Avaliação do desempenho técnico, econômico e ambiental da produção de ácido fórmico a partir de dióxido de carbono.

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Lopes, João Vitor Monteiro
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Ácido fórmico; Carbon capture and utilization; Carbon dioxide; Dióxido de carbono; Formic acid; Hidrogênio; Hydrogen; Simulação; Simulation
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-18102023-100423/

Implementar inovações como a captura e utilização de carbono para a produção de produtos químicos requer uma abordagem sistemática para garantir a competitividade com os processos convencionais e a capacidade de reduzir as emissões de dióxido de carbono (CO2). A hidrogenação de CO2 é uma rota potencial para produzir combustíveis sintéticos e produtos químicos de valor agregado, mas como é um processo de demanda energética elevada, seus custos e o impacto de mitigação precisam ser minuciosamente avaliados, considerando as fontes das matérias-primas utilizadas e seus desempenhos técnico, econômico e ambiental. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho é avaliar a produção de ácido fórmico por hidrogenação de CO2 como método potencial de mitigação de emissões de CO2. A pesquisa foi desenvolvida nas seguintes etapas: (i) estudo de fontes de CO2 e hidrogênio (H2) para identificar combinações que resultem em processos de hidrogenação de CO2 mais sustentáveis; (ii) modelagem e simulação das rotas selecionadas para obtenção dos balanços de massa e energia e condições operacionais do processo e; (iii) análise técnico-econômica e ambiental dos processos de produção de ácido fórmico. Resultados com base em análise de decisão multicritérios sugeriram o uso de dióxido de carbono oriundos de indústrias siderúrgicas e da produção de óxido de etileno combinados com hidrogênio provenientes do gás de coque e da produção de etileno, respectivamente, como potencialmente mais sustentáveis do que outras combinações de fontes de matérias-primas avaliadas. O processo convencional para produção de ácido fórmico e uma rota inovativa foram simulados no Aspen Plus, considerando as combinações de fontes de CO2 e H2 definidas. No geral, a rota inovativa custa cerca de 30% a mais que a convencional e emite 45% menos CO2, e ambas consomem aproximadamente a mesma quantidade de energia, mas de diferentes tipos. A análise de rentabilidade mostrou que seriam necessários, no mínimo, US$ 5 em créditos de carbono por tonelada de CO2 evitado para que o processo inovador atinja o breakeven ao longo da vida útil da planta e US$ 182 para torná-lo competitivo em comparação com a rota convencional.