Avaliação de materiais adsorventes com diferentes propriedades para a captura de CO2

Abstract

Devido aos problemas ambientais decorrentes dos gases do efeito estufa, reduzir as emissões de CO2 tornou-se mundialmente o objetivo e foco em pesquisa comum. As alternativas abordadas atualmente baseiam-se na substituição por fontes energéticas renováveis em lugar da queima de combustíveis fosseis e a captura e armazenamento de carbono dos gases de exaustão na pós-combustão antes de sua emissão a atmosfera. Neste trabalho, foi avaliado o desempenho de materiais com diferentes propriedades superficiais obtidos comercialmente e sintetizados em laboratório como adsorventes para a remoção de CO2 em sistema de leito fixo. As amostras foram caracterizadas por técnicas de TGA, DRX, TPD-CO2, TPD-NH3, e adsorção-dessorção de N2. Os ensaios de adsorção foram realizados utilizando mistura gasosa de CO2 e um gás de arraste (He ou N2) à temperatura ambiente (25 °C) e pressão atmosférica (1 atm). Os melhores resultados foram encontrados para o hidróxido duplo lamelar calcinado com capacidade de 159 mg de CO2/g de adsorvente devido à combinação de elevada área superficial específica e sítios básicos. Para as aluminas preparadas com diferentes níveis de lavagem, o melhor resultado foi obtido para a amostra não lavada (116 mg/g) em função da presença de sítios básicos fortes em sua superfície. Portanto, possível utilização dos materiais adsorventes como alternativa para a captura de CO2 e consequentemente mitigação do efeito estufa.

Due to the environmental problems arising from greenhouse gases, the reduction of CO2 emissions has become the global goal and focus on common research. The alternatives currently addressed are based on changes by renewable energy sources rather than the burning of fossil fuels and the capture and storage of carbon from exhaust gases in post-combustion before their emission to the atmosphere. In this work, the performance of several materials with different surface properties obtained commercially or synthesized was evaluated as adsorbents for CO2 removal in a fixed bed system. The samples were characterized by TGA, XRD, TPD-CO2, TPD-NH3, and N2 adsorptiondesorption techniques. Adsorption tests were performed using a gas mixture of CO2 and carrier gas (N2 or He) at room temperature and atmospheric pressure (25 °C and 1 atm). The best results were found for the calcined layered double hydroxide with capacity of 159 mg of CO2/g of adsorbent due to combination between high specific surface area and basic sites. For alumina samples prepared with different wash levels, the best result was obtained for the unwashed sample (116 mg/g) due to the presence of strong basic sites in its surface. Therefore, it is possible to use adsorbent materials as an alternative to capture CO2 and consequently mitigate the greenhouse effect.