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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 requer 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 e difração de raios-X, ICP/AES, espectrofotometria UV-visível e de absorção atômica, análise por injeção em fluxo 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 efluentes e resíduos industriais.
  • Fitorremediação de solos.
  • Fotocatálise: degradação solar de poluentes orgânicos e inorgânicos e desinfecção solar de água de consumo humano e esgoto secundário.
  • 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, realizado em cooperação com grupos de pesquisa do Cenpes/Petrobras, IQ, IMA e COPPE da UFRJ. Nessa área, destacam-se: (1) a pesquisa de membranas poliméricas resistentes a agentes biocidas; (2) o tratamento das águas ácidas da mina de Poços de Caldas utilizando processo de separação por membranas e extração cromatográfica para a remoção de íons urânio e manganês; e (3) o tratamento de rejeitos radioativos utilizando processos de separação por membranas.

Ultra-som

  • O IEN desenvolve e fornece tecnologias inovadoras para ensaios não-destrutivos de materiais, com técnicas ultra-sônicas que verificam variações de tensões em dutos e tubulações. Essas técnicas têm várias aplicações, tendo sido originalmente desenvolvidas para análise de tensão de componentes de reatores nucleares. Nessa linha, o IEN desenvolve atualmente uma pesquisa aplicada para análise da integridade estrutural em tubulações usadas na área de petróleo e gás, em parceria com o Programa de Metalurgia e Materiais da UFRJ e a fábrica de tubos Apolo Tubulares e estuda o comportamento acústico-elástico do aço 20MnMoNi55 usado no vaso de pressão das usinas de Angras II e III.
  • Outra técnica ultra-sônica desenvolvida no IEN utiliza o espectro de freqüência do sinal ultra-sônico associado a utilização de redes neurais para definir a porosidade em materiais cerâmicos. Essa linha tem seu foco voltado para o controle da porosidade do elemento combustível fabricado no Brasil.
  • Uma terceira linha de pesquisa estuda o emprego de técnicas ultra-sônicas para avaliar escoamentos monofásicos e bifásicos (água-gás) de forma não invasiva.

Espectrometria de emissão em plasma de argônio   Membranas de nanofiltração desenvolvidas no IEN
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.
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