Introdução e Curiosidades Históricas
A engenharia química como conhecemos hoje não seria possível caso não existisse o conceito de operações unitárias. Dentre essas operações, existem os processos de extração, que consistem em separar duas substâncias em busca de suas frações componentes. Essas extrações podem ser extrações sólido-sólido, líquido-sólido ou líquido-líquido, a última destaca-se por não necessitar de trocas de calor para ser realizada.
O processo de extração líquido-líquido surgiu pelo processo Edeleanu, em 1909, este processo foi utilizado na indústria petrolífera para remover hidrocarbonetos aromáticos do querosene através do uso de dióxido de enxofre líquido. Tal método de extração representou um marco para as atividades industriais, pois, diferente de outros, ele consegue contornar problemas referentes a substâncias com alta sensibilidade a elevadas temperaturas. Esse tipo de aplicação fez com que esse processo se tornasse um agente revolucionário nos setores farmacêutico, metalúrgico, petrolífero e etc.
Método de extração líquido-líquido
Esse método se faz útil quando deseja-se separar uma mistura líquida, e alguma das substâncias de interesse é termo sensível, ou seja, se degrada sob altas temperaturas, impedindo o uso da destilação fracionada. A extração líquido-líquido contorna esse problema utilizando não só as propriedades físicas dos componentes da mistura líquida, mas também as propriedades químicas (forças intermoleculares, solubilidade, acidez e basicidade).
O principal objetivo desse método é separar duas substâncias por intermédio de um terceira. Na prática haverá uma mistura líquida formada pelos componentes A e B, um componente C será adicionado para extrair a substância A, que apresenta maior miscibilidade em C quando comparado com B, ao mesmo tempo, C e B devem ser imiscíveis. Portanto, um bom componente C é a substância que tem o parâmetro de solubilidade mais próximo de A e mais distante de B.
Haverá a formação de um sistema com duas fases, uma fase com a mistura do componente A com o B, e outra com a mistura do componente A com o C, elas podem ser separadas ao depositar o sistema em um funil de bromotimol. No fim desse método, a fase C mais A será submetida à destilação simples para separar os dois componentes, então, também é importante que o componente C não tenha um ponto de ebulição alto, já que, a substância A pode ser termo sensível.
Equipamentos de Extração
Usualmente, o equipamento de extração é um tanque de agitação, que pode ser usado também como reator, onde os componentes são misturados, estabilizados e, então, separados, o solvente também pode ser adicionado à alimentação nos tanques. Tais equipamentos industriais de extração líquido-líquido podem ser classificados de duas formas: extratores do tipo estágio e extratores de contato diferencial/contínuo.
Nos extratores do tipo estágio duas fases são misturadas até atingirem um equilíbrio, em seguida são separadas pouco a pouco. Essas unidades são grandes e volumosas devido à separação feita após cada estágio, isso faz com que os extratores precisem de uma maior área para instalação. Essa forma de extração tem como vantagem a simplicidade do projeto e a alta eficiência do estágio.
Já nos extratores de contato diferencial ou contínuo, diferentemente do tipo estágio, não é feita a separação em cada estágio, o que faz com que sejam mais compactos e necessitem de uma menor área de instalação do equipamento, o que pode vir a ser uma desvantagem para esse tipo de extração.
Ainda, pode-se destacar quatro unidades operacionais, sendo o misturador-separador, que pode ser usado em batelada ou em modo contínuo, as colunas não-agitadas, como a coluna de pratos, enchimento e spray, as colunas agitadas, como a de discos rotativos e pulsantes, além dos extratores centrífugos, que são ideais para sistemas em que a diferença de densidade entre as substâncias é menor que 4% e, por isso, é muito utilizado na indústria farmacêutica.
Importância e Aplicação Industrial
É notável que a extração tem grande relevância para o contexto de indústrias e fábricas em geral. Podemos citar a indústria nuclear que realiza o reprocessamento de combustíveis nucleares ao extrair európio e amerício radioativos para tratamento e descarte de tais materiais.
No ramo farmacêutico, a extração de nutracêuticos, nutrientes concentrados de alimentos e plantas, podem ser obtidos a partir da operação unitária descrita. Ademais, na área da mineração, é comum a utilização da extração para o processamento de metais como prata, paládio, platina, ródio, entre tantos outros.
Assim, podemos perceber que a extração é uma operação que possui grandes espectros de aplicação e, por isso, deve ser conhecida e compreendida pelos engenheiros químicos e profissionais que atuam nesta área para sua correta implementação e manutenção.
Nos próximos textos dessa série, a AIChE Brasília, em parceria com a CSTQ Jr., continuará abordando as principais Operações Unitárias para a realidade industrial, conhecimento fundamental para engenheiros químicos. Fique de olho para não perder nossos próximos conteúdos! Enquanto isso, aproveite para ler nossos textos sobre outras operações unitárias, como “Operações Unitárias: Peneiramento” e “Operações Unitárias: Métodos de Secagem”.
