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S U P E R V I S O R : J O Ã O B A S T O S
M O N I T O R A : A L B E R T I N A R I O S
CO2: Tecnologia de Captura em Sólidos Adsorventes
E S T U D A N T E S & A U T O R E S :
F R A N C I S C A L E A L
G E R S O N T R I S T Ã O
H E L E N A C R U Z
H U G O M A R Q U E S
I N Ê S N E T O
L Í G I A C A M P O S
M A R C E L O A P O L I N Á R I O
V Í T O R T E L H E I R O
E Q U I P A Q 1 F Q I 0 1 _ 1 :
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Sumário
Introdução
Propriedades do Dióxido de Carbono
Problemática do CO2
Sólidos Adsorventes
Aplicações Industriais
Análise comparativa
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Introdução
Este trabalho tem como objetivo expor uma inovadora solução paraeste problema: A captura de CO2 em sólidos adsorventes.
O dióxido de carbono (CO2), é essencial para a existência da vida no planeta, no entanto, a sua emissão para a atmosfera está a aumentar cada vez mais
tornando-se prejudicial para o meio ambiente.
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Propriedades do Dióxido de Carbono
Gás à temperatura ambiente
Indispensável para a vida (fotossíntese e respiração)
Mais denso e tóxico que o Oxigénio (O2)
Aplicações do dia-a-dia mundano
Figura 1: Molécula de CO2
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Problemática do CO2
O dióxido de carbono é libertado para a atmosfera comoum gás de efeito de estufa devido à queima de combustíveisfosseis, contribuindo para o Aquecimento Global.
Desde a Revolução Industrial, a concentração deste gás naatmosfera aumentou exponencialmente, como se pode verna Figura 2.
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Problemática do CO2 (Cont.)
Figura 2: Concentração de CO2 na atmosfera
• Aumento do Efeito de Estufa• Aumento da temperatura média
global (Figura 3)
Figura 3: Variação da temperatura global nos últimos 130 anos
Solução: Captura por sólidos adsorventes de origem alcalina e alcalino-terrosa
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Sólidos Adsorventes
Sólidos capazes de adsorver o CO2 são essencialmente constituídos por metais alcalinos ou alcalino-terrosos
Ortossilicato de lítio
Zirconato de lítio
Óxido de cálcio
Potássio
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Ortossilicato de Lítio
Processo a altas temperaturas (existe uma “temperatura ideal”)
Figura 4: Análise térmica dinâmica do Li4SiO4
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Zirconato de Lítio
Grande capacidade de adsorção de dióxido de carbono
Indústria nuclear (composto estável e compatível)
Altas velocidades e temperaturas
Processo seletivo
Matriz de expansão reduzida
Processo reversível
Li2ZrO3 + CO2 ↔ Li2CO3 + ZrO2
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Óxido de Cálcio
Ciclos contínuos de adsorção
Valor energético, entre outros
Materiais calcificados
Ca OH 2՜CaO + H2O
4Al(NO3)3՜2Al2O3 + 12NO2 + 3O2
12CaO + 7Al2O3՜Ca12Al14O33
Figura 5: Reação de formação do Ca12Al14O33
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Óxido de Cálcio (Cont.)
Figura 6: Produção de Ca12Al14O33
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Potássio
Eficácia na adsorção de dióxido de carbono
Grandes taxas de conversão
Processo a grande escala
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Aplicações Industriais
Desde os anos 40 que têm sido desenvolvidos produtos químicos para remover o dióxido de carbono
Técnicas de captura pós-combustão (Figura 7)
Unidades de produção gasosa
Figura 7: Captura de dióxido de carbono pós-combustão
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Análise Comparativa
Cada sólido adsorvente escolhido dependerá da finalidade do processo químico
Avaliação comparativa entre os possíveis adsorventes, que possibilite concluir sobre a sua eficácia, tendo em conta as condições de operação exigidas (Figura 8, Figura 9 e Figura 10)
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Análise Comparativa (Cont.)
Figura 9: Gráfico comparativo entre o ortossilicato de lítio e o zirconato de lítio: peso do composto em função do tempo (min) de exposição a 2% CO2
Figura 8: Gráfico comparativo entre o ortossilicato de lítio e o zirconato de lítio: peso do composto em função do tempo (min) de exposição a 20% de CO2
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Análise Comparativa (Cont.)
Figura 10:Taxa de adsorção de CO2 e de H2O em função da temperatura
Em suma, a temperatura, a concentração de dióxido de carbono e de agua são os principais fatores a ter em conta quando pretendemos determinar o adsorvente adequado às características do processo desejado
Esta é uma inovadora tecnologia de captura de CO2, relativamente recente e ainda em desenvolvimento, no entanto, encontra-se em expansão