Estudo da solubilidade de CO₂, CH₄ e H₂O no propionato de dietilamônio ([DEA][Pr]) por simulação molecular de Monte Carlo

A exploração das reservas do pré-sal brasileiro, caracterizadas por elevados teores de dióxido de carbono, intensificou a necessidade de desenvolvimento de rotas mais eficientes e ambientalmente sustentáveis para a purificação do gás natural. Nesse contexto, a busca por solventes alternativos aos sistemas convencionais tem direcionado a atenção para os líquidos iônicos, que apresentam propriedades atrativas como volatilidade reduzida, pressão de vapor praticamente nula e possibilidade de reutilização em múltiplos ciclos de operação.  

A complexidade estrutural desses materiais, entretanto, limita a aplicação direta de modelos termodinâmicos clássicos, tornando a simulação molecular uma ferramenta relevante para a avaliação de seu desempenho em processos de separação. Dessa forma, neste trabalho, investigou-se o comportamento de solubilidade de H₂O, CO₂ e CH₄ no propanoato de dietilamônio ([DEA][Pr]) por meio de simulações de Monte Carlo conduzidas utilizando o modelo DSF para a descrição das interações eletrostáticas, permitindo a obtenção de resultados preditivos para o equilíbrio de fases do sistema.  

Os resultados indicaram uma baixa afinidade do metano pelo líquido iônico, com solubilidade apresentando variação aproximadamente linear com o aumento da pressão. Em contraste, o CO₂ exibiu solubilidade significativamente superior, com comportamento fortemente dependente da pressão, evidenciando uma tendência exponencial. Esse contraste no comportamento dos gases aponta para a seletividade do [DEA][Pr], reforçando seu potencial como solvente promissor em processos de separação e captura de CO₂ associados à purificação do gás natural. Além disso, os resultados obtidos demonstram a capacidade das simulações moleculares em descrever adequadamente o comportamento termodinâmico do sistema estudado.  

Os autores agradecem o apoio financeiro do Programa de Recursos Humanos da Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (PRH/ANP - PRH36/UFBA).