O prof. Dr. Marcelo Castier ministrou Seminário no curso de Mestrado em Modelagem Matemática no dia 16 de outubro, no Departamento de Ciências Exatas e Engenharias (DCEEng), para professores e alunos, no qual abordou a temática “Do Frasco ao “Fracking”: Modelagem Matemática na Engenharia Química”.

Marcelo Castier é formado (1981) em Engenharia Química pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), onde também obteve o título de M.Sc. (1985). Doutorou-se, em 1988, na Technical University of Denmark.  Foi Professor Adjunto da UFRJ entre 1988 e 2006 e “Associate Professor” da United Arab Emirates University de 2006 a 2010. Desde então, é Professor Titular da Texas A&M University at Qatar. Foi pesquisador visitante na Universidad de Vigo (Espanha) no segundo semestre de 1999 e “Fulbright Senior Visiting Scholar” na University of Delaware na primavera de 2006. Sua pesquisa enfoca o desenvolvimento de modelos termodinâmicos para misturas complexas, fluidos confinados e soluções eletrolíticas; novos algoritmos para o cálculo de equilíbrio termodinâmico; aplicações da termodinâmica a segurança de processos; integração energética de processos químicos; desenvolvimento de software educacional.

Orientou (ou co-orientou) sete teses de doutorado e 25 dissertações de mestrado e é autor de cerca de 85 artigos em periódicos científicos. É o desenvolvedor de XSEOS, um pacote educacional em Excel que implementa vários modelos termodinâmicos usados no projeto de processos químicos, e de Thermath, um programa de computação algébrica para a implementação automática de modelos matemáticos de equipamentos e para o cômputo de propriedades termodinâmicas.

Sua abordagem enfocou as imagens de cientistas manipulando frascos com soluções coloridas, que são distantes do cotidiano de muitos engenheiros, que projetam e simulam equipamentos e processos químicos industriais e predizem o comportamento de fluidos em grandes campos de petróleo e gás natural. Contudo, o desempenho desses processos de grande escola depende de propriedades físico-químicas cuja modelagem requer o entendimento de fenômenos que ocorrem em nível molecular ou atômico. Essa grande diferença de escalas de tamanho (e de tempo) coexistindo em um mesmo problema faz com que a modelagem matemática de processos químicos e de produção de óleo e gás seja desafiante e tão bonita quanto manipular frascos coloridos.

Também, no seminário abordou aplicações de métodos matemáticos e técnicas computacionais para a modelagem de propriedades físico-químicas e de equipamentos de processos. A apresentação iniciou com uma discussão sobre o uso de computação algébrica (via software Mathematica) para gerar códigos computacionais automaticamente em várias linguagens. Essa técnica foi aplicada para desenvolver um pacote educacional em Excel, chamado XSEOS, que calcula propriedades termodinâmicas através de vários modelos comumente usados para o projeto de processos químicos. O segundo tópico da apresentação foi a modelagem de vazamentos de fluidos de tanques, um problema relevante na área de segurança de processos industriais. Sua modelagem conduz a um sistema de equações algébrico-diferenciais, no qual os balanços de massa e energia no tanque são equações diferenciais ordinárias e as equações algébricas modelam o comportamento do fluido no interior do tanque. O terceiro tópico abordou a utilização de computadores paralelos na estimação dos parâmetros ajustáveis de modelos termodinâmicos, exemplificado com uma moderna equação de estado para soluções eletrolíticas cujos parâmetros foram ajustados a partir de centenas de dados experimentais. O quarto e último tópico tratou da modelagem do comportamento termodinâmico de fluidos confinados em pequenos poros, potencialmente relevantes em problemas tais como a recuperação de gás em reservatórios de gás de xisto por técnicas de fratura hidráulica (“fracking”).