Design computacional de nanomateriais para separação do gás natural

• Processo: 20/01558-9
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2020
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2023
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Acordo de Cooperação: BG E&P Brasil (Grupo Shell)
• Pesquisador responsável: Caetano Rodrigues Miranda
• Beneficiário: Daniela Andrade Damasceno
• Instituição Sede: Instituto de Física (IF). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 14/50279-4 - Brasil Research Centre for Gas Innovation, AP.PCPE
• Bolsa(s) vinculada(s): 22/06973-0 - Propriedades mecânicas de membranas à base de carbono para separação de gases de efeito estufa, BE.EP.PD
• Assunto(s): Nanoestruturas de carbono Nanotecnologia Gás natural
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Gás natural | membrana | Nanoestruturas de Carbono | Separação de gases | Nanotecnologia

Resumo

A alta concentração de dióxido de carbono no gás natural é atualmente um desafio na indústria petrolífera. Diversos dispositivos de separação tem sido desenvolvidos para isolar o metano dos demais componentes, incluindo a tecnologia de membranas. Um desafio é desenvolver membranas de filtragem eficientes exibindo alta seletividade e permeabilidade com a finalidade de isolar o metano do gás natural. Além disso, a interface de materiais desempenha um papel importante no desempenho dos sistemas, além de afetar a interface mecânica. É necessária uma compreensão fundamental das propriedades mecânicas da interface da membrana para o desenvolvimento bem-sucedido de futuras membranas para processos de separação de gás natural, contribuindo para os projetos atualmente em desenvolvimento no Research Centre for Gas Innovation (RCGI). Além disso, as membranas são desenvolvidas em nível atômico para obter melhores propriedades. Contudo, são usadas em aplicações em nível contínuo, o qual é requirido uma modelagem multiescala. Neste projeto de pesquisa, utilizando uma modelagem multiescala que combina simulações de dinâmica molecular (MD) e modelos contínuos, tal como o método dos elementos finitos em escala atômica (AFEM), propomos determinar as propriedades mecânicas das membranas formadas por carbono, bem como os efeitos do CO2, CH4 e sua mistura nas propriedades mecânicas da interface das membranas. Este projeto de pesquisa fornece conhecimentos sobre como as propriedades mecânicas de membranas formadas por carbono podem ser combinadas com as propriedades químicas e eletrônicas para se desenvolver membranas eficientes e estáveis para processos de separação de gás natural. Os resultados da pesquisa deste projeto serão úteis para companhias brasileiras de Óleo & Gás e indústrias de manufatura e de tecnologias avançadas. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

DAMASCENO, DANIELA A.; MIRANDA, CAETANO R.. The role of topological defects on the mechanical properties of single-walled carbon nanotubes. PHILOSOPHICAL MAGAZINE, v. 102, n. 3, OCT 2021. (20/01558-9, 14/50279-4, 20/15230-5)