Ibercivis

Computação Voluntária

Fluidos confinados e adsorção

O comportamento de fluidos confinados em espaços reduzidos é um fenómenos de grande interesse para a Física. Nas mesmas condições ambientais, o comportamento de um fluído confinado em espaços do tamanho de uma molécula é muito diferente do comportamento do fluído num estado homogéneo. Por exemplo, o fluído confinado pode chegar a possuir uma densidade maior ou estar num estado de agregação (líquido, gasoso, etc.) diferente da do fluído em condições normais.

Hoje em dia a indústria química emprega um grande número de processos materiais porosos (zeólitos, carbono activo, PILCS) que têm a capacidade de reter na sua superfície fluidos à escala molecular. Nestes casos, a estrutura que confina o fluido é o poro do material e o processo de captura do fluido recebe o nome de adsorção.

A principal diferença da absorção é que num processo de adsorção o fluido não se incorpora no volume do material, mas antes fica retido na sua superfície.

A imagem exemplifica a diferença entre os dois processos.

Argilas PILCS

nvestigadores do Instituto de Química-Física Rocasolano del CSIC estudam as propriedades de adsorção das designadas argilas PILCS (do inglês Pillared clays) que, tal como outros materiais porosoa, têm uma grande importância industrial como catalizadores, materiais para armazenar gases e materiais utilizados em processos de separação. Este tipo de argilas é empregue em processos como a produção de biocombustíveis a partir de gorduras vegetais o armazenamento de gás natural à temperatura ambiente ou o armazenamento de gases de efeitos de estufa produzidos pela indústria.

As argilas PILCS são formadas camadas separadas por uma distância fixa. Entre as camadas encontram-se intercaladas de forma aleatória umas moléculas designadas por pilares.

Imagem 1: Estrutura cristalina dos zeólitos ZSM-11 na qual se ver os buracos por onde podem passar as moléculas de gás. Imagem 2: Outra vista da estrutura cristalina dos zeólitos ZSM-11 na qual se vêem as as galerias cilíndricas dentro do material. Imagem 3: Canais de um zeólito que se vão preenchendo das moléculas de gás representadas por esferas azuis. Imagem 4: Rede tridimensional dos canais de um zeólito.

Simulações de fluidos no teu computador

Na Ibercivis, cada trabalho de Adsorção que se envia para os computadores pessoais dos cidadãos executam a simulação da adsorção de um fluido com determinadas condições ambientais numa configuração de pilares específica.

A simulação, utilizada conjuntamente com as leis da Física e medições experimentais, permite produzir as construções ideais que reproduzem aspectos e comportamentos de sistemas físicos reais. Essas construções, que recebem o nome de modelos físicos, ajudam-nos a compreender os mecanismos pelos quais são governadas e permitem-nos fazer previsões sobre o seu comportamento.

Graças às simulações realizadas pelos computadores dos cidadãos está a obter-se informação valiosa acerca do volume acessível para as moléculas dos fluidos e as propriedades catalíticas das argilas num tempo muito inferior à que os cálculos exigiriam se fossem feitos apenas num computador.

Imagem: Representação bidimensional de uma configuração de pilares (circunferências azuis) que foi desenhada com base com triângulos de Delaunay. A vermelho estão representadas as zonas por onde podem passar as moléculas de metano.