Transportadores sólidos de oxigênio a base de Cu e Mn suportados em minerais para utilização em tecnologia de recirculação química com captura de CO2 - Costa, Romário Cezar Pereira da (2019)
Sistemas energéticos com captura e armazenamento de dióxido de carbono tem se mostrado uma alternativa para minimizar as emissões de gases causadores do efeito estufa. A captura de CO2 via combustão por recirculação química, do inglês Chemical Looping Combustion (CLC), se destaca por não apresentar penalidade energética, porém o custo e eficiência do processo dependem dos materiais utilizados como transportadores de oxigênio (TO). Em vista disto, este trabalho tem como objetivo sintetizar e avaliar transportadores sólidos de oxigênio à base de cobre e manganês suportados em diatomita e caulim a fim de produzir energia por meio da queima indireta de combustíveis fósseis, através do processo CLC. Os transportadores foram sintetizados por meio da técnica de impregnação úmida incipiente por aquecimento e caracterizados via difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura equipado com um analisador dez energia dispersiva de raios X, resistência mecânica, testes de atrito (Air jet index), redução à temperatura programada e ensaios de reatividade por termogravimetria. A capacidade de transporte de oxigênio de cada amostra (Roc) foi também obtida por termogravimetria. A análise por difração de raios X detectou a presença de picos característicos das fases ativas (CuO, Mn3O4 e Mn7SiO12), as quais também foram confirmadas por testes de redução à temperatura programada. A resistência mecânica das partículas dos transportadores abaixo de 1N são inviáveis nos leitos de CLC. As amostras Mn-C, Cu-C e Cu-D obtiveram resistência mecânica entre 1,76 e 2,96N. A reatividade das amostras foi avaliada por termogravimetria, onde foram realizados três ciclos de redução e oxidação. Nesta análise foi observado que o CuO suportado em diatomita (Cu-D) se destacou em relação aos demais, devido à sua alta reatividade e capacidade de transporte de oxigênio. Este material obteve um percentual de conversão de H2 acima de 95%, seguida do CuO suportado em caulim (~90%). Os materiais à base de manganês apresentaram resultados de conversão de H2 e CH4 acima de 90%, porém não foram eficientes nas oxidações, perdendo reatividade a cada ciclo. As amostras a base de cobre são promissoras, pois obtiveram resistência mecânica acima de 2N, elevada capacidade de transporte de oxigênio e eficiência na conversão dos combustíveis, com valores cima de 95%.