmente em regiões submarinas, como é o caso da região de pré-sal brasileira, tais compostos se notabilizam por seu potencial uso como fonte renovável de energia. Uma das propriedades termodinâmicas mais importantes para tal aplicação é a capacidade calorífica, pois ela é capaz de quantificar a energia que se pode armazenar na forma de hidrato. Hidratos se formam em condições de alta pressão e baixa temperatura ou temperatura ambiente. Nessas condições de formação, os dados atuais referentes à capacidade calorífica de metano puro e hidratos de metano são escassos - algumas vezes até inexistentes - e, em sua maioria, apenas provenientes de modelos matemáticos. Esse projeto pretende gerar dados experimentais das capacidades caloríficas do metano e hidratos de metano em condições de formação de hidratos por meio de calorimetria de alta pressão, e compará-los com os dados existentes atualmente na literatura ou modelados por meio de software comercial, apontando possíveis falhas na modelagem atual. (AU)

Resumo

Os hidratos de gás são estruturas sólidas formadas pela associação de moléculas de água que contêm moléculas de metano ou outros gases de baixo peso molecular em seu interior. O interesse no estudo dos mecanismos de formação e dissociação dos hidratos de gás é devido a importância desses eventos em diversas áreas, tais como: na garantia de escoamento de gás e petróleo, na purificação da água, na captura e sequestro de CO2, ou ainda no possível uso desses hidratos como recurso alternativo de energia, substituindo outros combustíveis como o petróleo e o carvão. Entretanto, há poucos dados na literatura sobre a ocorrência desses fenômenos em determinadas circunstâncias, como em condições extremas de pressão e temperatura. O objetivo desse projeto de doutorado direto é desenvolver uma metodologia para construir diagramas de fase de hidratos de gás em alta pressão e determinar suas propriedades termodinâmicas, considerando alguns fatores que podem influenciar nessas propriedades, tais como a salinidade da água, pressão, temperatura, composição do hidrato e a presença de inibidores. Além disso, será estudada a aplicabilidade dos modelos termodinâmicos existentes na literatura em condições extremas de pressão e temperatura. Caso necessário, outros modelos serão desenvolvidos. (AU)

Resumo

Os hidratos de gás são sólidos cristalinos formados pela associação de moléculas de água que contêm moléculas de metano ou outros gases de baixo peso molecular no seu interior. Esses compostos foram estudados inicialmente devido ao risco de bloqueio das conduções de transporte de gás natural. No entanto, o aumento do consumo de energia, a diminuição das reservas de combustíveis fósseis e a mudança climática são outras causas para os hidratos de gás serem estudados. Embora os hidratos de gás sejam abundantes em todo o mundo, especialmente em regiões árticas e em sedimentos marinhos, e tenham muitas aplicações, há muito a aprender ainda sobre como se formam ou se dissociam e os mecanismos mais relevantes na deposição. Assim mesmo, é necessário conhecer como evoluem, interagem com os sedimentos presentes no meio e afetam as condições ambientais quando são extraídos, principalmente em regiões com condições extremas de altas pressões e baixas temperaturas como o pré-sal brasileiro. O objetivo geral deste projeto de pesquisa é contribuir para o aumento do conhecimento e compreensão dos mecanismos da formação e dissociação de hidratos de gás em altas pressões, tanto do ponto de vista termodinâmico quanto cinético, fazendo uso da calorimetria exploratória diferencial em alta pressão. Os dados experimentais obtidos serão usados para a avaliação dos modelos propostos na literatura. (AU)

Estudo da formação e dissociação de hidratos de gás

Processo:14/02140-7
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Apoio a Jovens Pesquisadores
Vigência: 01 de novembro de 2014 - 28 de fevereiro de 2019
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Química
Pesquisador responsável:Maria Dolores Robustillo Fuentes
Beneficiário:
Instituição-sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo, SP, Brasil
Pesq. associados:

Amadeu Kun Wan Sum ; João Manuel da Costa e Araújo Pereira Coutinho ; Pedro de Alcântara Pessôa Filho ; Pedro Jorge Marques de Carvalho

Assunto(s):MetanoPolimorfismo genéticoAlta pressãoÁguaTermodinâmica
Resumo

O estudo e compreensão dos mecanismos de formação ou dissociação dos hidratos de gás têm aplicação em diversas áreas como garantia de escoamento de gás e petróleo, purificação de água, captura e sequestro de CO2 ou também no possível uso como fonte de energia alternativa a outros combustíveis como o petróleo ou o carvão. No entanto, existem muitas incógnitas em relação a sua formação/dissociação, principalmente em condições extremas de pressão e temperatura, interação com o meio, e problemas de representatividade e reprodutibilidade das amostras de hidratos obtidas em laboratórios. Por isso, faz-se necessário estudar e comprender os mecanismos de formação e dissociação de hidratos de gás em altas pressões e desenvolver novas metodologias para obter dados de equilíbrio e cinéticos confiáveis que representem o comportamento dos hidratos de gás presentes na natureza considerando os principais fatores que podem influenciar no processo (salinidade da água,composição do gás e do hidrato, pressão e temperatura e presença de inibidores, entre outros).O objetivo deste projeto de pesquisa é estabelecer uma metodologia baseada nacalorimetria exploratória diferencial de alta pressão para construir diagramas de fase dehidratos de gás, determinar suas propriedades termodinâmicas, investigar as fases sólidasformadas e estudar a cinética de formação/dissociação desses compostos em presença e ausência de aditivos. Assim mesmo, os modelos termodinâmicos e cinéticos existentes naliteratura serão testados para determinar suas limitações e, no caso necessário, outros modelosserão desenvolvidos. Espera-se que os resultados obtidos tenham relevância imediata notransporte e armazenamento de energia, captura de CO2, processos meio ambientais egeológicos e na garantia de escoamento em linhas de fluxo de gás/óleo. (AU)

Resumo

O biodiesel é uma mistura líquida de ésteres de ácidos graxos obtidos pela reação entre óleos ou gorduras e um álcool em meio alcalino, cuja produção tem sido estimulada nos últimos anos em virtude de razões econômicas, ambientais e por força de legislação. A principal restrição à sua utilização reside no custo de matérias primas, que seriam dirigidas à indústria alimentícia ou ao consumo direto, restrição que o uso de óleos e gorduras de descarte pode ajudar a mitigar. Qualquer que seja a fonte, entretanto, o respeito a normas técnicas relacionadas a seu desempenho como combustível é compulsório.O comportamento de fases do biodiesel depende dos óleos ou gorduras utilizados em sua produção e do álcool a partir do qual é formado. Deve-se notar que, em baixas temperaturas, pode ocorrer a formação de fases sólidas ou de segundas fases líquidas, o que pode, em alguns casos, ser um empecilho a sua utilização, sendo objeto de normas específicas da Agência Nacional de Petróleo. Isso pode ser particularmente crítico no biodiesel produzido a partir da rota etílica, rota muito pouco utilizada ou estudada, embora promissora no caso brasileiro.Este projeto visa a realizar um estudo do equilíbrio sólido-líquido de ésteres etílicos de ácidos graxos, puros ou em mistura, objetivando ao entendimento do comportamento de fases do biodiesel étilico e ao desenvolvimento de correlações que possibilitem a correlação e eventual predição das condições de formação de fases sólidas. O projeto inclui a obtenção experimental de dados de equilíbrio sólido-líquido e a correlação desses dados por modelos termodinâmicos apropriados. (AU)

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