Secagem a gás com até 90 por cento menos energia
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Gás natural, biometano, hidrogénio: Cada um deles deve ter o seu conteúdo de água removido antes de poder entrar na rede de abastecimento. Este processo envolvia anteriormente a utilização de produtos químicos e temperaturas elevadas. Uma nova tecnologia desenvolvida por investigadores do Fraunhofer permite agora obter este resultado utilizando membranas nanoporosas - de forma rápida, limpa e com um consumo mínimo de energia. Isto permite que os fornecedores de energias renováveis reduzam os custos e as emissões nocivas para o clima.
A água presente no hidrogénio, no gás natural ou no biometano pode causar corrosão nas condutas e comprometer a funcionalidade das válvulas ou dos sensores. Até agora, a prática tem sido expor estes gases a trietilenoglicol (TEG) para que a água seja absorvida antes de serem introduzidos na rede. A água absorvida é então removida por destilação a cerca de 200 graus Celsius antes de o produto químico ser reutilizado. No entanto, as altas temperaturas induzem a fissuração do TEG, gerando gases indesejáveis, que têm de ser queimados - um processo extremamente intensivo em termos energéticos que também gera emissões de carbono.
Os investigadores do Instituto Fraunhofer de Tecnologias e Sistemas Cerâmicos IKTS, em Hermsdorf, desenvolveram um método inovador que utiliza a tecnologia de membranas para extrair a água do gás. O gás passa através de um tubo cerâmico, cuja superfície interna é revestida por uma camada ultra-fina e nanoporosa que actua como uma membrana. Uma vez que as moléculas de água são mais pequenas do que as moléculas de gás, passam através dos poros e são conduzidas para o exterior através do suporte cerâmico poroso.
Hannes Richter, Diretor de Membranas Nanoporosas, enumera as vantagens: "Este processo dispensa o TEG e, por conseguinte, elimina a necessidade de destilação e incineração de resíduos. Poupamos até 90 por cento da energia utilizada pela tecnologia convencional de secagem de gás e não há quaisquer emissões de carbono".
Instalação piloto em Stassfurt, onde o gás é seco utilizando membranas cerâmicas.
© Fraunhofer IKTS
Nanoporos para moléculas de água
Os investigadores do Fraunhofer tiveram de desenvolver uma membrana nanoporosa que permitisse a separação da água dos gases. A espessura da camada é medida em micrómetros, enquanto os poros têm 0,4 nanómetros de dimensão. Esta membrana é aplicada a um suporte cerâmico. As moléculas de água têm 0,28 nanómetros de tamanho e podem, portanto, passar através dos poros. Adrian Simon, Diretor do Grupo de Membranas de Zeólito e Carbono, descreve o desafio: "O material nanoporoso que cobre o suporte cerâmico tem de formar uma camada perfeitamente selada, caso contrário não pode funcionar como uma membrana para as moléculas de água e permitiria também a passagem de moléculas maiores."
A equipa de investigação desenvolveu dois tipos de membranas: uma membrana à base de carbono para a secagem do biometano e uma membrana à base de zeólito para o gás natural e o hidrogénio. A zeólita é um material cristalino constituído por silício, alumínio e oxigénio. A membrana é criada vertendo uma suspensão de zeólito no tubo cerâmico, onde adere à superfície interna. Depois de aquecer o tubo numa solução de síntese, os cristais de zeólito crescem e fundem-se numa camada fechada.
A versão à base de carbono é produzida a partir de um precursor orgânico, que é igualmente vertido no tubo. Isto resulta na formação de uma fina camada de polímero com propriedades definidas, que é depois aquecida na ausência de oxigénio. A temperaturas superiores a 700 graus Celsius, o polímero transforma-se numa camada de carbono não porosa.
A equipa de investigação conseguiu otimizar o processo de produção após numerosos testes e etapas de desenvolvimento, durante os quais o Instituto Fraunhofer de Hermsdorf pôde recorrer a anos de experiência na tecnologia de membranas de alta qualidade e no manuseamento de materiais cerâmicos.
Reduzir o custo das energias renováveis
Richter, investigador do Fraunhofer, descreve o próximo passo: "Estamos atualmente a aumentar a escala da tecnologia, desde as dimensões da fábrica piloto até à implementação industrial".
A tecnologia Fraunhofer oferece aos operadores de condutas a oportunidade de secar biometano, gás natural ou hidrogénio de forma rápida e limpa, minimizando o consumo de energia, protegendo assim os seus sistemas e reduzindo os custos. Os especialistas do Fraunhofer IKTS podem aconselhar fornecedores de energia, operadores de rede e fabricantes de instalações na construção de instalações-piloto ou trabalhar com eles para desenvolver conceitos correspondentes.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
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