A pervaporação é caracterizada pela imposição de uma membrana entre uma fase líquida e uma fase gasosa, com a transferência de massa ocorrendo seletivamente através da barreira para o lado do gás. Devido a que exige uma mudança de fase apenas aos solutos líquidos que difundem através da membrana ("evaporação" permeo-seletiva das moléculas líquidas), o processo é denominado pervaporação. Uma vez que diferentes espécies permeiam através da membrana a taxas diferentes, uma substância com baixa concentração na corrente de alimentação pode ser altamente enriquecida no permeado. Assim, a eficácia do efeito de separação é determinada pela estrutura físico-química da membrana.
(...) O primeiro grande esforço de investigação em pervaporação foi realizado no final da década de 1950 por Binning e colaboradores da American Oil Company (Amoco) no Texas. Um artigo apresentado na American Chemical Society Meeting de 1958, de autoria deste autor relatou a utilização de membranas de pervaporação para desidratação de um azeótropo ternário de isopropanol-etanol-água na parte superior de uma coluna de destilação.
(...) Por volta da década de 1970, a GFT (Alemanha Ocidental) comercializou um processo económico de pervaporação para desidratar o etanol e produzi-lo com alta pureza, processo que rivalizava com a destilação azeotrópica. Após testes-piloto na Europa, as primeiras unidades industriais foram construídas no Brasil e nas Filipinas para processos que utilizam fermentação contínua de cana-de-açúcar, bagaço e sorgo doce contendo 5 a 7% de etanol, destilação primária com vista auma mistura contendo 80 a 85% de etanol, e finalmente pervaporação a vácuo com vista a atingir 96% em massa (Baliweg et al. 1982). As principais vantagens do processo GFT foram:
- Não são necessários aditivos para a separação final;
- Redução do consumo de energia, porque somente a fração do líquido a ser evaporado é vaporizada;
- Apenas uma pequena bomba de vácuo é necessária, porque a condensação do permeado cria continuamente um vácuo de força motriz;
- Operação em circuito fechado, com apenas um pequeno volume de permeado reciclado;
- Custo de capital muito mais baixo;
- Água de arrefecimento barata, com recuperação de energia térmica inicial fornecida como vapor de baixa pressão (<90 i="" psi="">
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Fonte: W. Ho, K. Sirkar, Membrane Handbook, Springer Science & Business Media, 2012.
A pervaporação e a cerveja Super Bock sem álcool:
Adélio Mendes, docente do Departamento de Engenharia Química da FEUP, após regressar do seu pós-doutoramento na Alemanha, sugeriu à Unicer, a produção desta nova cerveja totalmente sem álcool utilizando um processo alternativo e inovador. Não havia sequer fornecedor da unidade de pervaporação necessária à produção do aroma.
(...) Após três anos de um profundo trabalho conjunto de investigação, as instituições chegaram ao processo de produção final que dotou a nova Super Bock Sem Álcool de características únicas. E para que se perceba a inovação do processo, importa referir que a cerveja é obtida por fermentação de um mosto produzido à base de malte e gritz de milho. Durante esse processo de fermentação, as leveduras produzem não só álcool, como outras substâncias que dão um sabor e aroma característicos à cerveja, o que não acontece com o processo tradicional de produção de cerveja sem álcool, onde a fermentação é interrompida no seu início para que não se produza o álcool, impedindo a produção dos aromas típicos da fermentação. Para o lançamento da nova Super Bock Sem Álcool, partiu-se de uma base composta pela afamada Super Bock autêntica, à qual é extraído o álcool através de um siste-ma de arrastamento de vapor sob vácuo. A nova Super Bock Sem Álcool conserva, assim, a sua personalidade, os seus aromas.
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Fonte: Revista Engenharia 56, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, 2016
Exemplos de investigação em curso envolvendo pervaporação:
- L.S. Soares, A.C.F. Vieira, F. Fidler, A.R.M. Fritz, M. Di Luccio, Pervaporation as an alternative for adding value to residues of oyster (Crassostrea gigas) processing, Separation and Purification Technology 232 (2020) 115968
- M. Hu, Z. Wu, L. Sun, S. Guo, H. Li, J. Liao, C. Huang, B. Wang, Improving pervaporation performance of PDMS membranes by interpenetrating polymer network for recovery of bio-butanol, Separation and Purification Technology, 228 (2019) 115690.
- Y. Song, F. Pan, Y. Li, K. Quan, Z. Jiang, Mass transport mechanisms within pervaporation membranes, Frontiers of Chemical Science and Engineering 13-3 (2019) 458-474
