Desidratação Do Alcool

1 – INTRODUÇÃO

O álcool produto obtido dos processos de epuração e retificação, o conhecido álcool hidratado, é uma mistura binária de álcool-agua da ordem de 96º GL. Nesta concentração ocorre a formação de uma mistura azeotrópica, ou seja, a temperatura de ebulição da mistura é menor que o ponto de ebulição de qualquer um dos componentes. Neste ponto a concentração alcoólica do vapor gerado é igual à concentração alcoólica do líquido. Portanto torna-se impossível a separação destes por destilação simples.

Para elevarmos a concentração alcoólica próxima à absoluta temos as seguintes opções:

- o uso de uma substância que forme um azeótropo ternário no qual o ponto de ebulição seja menor que qualquer um dos produtos isolados e que na fase líquida se separe em duas camadas. Tal substância é o ciclohexano, uma vez que em 1997 a utilização de benzeno foi proibida. Esse processo é conhecido como destilação azeotrópica.

- o uso de uma substância que não permita a formação do azeótropo, ou seja, através de uma destilação extrativa com o uso do Mono Etileno Glicol.

- o uso de peneiras moleculares, onde são utilizados sólidos porosos denominados zeólitas, que devido a sua estrutura aprisionam as moléculas de água.

- o uso de membranas moleculares que através de superfícies porosas e de diferenças no tamanho das moléculas efetuam a separação de maneira análoga ás peneiras moleculares.

Sendo esta ultima opção o objetivo de nosso estudo.

2 – CONSIDERAÇÕES GERAIS

Se a indústria alcooleira do Brasil quiser permanecer competitiva no mercado, deverá investir em novas tecnologias a fim de atingir a lucratividade esperada em uma indústria em franca expansão.

Na atualidade, críticas ferozes de países poderosos ao programa de etanol, podem parecer infundadas se questionáveis, porém as empresas devem apresentar ao mundo alternativas ambientalmente corretas, economicamente viáveis e socialmente responsáveis.

Uma alternativa ambientalmente correta e economicamente viável é o sistema de desidratação por membrana, também conhecida como pervaporação.

A pervaporação consiste em um processo de separação que se baseia na utilização de membranas artificiais. Nos últimos 30 anos, as membranas começaram a ser utilizadas em vários processos industriais como agente de separação de componentes e sua aplicabilidade tem-se alargado com o tempo e atualmente as membranas são utilizadas em áreas múltiplas.

A célula de separação (membrana) possui dois compartimentos: o lado do elemento retido e o lado do permeado. Estes compartimentos são separados pela membrana que retém parcialmente o soluto (no nosso caso o etanol) e é permeável ao solvente (água). Esta célula possui uma corrente de entrada (alimentação) e duas correntes de saída.

A alimentação é aquela que entra do lado do retido, o retido é a parte da alimentação que não atravessa a membrana e o permeado é a parte da alimentação que atravessa a membrana. Consequentemente a corrente retida é constituída ricamente de soluto, e a corrente que atravessou a membrana rica em solvente.

A força motriz que provoca o escoamento através da membrana é a diferença de pressão efetiva entre o lado retido e o lado do permeado. A pressão efetiva é a diferença entre a pressão hidrostática e a pressão osmótica.

A pressão osmótica depende da concentração de soluto, ou seja, é zero quando se tem solvente puro e aumenta com o aumento da concentração de soluto. Quando a retenção de soluto é total, a concentração e a pressão osmótica do permeado são nulas e iguais à pressão osmótica da superfície da membrana do lado do retido.

Um processo de separação por membranas é eficiente se a velocidade do permeado e a seletividade da membrana forem elevadas. A velocidade do permeado é igual ao volume de líquido que atravessa a membrana por unidade de área e por unidade de tempo. Já a seletividade é expressa pela retenção do soluto, que é função da concentração de soluto no permeado e a concentração de soluto no retido.

3 – DESENVOLVIMENTO DO ASSUNTO

O álcool chega a sua terceira geração. Após passar por mudanças tecnológicas no processo de desidratação, como a utilização de mono etileno glicol e das peneiras moleculares, chega ao setor uma tecnologia desenvolvida no Japão.

O sistema nanotecnológico, se baseia na diferença de tamanho das moléculas de etanol e água e possui o mesmo princípio das peneiras moleculares.

Para produção do álcool hidratado são necessárias duas colunas, a que se posiciona abaixo do ponto de alimentação do vinho (coluna A) e a acima da alimentação chamada retificação (coluna B). Ao sair da coluna B, a mistura com teor alcoólico da mistura é em torno de 96º GL.

Após isso no processo de desidratação via membrana molecular, a mistura gaseificada é levada para um vaso equipado de tubos de dimensões aproximadas de 1 metro por 16 milímetros