Química e materiais

As competências do IEN em pesquisa, desenvolvimento e serviços no setor de química e materiais estão distribuídas nas seguintes atividades: processos de tecnologia química, análises químicas, tecnologia ambiental, novos materiais e ensaios com ultra-som.

Processos de tecnologia química

Um número crescente de materiais utilizados atualmente em tecnologias de ponta requerem elevado grau de pureza (acima de 99,9%), sendo necessários métodos complexos de separação até a obtenção do produto final.

O IEN atua em diversas atividades inéditas no país relacionadas à pesquisa e desenvolvimento na área da química de separação e na obtenção de materiais estratégicos de elevada pureza e alto valor agregado, visando a atender a indústrias e empresas. São exemplos o domínio e a transferência de tecnologia de separação de terras raras de elevada pureza para as Indústrias Nucleares Brasileiras, a obtenção dos óxidos de tântalo e nióbio de alta pureza a partir de minérios de tantalita/columbita, a separação e purificação do titânio em minérios de ilmenita e anatásio e a obtenção de urânio e tório nuclearmente puro, entre outros.

As técnicas de separação e análise utilizadas na obtenção dos óxidos metálicos incluem modelagem termodinâmica de sistemas químicos, a extração líquido-líquido em múltiplos estágios e instrumentação de análise química. Outras linhas de atuação incluem a separação isotópica de boro-10 em colunas de troca iônica e processos envolvendo spray dryer e leito fluidizado.

Análises Químicas

Na área de análises químicas são desenvolvidas metodologias analíticas específicas e realizados serviços de análises químicas com o uso de diversas técnicas: fluorescência de raios-X, ICP/AES, espectrofotometria UV-visível e de absorção atômica, HPLC e outras (consultar a seção Produtos e serviços).

A participação em programas nacionais e internacionais de intercomparação de resultados de análise avalia a qualidade desses serviços. Os laboratórios estão sendo reorganizados com base nas normas da ISO Guia 17025.

Tecnologia ambiental

A atuação do IEN na área de processos químicos volta-se também para tecnologias que visam à preservação do meio ambiente. Destacam-se:

• Pesquisa pioneira utilizando espumas de poliuretano comerciais para separação e recuperação de metais em resíduos industriais;
• Processo de extração líquido-líquido usando sistema ejetor para o tratamento de efluentes industriais e de mineração;
• Processo eletrolítico contínuo de vários estágios para a remoção de amônia em água produzida em poços de petróleo.

Novos materiais

Nesta área destacam-se duas linhas de atuação:

• Pesquisas para obtenção de óxidos inorgânicos nanocristalinos com textura controlada para aumentar a sua reatividade; esses materiais possuem alto potencial de aplicação em catálise;
• Desenvolvimento de membranas poliméricas para processos de nanofiltração adequados à remoção de sulfato da água do mar, em projeto financiado com recursos do fundo setorial CT-Petro. Estas membranas são obtidas através das técnicas de inversão de fase e de polimerização interfacial. A água do mar é usada como água de injeção em poços de petróleo em alto-mar e a utilização de membranas visa a prevenir a formação de incrustações de sulfato de bário e estrôncio, que bloqueiam os dutos. Para caracterizar esses materiais são utilizadas técnicas convencionais e posteriormente será utilizada tecnologia ultra-sônica.

Ultra-som

O IEN desenvolve e fornece tecnologias inovadoras para ensaios não destrutivos de materiais, usando técnica ultra-sônica para verificar variações de tensões em dutos e tubulações. A técnica tem várias aplicações, tendo sido originalmente desenvolvida para análise de componentes de reatores nucleares. Em parceria com a Petrobras Transporte S. A. (Transpetro), o IEN desenvolve atualmente uma pesquisa aplicada para análise da integridade estrutural de oleodutos e gasodutos.

Está também em estudo o emprego de técnicas ultra-sônicas para avaliar escoamentos monofásicos e bifásicos (água-gás) de forma não invasiva.

A espectrometria de emissão em plasma de argônio (ICP-AES) é uma das técnicas usadas na análise de amostras.

As membranas de nanofiltração desenvolvidas no IEN têm aplicações na indústria e na preservação ambiental.