Síntese e caracterização de materiais mesoporosos modificados com níquel para a captura de CO2

Abstract

INTRODUÇÃOA quantidade de CO 2 liberada na atmosfera pode ser reduzida através da utilização de fontes alternativas de energia, tais como energia hidrelétrica, eólica, solar, nuclear, entre outras. Cada uma delas tem suas limitações e ainda haverá grande dependência de combustíveis fósseis para o transporte e produção de energia por algum tempo [1,2]. Durante a queima desses combustíveis há uma elevada produção de CO 2 , que é liberado diretamente na atmosfera. Portanto, a captura e estocagem de CO 2 será uma importante contribuição para a redução da emissão desse gás poluente.A captura de CO 2 pode ser realizada diretamente nas principais fontes de emissão, como as usinas que geram eletricidade; nas indústrias de produção de aço, ferro e cimento que geram CO 2 como subprodutos; e na exploração do gás natural antes de sua utilização como combustível [3]. Os principais combustíveis fósseis utilizados em usinas de energia são gás e carvão, que são queimados na presença de ar produzindo o CO 2 , através da ligação do oxigênio do ar ao carbono do combustível. Para que o CO 2 seja armazenado de forma eficiente, se faz necessário a sua separação de outros gases de escape. Nesse caso, a técnica mais usada atualmente para captura do CO 2 emprega soluções alcalinas que podem solubilizar ou seqüestrar o CO 2 , a exemplo das aminas. Elas absorvem CO 2 através de interações intermoleculares devido ao caráter ácido-base desses constituintes, particularmente quando estão sob alta pressão e baixas temperaturas. Esse processo é chamado de lavagem e a solução resultante é então aquecida e a pressão é reduzida, liberando CO 2 concentrado [4]. No entanto, o uso de aminas apresenta desvantagens por ser dispendiosa e causar problemas de corrosão [5]. Por conseguinte, a adsorção gás-sólido vem sendo utilizada como uma técnica de separação promissora para evitar os problemas com o uso da amina, citados anteriormente. Nesse caso, o processo de adsorção ocorre devido à existência de forças atrativas não compensadas na superfície do adsorvente. respectively.

Thermodynamics of CO2 adsorption on mesoporous materials impregnated with nickel

“…Materials: the materials used in this work were synthesized and characterized in [9] and reported as potential adsorbents for CO 2 capture. As reported [9], the preparation of MCM-48 and SBA-15 mesoporous adsorbents were done through the hydrothermal method, following procedures described in [10,11] with suitable modifications.…”

“…As reported [9], the preparation of MCM-48 and SBA-15 mesoporous adsorbents were done through the hydrothermal method, following procedures described in [10,11] with suitable modifications. The samples were impregnated with nickel by post-synthetic impregnation as well as by contact processes in proportions of 5%, 10% and 20% by weight, using a solution of hexahydrate nickel nitrate dissolved in isopropyl alcohol.…”

“…The samples were impregnated with nickel by post-synthetic impregnation as well as by contact processes in proportions of 5%, 10% and 20% by weight, using a solution of hexahydrate nickel nitrate dissolved in isopropyl alcohol. After the calcination of samples at 450 °C for 2 h in synthetic air, the nickel nitrate was transformed to nickel oxide [9].…”

“…The methodology was performed in three steps: (a) sample activation, (b) determination of thrust effect to correct the values recorded by the balance during the adsorption step, and (c) adsorption of CO 2 , as described in [9,12]. The adsorption measurement reaches the end when it achieves balance, in other words, without any variation in sample mass.…”

“…These materials exhibit textural properties, thermal, hydrothermal and mechanical stability suitable for various applications. A chemometric study of the adsorption of CO 2 on different mesoporous structures of MCM-48 and SBA-15, pure and impregnated with nickel, was reported in [9], by assessing the application of CO 2 adsorbed on dry reforming of methane on supported nickel catalysts. However, there are no studies in literature on evaluating the phenomenological aspects of the thermodynamics in this adsorption process.…”