As reais aplicações da Transferência de Massa

As reais aplicações da Transferência de Massa Toda operação unitária dentro de um processo industrial, envolve de maneira simplificada, o transporte concomitante de três grandezas físicas:

1. Transporte de quantidade de movimento
2. Transporte de energia
3. Transporte de massa

As operações que são regidas pelo transporte de massa apresentam grande importância para as etapas de down-stream, onde o produto obtido nas etapas anteriores deve ser purificado.

Basicamente, a transferência de massa é um fenômeno pelo qual a matéria de um determinado composto se desloca de uma fase sólida, líquida ou gasosa para outra fase também sólida, líquida ou gasosa. De acordo com a lei de Fick, principal lei que rege o fenômeno de transferência de massa, a força motriz da transferência de massa é o gradiente de concentração, dessa forma, para que a transferência ocorra, é necessário que a concentração do composto seja maior em uma fase do que em outra.

Listamos a seguir algumas importantes aplicações da transferência de massa na industria moderna:

Torres de Absorção

Também conhecidas como lavadores de gás, as torres de absorção utilizam a transferência de massa para retirar contaminantes de gases que são emitidos como produto primário ou secundário de um processo industrial, vejamos um exemplo:

Durante o famoso processo de Haber Bosch para a produção de amônia, é necessário remover o gás carbônico presente no vapor de síntese, para isso, o vapor é colocado em contato em contra-corrente com uma solução líquida de amina, como a concentração do  é maior na fase vapor do que na fase líquida, o gás carbônico tende a se deslocar para dentro da solução de amina, afim de encontrar um equilíbrio termodinâmico, purificando assim o gás de síntese

Adsorção

A adsorção é uma operação unitária que utiliza a transferência de massa de uma fase líquida, chamada de adsorbato, para a superfície de uma fase sólida, chamada de adsorvente, visando eliminar contaminantes presentes em soluções líquidas, sendo portanto, um processo essencial em alguns tratamentos de efluentes.

Um exemplo de aplicação industrial da adsorção é no tratamento de efluentes que possuem alta concentração de compostos orgânicos, como efluentes de industrias farmacêuticas, nesse casso, o sólido adsorvente usualmente empregado é o carvão ativado, como a concentração dos compostos orgânicos é maior no líquido efluente, a massa de contaminante tende a se transferir para a superfície do carvão, reduzindo assim a concentração de máteria orgânica na solução efluente. Outros exemplos de aplicação da adsorção são: purificação de ar e catálise heterogênea.

Lixiviação

A lixiviação pode ser considerada a operação unitária inversa da adsorção, enquanto na adsorção a transferência de massa parte da fase líquida para a fase sólida, aqui o contrário acontece, ao colocar um solvente em contato com alguns sólidos que possuem alta concentração de algum componente orgânico, esse componente tende a se transferir do sólido para o líquido, gerando uma solução que pode ser novamente purificada por outro processo.

Sem dúvidas, a lixiviação é um dos processos industriais mais comuns na industria de alimento, por ser amplamente utilizada na extração de óleos vegetais, como o óleo de soja. Nesse caso, os grãos de soja são colocados em contato por meio de diversos estágios com solução de hexano, o óleo de soja presente em grande concentração nos grãos tende a se deslocar para dentro do solvente, formando uma solução de Oléo de Soja + hexano, o hexano é posteriormente recuperado por evaporação e condensação.

 

Texto de autoria da TRIEQ, empresa júnior de Engenharia Química da UFTM (Universidade Federal do Triângulo Mineiro).