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Design computacional de nanomateriais para separação do gás natural

Processo: 20/01558-9
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de março de 2020
Vigência (Término): 30 de novembro de 2021
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
Convênio/Acordo: 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
Assunto(s):Nanoestruturas de carbono   Nanotecnologia   Gás natural

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)