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 :

Sumário

Introdução

Propriedades do Dióxido de Carbono

Problemática do CO2

Sólidos Adsorventes

Aplicações Industriais

Análise comparativa

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.

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

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.

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

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

Ortossilicato de Lítio

Processo a altas temperaturas (existe uma “temperatura ideal”)

Figura 4: Análise térmica dinâmica do Li4SiO4

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

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

Óxido de Cálcio (Cont.)

Figura 6: Produção de Ca12Al14O33

Potássio

Eficácia na adsorção de dióxido de carbono

Grandes taxas de conversão

Processo a grande escala

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

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)

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

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