Filmes protetivos para reatores de hidrólise e fermentação de biomassa

• Processo: 10/12240-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2010
• Data de Término da vigência: 30 de setembro de 2011
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física dos Fluídos, Física de Plasmas e Descargas Elétricas
• Pesquisador responsável: Elidiane Cipriano Rangel da Cruz
• Beneficiário: Nazir Monteiro dos Santos
• Instituição Sede: Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus Experimental de Sorocaba. Sorocaba , SP, Brasil
• Assunto(s): Deposição química em fase de vapor assistida por plasma (PECVD) Engenharia de materiais
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Caracterizações química | Carbono amorfo hidrogenado | Filmes protetivos contra corrosão | mecânica e tribológica de filmes finos | pecvd | Tratamento de superfícies a plasma | Engenharia de Materiais

Resumo

A utilização do bioetanol da cana-de-açúcar como combustível vem crescendo tanto no mercado nacional quanto no mundial aumentando a demanda pelo produto. Para suprir tais necessidades, além do crescimento da área de plantio da cana-de-açúcar é indispensável o desenvolvimento de novas tecnologias para tornar mais efetiva a produção do combustível. Existem vários estudos sendo desenvolvidos buscando-se viabilizar a extração do etanol do bagaço e da palha da cana uma vez que isto produziria um aumento significativo na produção sem o crescimento da área plantada. Muito embora resultados promissores estejam sendo obtidos, a corrosão promovida nos reatores de processamento da biomassa ainda apresenta-se como um fator limitante para a aplicação dos processos desenvolvidos em escala industrial. Neste sentido, a proposta deste trabalho é a de desenvolver filmes a plasma que possam atuar efetivamente como camadas protetivas contra a corrosão em superfícies metálicas utilizadas no processamento da biomassa e no acondicionamento do bioetanol. Para tanto, propõe-se a deposição de filmes multicamadas visando aumentar a inércia química do aço inoxidável, material utilizado para a confecção dos reatores. Inicialmente será aplicado um filme orgânico contendo silício e sobre este uma camada de carbono amorfo hidrogenado. Enquanto o primeiro visa aumentar a inércia química da superfície o segundo atuará como proteção mecânica para a primeira camada. Para tanto, serão utilizados plasmas de compostos orgânicos tais como o (HMDSO) e o acetileno, diluídos em gases reativos ou nobres. Além da composição química do plasma, será avaliado o efeito da potência e da pressão da descarga nas propriedades dos filmes. Na etapa inicial do trabalho, substratos planos serão utilizados para agilizar a obtenção dos resultados. Subsequentemente, filmes serão aplicados sobre peças com formatos cilíndricos, confeccionadas a partir de aço inoxidável, e os seus desempenhos analisados em testes acelerados de corrosão. A composição química e a microestrutura dos filmes serão determinadas pelas Espectroscopias de Fotoelétrons de Raios-X (XPS), Infravermelho e Raman. A espessura das camadas será medida por Perfilometria, enquanto a molhabilidade e a energia de superfície serão avaliadas pela técnica de Ângulo de Contato. A dureza será determinada pela técnica de nanoindentação. A resistência das amostras à corrosão será testada em câmara de Névoa Salina, por Corrosão a Plasma (etching rate), por Espectroscopia de Impedância Eletroquímica, por Polarização Potenciodinâmica e em reatores de hidrólise e fermentação da biomassa. A caracterização topográfica das amostras será feita através da microscopia de força atômica e a morfologia das superfícies, antes e após os testes de corrosão, será analisada através de microscopia eletrônica de varredura. Com isto, deverão ser estabelecidas correlações entre as propriedades e a estrutura do material e obtidas informações sobre os mecanismos de deposição a plasma.

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)

SANTOS, NAZIR M.; GONCALVES, THAIS M.; DE AMORIM, JAYR; FREIRE, CELIA M. A.; BORTOLETO, JOSE R. R.; DURRANT, STEVEN F.; RIBEIRO, RAFAEL PARRA; CRUZ, NILSON C.; RANGEL, ELIDIANE C.. Effect of the plasma excitation power on the properties of SiOxCyHz films deposited on AISI 304 steel. SURFACE & COATINGS TECHNOLOGY, v. 311, p. 127-137, FEB 15 2017. (14/21594-9, 12/14708-2, 10/12240-8)