Estudo da captura de dióxido de carbono por misturas de hidróxido de cálcio e óxido de magnésio em baixas temperaturas

• Ano de defesa: 2012
• Autor(a) principal: Flávia Gonçalves Pacheco
• Orientador(a): Jadson Claudio Belchior
• Banca de defesa: Joao Pedro Braga, Edward de Souza, Flavia Cristina Camilo Moura
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Minas Gerais
• Palavras-chave em Português: Cinética química; Difusão; Captura de dióxido de carbono; Óxido de magnésio; Hidróxido de cálcio
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/1843/SFSA-8SDPW4

O presente trabalho consistiu em estudar a reação de carbonatação de cal hidratada modificada por pequenas percentagens de óxido de magnésio (MgO) a partir de dióxido de carbono (CO2) proveniente do gás de exaustão de um motor a gasolina. Para tanto, inicialmente sintetizou-se esferas dos sólidos adsorventes e submeteu-as a ensaios de carbonatação em um reator de leito fixo em escala de laboratório. As conversões das amostras foram, então, avaliadas, sendo os dados obtidos analisados por modelos cinéticos e de difusão. Uma análise qualitativa da termodinâmica do processo foi também realizada com o intuito de se verificar a espontaneidade da reação. A determinação dos parâmetros cinéticos foi realizada a partir da aplicação do modelo de Lee (LEE, 2004), enquanto que os parâmetros termodinâmicos foram estimados por meio de uma análise DTA. Os coeficientes de difusão e demais parâmetros do sistema foram calculados a partir da aplicação de um modelo simplificado desenvolvido com base nas características gerais do sistema usando a segunda lei de Fick. Observou-se que a carbonatação realizada na presença de vapor d'água a temperatura de aproximadamente 100ºC apresenta um comportamento cinético semelhante ao da reação com CaO em temperaturas superiores a 300ºC. Verificou-se também que a reação é cinética e termodinamicamente favorecida para as condições estudadas. O comportamento cinético do sistema, entretanto, mostrou-se fortemente influenciado pelo tamanho dos poros das amostras, pela dispersão das espécies de cálcio ativas pela superfície do substrato e pela concentração do aditivo (a qual é capaz de gerar um aperfeiçoamento estrutural por meio da formação de uma estrutura microporosa que dispersa as espécies de cálcio ativas). Um balanço entre tais fatores indicaram a presença de uma concentração ótima de MgO entre 5% e 10% em volume para as condições estudadas. Tal atribuição foi realizada devido à maior capacidade total de captura de CO2, maior permeação do gás dentro do substrato e alta reatividade sustentada por um período maior de tempo apresentada por essas amostras. O modelo desenvolvido se mostrou satisfatório na estimativa dos parâmetros do sistema, prevendo conversões que apresentaram coeficientes de correlação com os dados experimentais superiores a 0,95. Tal modelo apresenta a vantagem de poder prever parâmetros de reações gás-sólido com adsorventes porosos a baixa temperatura a partir de uma formulação mais simples com menor demanda computacional. Dessa forma, o presente trabalho representa uma metodologia simples, rápida e eficiente na avaliação de composições ótimas de misturas de materiais adsorventes para a captura de um determinado gás, em particular, com o foco no dióxido de carbono.