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RESUMO -O presente estudo teve como objetivo investigar o desempenho de uma membrana de nanofiltração (NP030) e de uma membrana de osmose inversa (ORAK) na permeação e retenção de uma mistura de óleo de macaúba e CO 2 sub ou supercrítico. Foram utilizadas condições sub (80 bar/20 °C) e supercríticas (130 bar/40 °C) em sistema contínuo na concentração de 50% de óleo na mistura. O desempenho das membranas foi avaliado em função do fluxo mássico e do índice de retenção do óleo (%); e ácidos graxos. Observou-se uma redução do fluxo permeado de óleo (cerca de 2 x) ao longo do processo para a condição supercrítica. O índice de retenção de óleo foi de 85 % e 95 % para as membranas NP030 e ORAK, respectivamente, também em condições supercríticas. Com relação à composição dos óleos em termos de ácidos graxos, foi observada maior retenção para o ácido palmitoleico (23 %), com a membrana ORAK, enquanto que a membrana NP030 apresentou maior retenção para os ácidos mirístico (12 %) e caprílico (12 %). Em condições subcríticas não foi observada permeação de óleo, comprovando o maior poder de solvatação do CO 2 supercrítico. Com base nestes resultados verificou-se o potencial de uso de membranas em sistemas supercríticos para recuperação do solvente sem necessidade de descompressão do sistema.