Professor responsável: Carlos Alberto Severo Felipe

Linha de pesquisa: Termofluidodinâmica

Descrição: Tanto em aplicações nas ciências dos materiais, quanto em qualquer processo ou fenômeno, seja natural ou artificial, a superfície de um material é o primeiro plano de contato, qualquer que seja a vizinhança. As características superficiais dos diversos materiais têm um efeito muito importante e o uso final depende, fundamentalmente, de propriedades relativas à superfície, como: adesão, atrito, brilho, permeabilidade, molhabilidade, etc. A natureza mostra extensivos exemplos sobre a importância de características superficiais que evoluíram até produzir superfícies com propriedades autolimpantes, autoadesivas, redução do atrito, etc. Em produtos industriais há também um grande impacto das propriedades superficiais no produto final obtido.Tornar uma superfície funcional é adaptá-la a um dado uso ou processo, de modo a maximizar as propriedades ou resultados requeridos do mesmo. Este preceito é largamente empregado nas indústrias de revestimentos, anticorrosivos, e em muitos processos e instalações industriais, onde se procura evitar o contato de determinado composto ou material com as instalações e maquinários para que um ou outro não se contamine ou degrade. A modificação superficial polimérica segue o mesmo preceito ao tentar adequar superfícies, tanto química quanto morfologicamente (hidrofóbicas, hidrofílicas, rugosas ou não, aderentes ou não) para aplicações que terão propriedades superficiais muitas vezes distintas e únicas para cada processo, sem que as propriedades químicas e físicas originais do polímero sejam alteradas. Nos últimos anos técnicas de modificação de superfícies tem recebido grande atenção, como estudos utilizando implantação iônica, plasma, enxertia química, radiação UV e VUV. O substancial avanço no conhecimento de processos e de técnicas fotoquímicas, nas ultimas décadas, permite enxergar o potencial associado ao uso da luz para transformar de forma controlada uma superfície. O objetivo máximo das modificações fotoquímicas de superfícies é utilizar o fóton como único reagente. Esse paradigma de modificação superficial fotoquímico está baseado principalmente no rápido crescimento e compreensão dos fenômenos de manipulação a nível molecular das superfícies de diversos materiais acoplado à extensa base de conhecimento fotoquímico acumulado. O desenvolvimento de métodos que possibilitam a modificação química e física de superfícies poliméricas tem um grande potencial prático, pois o controle de características como microestruturas, adesão, resistência térmica e mecânica e molhabilidade são de fundamental importância para o desenvolvimento de novos processos e produtos. Neste contexto, a fotofuncionalização é um método simples, prático, de baixo custo e complexidade experimental que possibilita obter superfícies poliméricas com controle das propriedades superficiais dependendo do tipo de tratamento aplicado. A respeito das partículas que podem ser tratadas com radiação UV destacam-se os polímeros, que são materiais empregados em diferentes segmentos da indústria. Seus usos e especificidades são definidos por características que o material, juntamente com sua superfície, oferecem. Muitos destes materiais são hidrofóbicos, levando a dois problemas. Primeiro, superfícies hidrofóbicas tem apenas baixos níveis de interação com ambientes polares os quais são muitas vezes necessários para materiais que requerem alta adesão, tais como soluções de recobrimento, adesivos, tintas, materiais para impressão, etc. O segundo problema envolve alguns usos especiais de polímeros, como membranas, biosensores, e aplicações médicas e biotecnológicas, que requerem características hidrofílicas.Na área agrícola, vislumbra-se a potencialidade de aplicação de técnicas que promovam mudanças na superfície de materiais. As características físicas e químicas da superfície de sementes são de grande importância, uma vez que esta região é o primeiro ponto de contato com outros sistemas. Modificar a molhabilidade de sementes pode ter interessantes implicações no desempenho das espécies vegetais, como por exemplo, maior velocidade na sua germinação. Radiação UV aplicada em sementes de forma controlada resulta na formação de grupos funcionais que alteram a molhabilidade da superfície. Grupos funcionais hidrofílicos enxertados na superfície das sementes resultam em uma adsorção mais rápida de água, sendo esta uma vantagem no posterior plantio e desenvolvimento da espécie vegetal.Os exemplos supracitados de técnicas que promovem alterações superficiais em materiais trataram de estudos com quantidades ínfimas de produtos. Muitas vezes o tratamento envolveu a aplicação individualizada em partículas, ou seja, em escala de bancada de laboratório. Dado o sucesso alcançado em promover as alterações desejadas, como confirmam os resultados dos trabalhos citados, o desafio passa a ser a utilização das técnicas em uma escala maior, a fim de promover o tratamento em grandes quantidades dos materiais. Leitos fluidos, sobretudo Leitos Fluidizado e de Jorro, são usados extensivamente em uma grande diversidade de operações unitárias e processos químicos, destacando-se a secagem, o recobrimento de partículas, a granulação de particulados, reações catalíticas, gaseificação de carvão, pirólise e processos fermentativos. São comumente usados no processamento de muitos produtos, tais como produtos químicos, gêneros alimentícios, biomateriais, cerâmicas, produtos farmacêuticos em pó ou aglomerados, agroquímicos, sementes e grãos, fertilizantes, polímeros e resinas, produtos para calcinação e combustão.As tecnologias de leito fluidizado e leito de jorro proporcionam vantagens como boa mistura dos sólidos, altas taxas de transferência de calor e massa, grande capacidade operacional e custo relativamente baixo). Vislumbra-se, portanto, o potencial destas técnicas para a realização do tratamento fotoquímico de grandes quantidades de materiais particulados. Desta forma a combinação da aplicação em partículas da radiação ultravioleta visando a modificação superficial com a tecnologia de leitos fluidos, oferece as seguintes vantagens: a instalação do aparato experimental é simples e possível em projetos compactos; a fluidodinâmica das partículas proporcionada pelos leitos fluidos oferece a possibilidade do tratamento superficial do material por radiação UV de forma prática e homogênea; a energia é transmitida diretamente para o produto, reduzindo o tempo de processamento e custo com energia; nenhum contato direto com o material é requerido; o tratamento pode ser realizado continuamente ou de forma intermitente, para economizar energia e manter a qualidade do produto. Diante do exposto o objetivo deste projeto é realizar um estudo experimental sobre a viabilidade do tratamento de partículas poliméricas e de sementes com radiação UV em leitos fluidos do tipo fluidizado e jorro.