O sistema PSA (Pressure Swing Adsorption) é uma alternativa à produção de oxigênio para hospitais ou indústrias distantes de fornecedores. Esse sistema é também uma opção para os casos em que a produção por destilação criogênica não supre a demanda. O funcionamento do PSA se baseia na adsorção seletiva do oxigênio ou do nitrogênio. O ar pressurizado é forçado a passar por colunas contendo substâncias sólidas. Tais substâncias adsorvem seletivamente ou o oxigênio ou o nitrogênio. Quando o sólido fica saturado, promove-se uma despressurização do sistema e então o gás se dessorve do sólido. Dessa forma, os dois principais gases do ar são separados um do outro. A figura A esquematiza o sistema de funcionamento do PSA e os gráficos 1 e 2 representam isotermas de adsorção (estudo do equilíbrio a uma temperatura constante) de N2 e O2 para dois adsorventes distintos. O gráfico 1 diz respeito a um complexo do metal cobalto denominado CoBTTri, enquanto o gráfico 2 diz respeito a um zeólito representado pela fórmula NaX.
Considerando as figuras, é correto afirmar que a separação a que se refere o texto seria possível utilizando-se
apenas o material NaX. O oxigênio seria obtido na pressurização do sistema.
qualquer um dos dois materiais. O oxigênio seria obtido na despressurização do sistema apenas no caso do CoBTTri.
apenas o material CoBTTri. O oxigênio seria obtido na pressurização do sistema.
qualquer um dos dois materiais. O oxigênio seria obtido na despressurização do sistema apenas no caso do NaX.
Resolução
A resposta indicada está correta. A adsorção é a retenção de moléculas na superfície de um sólido. Para separar os gases do ar, o material deve reter preferencialmente um deles, deixando o gás que é menos retido seguir pela saída do sistema.
Nos gráficos, o eixo horizontal indica a pressão, e o vertical indica a quantidade de gás adsorvida por grama de sólido. Assim, para comparar a retenção dos gases, devemos observar qual curva está mais alta em uma mesma pressão. A despressurização favorece a dessorção, isto é, a liberação do gás que estava retido no sólido.
No gráfico 1, do CoBTTri, a curva do oxigênio está acima da curva do nitrogênio. Portanto, esse material adsorve preferencialmente o oxigênio. Durante a passagem do ar pressurizado, o oxigênio fica mais retido, enquanto o gás que sai é enriquecido em nitrogênio. Ao despressurizar o sistema, o oxigênio retido é liberado e pode ser recolhido nessa etapa.
No gráfico 2, do NaX, ocorre o contrário: a curva do nitrogênio está acima da curva do oxigênio. O sólido retém preferencialmente o nitrogênio, e o gás que sai durante a passagem do ar pressurizado é enriquecido em oxigênio. A despressurização serve principalmente para liberar o nitrogênio retido. Assim, o NaX também permite a separação, mas o oxigênio é obtido durante a passagem do ar, e não na etapa de despressurização destinada à recuperação do gás preferencialmente adsorvido.