Teste de validação de segurança de peróxido de hidrogênio em alta concentração

O peróxido de hidrogênio de alta concentração (HTP) tem aplicações nas indústrias espacial e de foguetes. Devido ao uso específico, é necessária uma pureza muito elevada do produto. Jakusz SpaceTech Sp. z oo possui uma linha de produção que permite a produção de peróxido de hidrogênio na concentração de 98% + com alta pureza, em conformidade com os requisitos da norma restritiva MIL-PRF-16005F. Atualmente, o peróxido de hidrogênio está disponível no mercado europeu na concentração de no máximo 87%, com pureza que não atende aos requisitos da norma. Como parte de um projeto realizado para a Agência Europeia de Quadrinhos intitulado: “Teste de Validação de Segurança de Peróxido de Hidrogênio de Alta Concentração”, Jakusz SpaceTech Sp. z oo tomará medidas para permitir a introdução do peróxido de hidrogênio grau HTP produzido para venda e transporte seguro dentro da Europa. O projeto envolve uma análise da legislação de transporte, com base na qual o produto será classificado e a embalagem de transporte certificada. A próxima etapa será desenvolver métodos analíticos para caracterizar a composição química do HTP produzido.

O peróxido de hidrogênio é uma substância relativamente estável, mas apenas sob a condição de alta pureza e estabilização com compostos apropriados. Pequenas quantidades de impurezas podem induzir a decomposição do HTP em água e oxigênio. Portanto, pureza e cuidados especiais devem ser tomados durante o processo de produção. Para evitar a decomposição excessiva e, consequentemente, a diminuição da concentração de peróxido de hidrogênio, tanto no transporte quanto no armazenamento, estabilizadores adequados são adicionados à solução. Embora a adição de estabilizantes seja necessária para manter a estabilidade desejada do peróxido de hidrogênio, sua quantidade não pode ser excedida por duas razões. Em primeiro lugar, acima de um certo ótimo, pode ser observada uma diminuição na estabilidade do HTP e, em segundo lugar, e isso é importante no caso de motores de foguete, quaisquer substâncias adicionais podem se depositar no catalisador causando a desativação. Levando em consideração essas premissas, o projeto tentará desenvolver uma composição ótima de mistura estabilizadora garantindo alta estabilidade do peróxido de hidrogênio.

A próxima etapa será realizar uma série de testes analíticos para determinar a composição química do produto e verificar a conformidade com o padrão MIL-PRF-16005F. O padrão especifica o conteúdo necessário dos vários componentes: ânions (cloretos, fosfatos, sulfatos, nitratos), metais, íon amônio, carbono orgânico total (TOC) e conteúdo de resíduo seco após a evaporação da solução. Como o peróxido de hidrogênio altamente concentrado é altamente oxidante e corrosivo, a análise direta não é possível em alguns casos. Os resultados obtidos podem ser alterados e o equipamento de medição pode ser danificado. Por esta razão, será necessário desenvolver procedimentos de preparação de amostras para análises e procedimentos de teste aplicáveis a soluções de peróxido de hidrogênio altamente concentradas. Além disso, para cada tipo de análise, a verificação da repetibilidade do método será realizada por meio da realização de medidas quíntuplas. Para cumprir o objetivo de analisar ânions em soluções de peróxido de hidrogênio, a pesquisa será baseada na técnica de cromatografia iônica. Será um desafio submeter as amostras a esta análise, pois elas absolutamente não podem conter peróxido de hidrogênio. Estudos analíticos de teor de metal serão comparados com base em dois métodos diferentes de preparação de amostras, bem como em duas técnicas analíticas - espectrometria de emissão atômica com plasma indutivamente acoplado (ICP-OES) e espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS).

Além dos estudos analíticos acima mencionados, o escopo do projeto incluirá o desenvolvimento de procedimentos para a medição de propriedades físico-químicas como concentração, pH, sólidos totais dissolvidos (TDS) e condutividade. Além disso, a concentração será comparada usando dois métodos (cálculo baseado na densidade medida e o método clássico de titulação de determinação de peróxido de hidrogênio usando permanganato de potássio).

Na próxima etapa do projeto, o Peróxido de Hidrogênio 98% + será classificado no Acordo Europeu sobre o Transporte Internacional de Mercadorias Perigosas por Estrada (ADR). Durante os testes que examinam as propriedades explosivas (Classe 1 de acordo com ADR), será verificado se o HTP apresenta sensibilidade à onda de choque e o efeito dos testes de aquecimento e ignição sob um fechamento hermético. Além disso, serão verificadas as propriedades de oxidação e corrosão do HTP, bem como sua temperatura de decomposição.

A etapa final do projeto é a certificação de embalagens para transporte de 98% + peróxido de hidrogênio. Para tanto, será realizada uma avaliação de compatibilidade do material de botijões de 5L e 30L feitos de HDPE. Uma série de botijões será temperada em contato com o HTP por 6 meses. O efeito do contato com HDPE sobre o peróxido de hidrogênio, será investigado por meio da reanálise da composição química da solução. Ao mesmo tempo, o organismo de certificação conduzirá uma série de testes para verificar a resistência dos canisters a estímulos mecânicos que ocorrem durante o transporte.