Processos Físicos

A linha de pesquisa Processos Físicos abrange o estudo aprofundado, o desenvolvimento e a aplicação de fenômenos físicos envolvidos em operações unitárias fundamentais da Engenharia Química, com ênfase na compreensão, modelagem e otimização de sistemas e processos industriais baseados em transferência de massa, calor e momento. Esta linha busca avançar o conhecimento científico e tecnológico em áreas estratégicas para a indústria de transformação, com foco na intensificação de processos, eficiência energética, sustentabilidade e inovação tecnológica.

As atividades de pesquisa compreendem, entre outras, o desenvolvimento e aplicação de modelos fenomenológicos e empíricos, experimentação em escala laboratorial e piloto, simulação computacional, uso de inteligência artificial e análise de desempenho de equipamentos industriais. Os estudos são orientados por princípios de engenharia de processos e fundamentados em conceitos robustos de termodinâmica, fenômenos de transporte, sistemas particulados e equilíbrios de fases, envolvendo tanto materiais convencionais quanto sistemas complexos como misturas multicomponentes, materiais porosos e bioadsorventes.

Dentre os temas contemplados por esta linha de pesquisa, destacam-se:

1. Sistemas Particulados
Análise do comportamento de sólidos granulares e partículas fluidizadas em operações como transporte pneumático, leito fluidizado e leito fixo.
Investigação de propriedades físicas de partículas (tamanho, forma, distribuição) e seus efeitos sobre a eficiência de processos industriais.
Modelagem e simulação do escoamento e interação partícula-fluido, com aplicação em secagem, adsorção e processos catalíticos.

2. Processos de Separação
Estudo de operações clássicas e avançadas de separação física baseadas em diferenças de propriedades físicas (massa molecular, solubilidade, afinidade superficial, etc.).
Desenvolvimento de processos de destilação, extração, cristalização, filtração, centrifugação, membranas, entre outros.
Avaliação da integração e intensificação de processos de separação visando aumento da seletividade, redução de consumo energético e reaproveitamento de correntes residuais.

3. Termodinâmica Aplicada a Processos
Investigação de equilíbrios de fases e propriedades termodinâmicas de substâncias puras e misturas multicomponentes.
Desenvolvimento de modelos termodinâmicos (equações de estado, modelos de excesso) para simulação e otimização de processos industriais.
Aplicação de termodinâmica na predição de comportamentos não ideais em processos de separação e purificação.

4. Absorção e Adsorção
Estudo de processos de absorção física em colunas de contato, incluindo modelagem de taxas de transferência e equilíbrio de fases. Pesquisa em adsorção, com desenvolvimento de novos adsorventes (naturais, sintéticos, funcionais e porosos). Aplicação da adsorção e absorção em controle de poluentes, recuperação de solventes, purificação de efluentes, captura de CO₂ e outros gases de efeito estufa.

5. Processos de Secagem
Estudo da cinética de secagem de sólidos particulados, pastosos e líquidos em diferentes configurações de secadores (leito fixo, leito fluidizado, spray dryer).
Avaliação dos mecanismos de transferência de calor e massa, fenômenos de encolhimento e degradação térmica.
Modelagem matemática da operação, otimização energética e desenvolvimento de tecnologias de secagem com baixa pegada de carbono.

6. Transferência de Calor e Massa
Investigação dos mecanismos conjugados de transferência de calor e massa em sistemas multifásicos.
Aplicações em trocadores de calor, processos de evaporação, condensação e dessalinização.
Desenvolvimento de modelos numéricos e experimentais para intensificação de processos térmicos.