A UFRJ é reconhecida nacional e internacionalmente pela sua qualidade em pesquisa e inovação. A capacidade desse trabalho depende de incentivos, tecnologia e infraestrutura de ponta. É exatamente o que encontramos no Laboratório de Intensificação de Processos e Catálise (Lipcat), o Id.Lab no Brasil ‒ Laboratório para a Inovação e Descarbonização da Galp. Vinculado ao Instituto de Química e à Escola de Química da UFRJ, o laboratório está localizado no Parque Tecnológico do campus da Cidade Universitária e é um oásis de inovação e sustentabilidade. O centro de excelência é dedicado à pesquisa, desenvolvimento e inovação em processos catalíticos e intensificação de processos químicos.
O laboratório teve início em 2016, e em 2024 passou a funcionar na estrutura que tem hoje. São equipamentos sofisticados e de última geração, capazes de atender aos mais elevados padrões de qualidade e segurança. Isso possibilita estudos avançados desde a escala laboratorial até o escalonamento de processos industriais, com capacidade para realizar testes em condições reais. O maior financiador do laboratório é a Petrogal Brasil (subsidiária da petrolífera portuguesa Galp). Há também outros importantes parceiros, como a Qatar Energy, Exxon Mobil, Petrobras, Copa Energia, Sinochem e Ambev, além das agências de fomento, como o CNPq, Capes, Finep e Faperj.
Toda a infraestrutura do espaço não funciona sozinha; afinal, os recursos humanos são parte importante e essencial em processos de pesquisas. Profissionais qualificados e atualizados são indispensáveis para a busca por soluções sustentáveis. Nesse quesito, o Lipcat desponta novamente. Seu time é interdisciplinar e composto por mais de sessenta talentos, principalmente das áreas de engenharia química, química, engenharia elétrica, física, engenharia de materiais, dentre outras formações.
João Monnerat, Pedro Romano, Donato Aranda e Eduardo Falabella são os coordenadores. Todos professores da UFRJ e reconhecidos por seus trabalhos em suas áreas. A equipe conta com pesquisadores dos programas de pós-graduação (mestrandos e doutorandos) da Universidade e, também, com pós-doutorandos e alunos de graduação integrantes de projetos de iniciação científica.
Processos catalíticos e sustentabilidade: a importância para a sociedade
O Lipcat se destaca nas áreas de intensificação e otimização de processos, desenvolvimento de catalisadores avançados, caracterização de materiais e avaliação de desempenho em operações complexas, desenvolvendo soluções sustentáveis e de alto impacto para a indústria química e de energia.
O processo de catálise ocorre quando um material chamado “catalisador” acelera uma reação química sem ser consumido ao longo do processo. As pesquisas e ações desenvolvidas pelo Lipcat buscam viabilizar processos químicos mais eficientes e sustentáveis, por meio de estudos realizados na interface da engenharia química e da engenharia de materiais, desenvolvendo novos catalisadores e novas maneiras de operar. A eficiência e, consequentemente, a sustentabilidade podem acontecer, por exemplo, quando procedimentos químicos demorados conseguem acontecer mais rapidamente com a ajuda de um catalisador. Assim, os que liberariam mais resíduos, seja pela necessidade de alta temperatura ou tempo de duração, por exemplo, têm menor impacto ambiental na atmosfera.
A obtenção de catalisadores é composta por diferentes etapas, unindo ciência de materiais, engenharia, criatividade e curiosidade. Cada passo permite o desenvolvimento e complementa a compreensão de materiais cada vez mais avançados, permitindo que diferentes elementos se transformem em soluções tecnológicas para transição energética, química verde e descarbonização. Para alcançar tais resultados, o Lipcat atua em seis principais frentes: Laboratório de Síntese, Laboratório de Manufatura Aditiva, Laboratório de Caracterização, Laboratório de Microscopia, Laboratório de Avaliação Catalítica e Laboratório Virtual de Simulação de Processos.
Laboratório de Síntese: onde a inovação toma forma
No Laboratório de Síntese, sais metálicos, suportes sólidos, solventes, soluções precursoras, dentre outros, são cuidadosamente dosados, misturados, funcionalizados e processados até o nível desejado, dando origem, assim, aos primeiros grãos de catalisadores, aplicados a diferentes finalidades. Cada etapa é pensada para criar materiais de alta especificidade, controlar o tamanho de partículas, a distribuição de poros e a presença de sítios ativos.
Laboratório de Manufatura Aditiva: quando fugimos do convencional
Por meio da manufatura aditiva, nossas ideias se encaixam com precisão nas expectativas mais personalizadas. Impressoras 3D e técnicas de extrusão dão forma a estruturas inovadoras, otimizadas para maximizar contato entre reagentes e catalisadores. A engenharia de materiais viabiliza geometrias complexas, abrindo espaço para reatores mais eficientes, compactos e sustentáveis.
Laboratório de Caracterização: examinando os catalisadores
Equipado com um amplo portifólio de técnicas, o Laboratório de Caracterização permite conhecer profundamente os materiais preparados. Difração de raios X, adsorção de gases, espectroscopia de infravermelho, análises térmicas, dentre outros, revelam fases cristalinas, áreas superficiais, tipos de acidez, resistência térmica etc. Cada informação obtida relaciona os passos percorridos com o destino alcançado e nos orienta para explorar novas rotas.
Laboratório de Microscopia: um mundo invisível
Depois de identificar, é preciso olhar de perto – bem de perto. No Laboratório de Microscopia, equipamentos como MEV e MET permitem visualizar desde a topologia até a distribuição de metais na escala nanométrica. É um mergulho em um mundo onde a organização atômica define o desempenho. Cada imagem captura defeitos, interfaces e sinergias que seriam invisíveis a olho nu, mas que dizem muito sobre a atividade catalítica.
Laboratório de Avaliação Catalítica: entrando na vida real
No Laboratório de Avaliação, os catalisadores são postos à prova em reações reais, em batelada, em fluxo contínuo, da bancada até o projeto piloto, sob diferentes condições de temperatura, pressão e composição. É nesse laboratório que a aplicabilidade no desenvolvimento de soluções de impacto tecnológico real para a indústria e sociedade é efetivamente garantida, além de toda a ciência de ponta.
Laboratório Virtual de Simulação de Processos: ensaio para a vida real
Escalonar processos e tecnologias é uma tarefa fundamental para alcançar a inovação tecnológica. Conciliando resultados experimentais, a simulação de processos permite otimizar condições operacionais e projetar plantas de larga escala por meio de modelos computacionais. No Laboratório Virtual de Simulação de Processos, softwares especializados de engenharia, como Aspen HYSYS, linguagens de programação e, inclusive, utilização de softwares próprios, permitem intensificar processos e determinar soluções economicamente viáveis e sustentáveis.
O Lipcat é mais uma evidência, dentre tantas outras, do trabalho de ponta desenvolvido na UFRJ. As universidades públicas brasileiras, com seu tripé ensino, pesquisa e extensão, são pilares fundamentais para o desenvolvimento do país. A pesquisa científica e os resultados gerados pela área são o que move a inovação, gerando conhecimento que se traduz em soluções para desafios sociais, econômicos e ambientais, trazendo modificações práticas para toda a sociedade.
Para saber mais e acompanhar os projetos, acesse o site e as redes sociais do Lipcat.
Pesquisa: Tatiana Moura.