A área de Engenharia de Polímeros engloba o desenvolvimento de materiais poliméricos, de aplicações desses materiais e de processos de polimerização. Polímeros são materiais muito versáteis, que podem ser usados em uma ampla gama de aplicações. Por exemplo, polímeros podem ser usados para produzir micropartículas para aplicações biomédicas, membranas para processos de separação e purificação de correntes de processo, filmes para a embalagem de alimentos, elementos condutores para a fabricação de sensores, dentre muitas outras aplicações. A versatilidade desses materiais está intimamente relacionada ao fato de que muitos reagentes (monômeros) podem ser usados como matérias-primas para a produção de produtos poliméricos. Além disso, as propriedades do produto final podem ser manipuladas durante as etapas de reação e processamento, de maneira que um único monômero pode gerar uma enorme quantidade de materiais diferentes. Finalmente, polímeros podem ser produzidos através de diferentes processos de transformação (massa, solução, suspensão, emulsão, fase gasosa, estado sólido, lama, bio-reações) em condições de operação muito distintas. Como consequência, o estudo de materiais poliméricos e dos processos de polimerização requer o desenvolvimento de ferramentas de engenharia bastante diversificadas, o que torna a pesquisa na área de Engenharia de Polímeros muito ativa. A pesquisa na área de Engenharia de Polímeros está concentrada nas seguintes linhas de investigação: Existem atualmente diferentes espaços que se dedicam ao estudo dos materiais poliméricos e dos processos de polimerização: Todos estes laboratórios apresentam excelente infra-estrutura instrumental e analítica, sendo enumerados a seguir os principais equipamentos e instrumentos analíticos existentes em cada um deles. O grupo conta ainda com o apoio técnico e analítico dos laboratórios do IMA (Instituto de Macromoléculas) e do LADEQ-EQ (Laboratório de Engenharia Química da Escola de Química) através de colaborações docentes e envolvimento em projetos. As principais atividades do laboratório permitem investigações voltadas a aplicações de membranas seletivas em vários campos (seja em processos de separação, seja em outros dispositivos que requeiram permeação controlada ou seletiva, como embalagens, tubulações, cápsulas, etc). Para tal, síntese e caracterização de membranas e polímeros são pesquisados, bem como são elaborados estudos visando a fabricação, montagem, testes e medidas de desempenho de módulos e outros dispositivos. Esse espaço, que integra a recente linha de pesquisa em Engenharia de Polímeros, está também vinculado às atividades do Laboratório de Modelagem, Simulação e Controle de Processos. Nesse laboratório são desenvolvidos estudos relacionados à produção de polímeros e ao monitoramento e controle de sistemas de polimerização. Vários processos de interesse industrial são estudados teórica e experimentalmente, como as reações radicalares, as reações catalisadas por catalisadores organometálicos, as reações funcionais (policondensações), etc. Aqui também são desenvolvidos materiais para uso em aplicações biomédicas, como a embolização e a produção de tecidos ósseos artificiais. O laboratório tem a tradição de conduzir estudos inovadores que estimulam a interação com o setor privado e a produção de significativo número de patentes. O laboratório conta com a seguinte infraestrutura básica: A partir de 1986, através de um trabalho conjunto com o Departamento de Bioquímica do Instituto de Química da UFRJ, iniciou-se uma nova linha de atuação no PEQ versando sobre produção e utilização de enzimas de interesse industrial. O suporte experimental desta pesquisa foi dado com a criação do Laboratório de Tecnologia Enzimática. Em 1994, novas pesquisas com foco na otimização e controle de bioprocessos foram incorporadas à área com a criação do Laboratório de Bioprocessos, abrangendo o cultivo de microrganismos e sua utilização em processos de produção de produtos de interesse industrial. Em 2008, os laboratórios foram unificados de forma a facilitar o desenvolvimento integrado de novos produtos e processos de base biotecnológica. Com a unificação, o conceito do Laboratório mudou, passando a ser um laboratório multidisciplinar, em que, além de pesquisas clássicas em biotecnologia, pesquisas integradas realizadas em parceria com profissionais de outras áreas do conhecimento possam ser desenvolvidas. Dentre estas pesquisas citam-se os desenvolvimentos de micro-partículas contendo biofármaco, de membranas de transporte facilitado e de dispositivos biossensores. Aparentemente estáticas, as superfícies são locais de grandes e importantes eventos. Os fenômenos presentes são de grande importância em várias áreas do conhecimento. A compreensão desses fenômenos e suas aplicações nas mais diversas áreas têm sido objeto de estudo do grupo de Fenômenos Interfaciais. Este grupo teve origem na integração de 3 outras áreas do Programa de Eng. Química (Cinética e Catálise, Processos de Separação com Membranas e Processos Biotecnológicos) e foi criado para estabelecer uma colaboração interdisciplinar, capaz de identificar as semelhanças e peculiaridades nos fenômenos interfaciais presentes nos inúmeros sistemas estudados. O êxito dos trabalhos desenvolvidos, o forte estreitamento com outras áreas do PEQ e da COPPE, o vasto campo de aplicação dos fenômenos de interface e as novas perspectivas que se delinearam desde a criação do grupo têm impulsionado as pesquisas e, recentemente, motivaram o ingresso no PEQ de um novo docente para a área de Fenômenos Interfaciais, a Profa. Helen Conceição Ferraz. As atividades de pesquisa estão centradas no Laboratório de FI, localizado na ampliação do CETER, ocupando uma área de cerca de 60 m2. O laboratório conta com a seguinte infraestrutura básica: Os alunos têm à disposição computadores de uso pessoal em salas destinadas especificamente aos estudos numéricos e de modelagem de processos. Particularmente, a sala G-130, com 40 m2 e dois ambientes separados por um mezanino, apresenta computadores pessoais de última geração usados para estudos computacionais. Além disso, os computadores estão conectados ao Núcleo de Computação Eletrônica da UFRJ, com acesso aos computadores de grande porte (IBM e UNISYS). Por sua vez, supercomputadores da linha CRAY, instalados na COPPE, colocam à disposição dos alunos do PEQ o que há de mais avançado na área. Em termos aproximados, devido às rápidas mudanças que ocorrem nessa área, e levando em conta que existe uma ampla faixa de situações em termos de idade (obsolescência) das máquinas, o grupo conta cerca de 150 microcomputadores, 50 impressoras e 10 scanners. É importante notar que a infraestrutura computacional precisa de permanente renovação e, conseqüentemente, são realizados esforços continuados para conseguir esse objetivo, incluindo aquisição de equipamentos e licenças de programas científicos e utilitários. O estabelecimento de um convênio específico entre a Petrobras e a UFRJ levou à criação do Laboratório de Desenvolvimento de Software para Otimização e Controle de Processos – LADES, vinculado ao LMSCP. O laboratório, dedicado ao desenvolvimento de procedimentos computacionais para aplicações industriais, ocupa uma área de 100 m2 nos Blocos I (I-140) e G (G-130) do Centro de Tecnologia da UFRJ. Este laboratório conta com 10 estações de trabalho de bancada com periféricos, além de cópias legalizadas dos principais pacotes simuladores comerciais. Docentes Professores Colaboradores A área de Engenharia de Polímeros mantém atividades conjuntas de ensino e pesquisa com outros centros no Brasil e no exterior, dentre os quais podem ser citados: Apresentação
Linhas de Pesquisa
Infraestrutura
LABORATÓRIOS
LABORATÓRIO DE PERMEAÇÃO ATRAVÉS DE MEMBRANA
Re-instalado no prédio novo desde julho de 2000, o PAM conta com recursos modernos de instrumentação científica que permitem a fabricação de membranas (por exemplo, extrusora para fibra oca) e sua caracterização físico-química e morfológica (microscopia eletrônica com análise de superfície, espectroscópios de IV, cromatografia em fase líquida e fase gasosa, analisadores térmicos, entre outros) bem como de equipamentos para medir propriedades de transporte em várias operações com membranas (micro, ultra- e nanofiltração, osmose inversa, pervaporação, permeação gasosa, eletrodiálise, entre outros). Vários sistemas em escala piloto destas operações projetadas no laboratório são também disponíveis. Recursos mobilizados a partir de projetos como os de redes temáticas Petrobrás permitiram significativas modernizações instrumentais durante 2007 (novo microscópio de varredura, novo sistema termo-mecânico para análise de polímeros).
LABORATÓRIO DE PROCESSOS DE POLIMERIZAÇÃO (LMSCP)
LABORATÓRIOS DE BIOPROCESSOS
LABORATÓRIO DE FENÔMENOS INTERFACIAIS
LABORATÓRIO DE MODELAGEM, SIMULAÇÃO E CONTROLE DE PROCESSOS
Equipe
Projetos e Intercâmbio
Brasil:
Exterior:
Engenharia de Polímeros
Apoio / Parceiros
