CAPTURA DE DIÓXIDO DE CARBONO EM ALTAS TEMPERATURAS POR MEIO DA REAÇÃO DE CARBONATAÇÃO DO ORTOSSILICATO DE LÍTIO

CAPTURA DE DIÓXIDO DE CARBONO EM ALTAS TEMPERATURAS POR MEIO DA REAÇÃO DE CARBONATAÇÃO DO ORTOSSILICATO DE LÍTIO

AMORIM, S. M.; DOMENICO, M. D.; DANTAS, T. L. P.; JOSÉ, H. J.; MOREIRA, R. F. P. M.

Artigo:

Uma das mais promissoras técnicas de captura de CO2 em altas temperaturas consiste na sua separação por meio da reação de carbonatação com um sólido inorgânico. Neste trabalho, foi avaliada a cinética da captura de CO2 do ortossilicato de lítio (Li4SiO4) à pressão atmosférica na faixa de temperatura de 500 a 900 ºC. O sólido (97,5 % de pureza) foi caracterizado pelas análises de estrutura porosa, difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura e análise térmica. A análise de parâmetros termodinâmicos indicou que a captura pelo Li4SiO4 é fortemente dependente da temperatura, sendo o sólido capaz de adsorver 36,7 % CO2 em massa na temperatura de equilíbrio (723 °C). De acordo com o ensaio não-isotérmico, a reação de carbonatação ocorre na faixa de 500-735 °C, sendo que em temperaturas acima de 735 ºC ocorre a reação de descarbonatação. Os ensaios isotérmicos mostraram que o aumento da temperatura favorece a reação, e, em altas temperaturas, é possível capturar 35 % CO2 em massa, valor muito próximo à capacidade teórica máxima.

Uma das mais promissoras técnicas de captura de CO2 em altas temperaturas consiste na sua separação por meio da reação de carbonatação com um sólido inorgânico. Neste trabalho, foi avaliada a cinética da captura de CO2 do ortossilicato de lítio (Li4SiO4) à pressão atmosférica na faixa de temperatura de 500 a 900 ºC. O sólido (97,5 % de pureza) foi caracterizado pelas análises de estrutura porosa, difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura e análise térmica. A análise de parâmetros termodinâmicos indicou que a captura pelo Li4SiO4 é fortemente dependente da temperatura, sendo o sólido capaz de adsorver 36,7 % CO2 em massa na temperatura de equilíbrio (723 °C). De acordo com o ensaio não-isotérmico, a reação de carbonatação ocorre na faixa de 500-735 °C, sendo que em temperaturas acima de 735 ºC ocorre a reação de descarbonatação. Os ensaios isotérmicos mostraram que o aumento da temperatura favorece a reação, e, em altas temperaturas, é possível capturar 35 % CO2 em massa, valor muito próximo à capacidade teórica máxima.

Palavras-chave:

DOI: 10.5151/chemeng-cobeq2014-0139-26852-149348

Referências bibliográficas

• [1] ÁVALOS-RENDÓN, T.; CASA-MADRID, J.; PFEIFFER, H.. Thermochemical capture of carbon dioxide on lithium aluminates (LiAlO2 and Li5AlO4): A new option for the CO2 absorption. J. Phys. Chem. A, v. 113, n. 25, p. 6919-6923, 2009.
• [2] Área temática: Engenharia de Reações Químicas e Catálise 7BRETADO, M. E.; VELDERRAIN, V. G.; GUTIÉRREZ, D. L.; COLLINS-MARTÍNEZ, V.; ORTIZ, A. L.. A new synthesis route to Li4SiO4 as CO2 catalytic/sorbent. Catal. Today, v. 107-108, p. 863- 867, 2005.
• [3] CHANG, C. C.; WANG, C. C.; KUMTA, P. N.. Chemical synthesis and characterization of lithium orthosilicate (Li4SiO4). Mater. Design, v. 22, n. 7, p. 617-623, 2001.
• [4] CRUZ, D.; BULBULIAN, S.; LIMA, E.; PFEIFFER, H.. Kinetic analysis of the thermal stability of lithium silicates (Li4SiO4 and Li2SiO3). J. Solid State Chem., v. 179, n. 3, p. 909-916, 2006.
• [5] HALABI, M. H.; CROON, M. H. J. M. de; SCHAAF, J. van der; COBDEN, P. D.; SCHOUTEN, J. C.. Reactor modeling of sorption-enhanced autothermal reforming of methane part I: Performace study of hydrotalcite and lithium zirconate-based processes. Chem. Eng. J., v. 168, n. 2, p. 1-11, 2011.
• [6] HUANG, J.; DAUGHERTY, K. E.. Catalytic effect of alkali carbonates on the calcination of calcium carbonate. Thermochim. Acta, v. 115, p. 57-62, 1987.
• [7] KATO, M.; NAKAGAWA, K.; ESSAKI, K.; MAEZAWA, Y.; TAKEDA, S.; KOGO, R.; HAGIWARA, Y.. Novel CO2 absorbents using lithium-containing oxide. Int. J. of Appl. Ceram. Technol., v. 2, n. 6, p. 467-475, 2005.
• [8] LEOFANTI, G.; PADOVAN, M.; TOZZOLA, G.; VENTURELLI, B.. Surface area and pore texture of catalysts. Catal. Today, v. 41, n. 1-3, p. 207-219, 1998.
• [9] NAKAGAWA, K.; KATO, M.; YOSHIKAWA, S.; ESSAKI, K.; UEMOTO, H.. A novel CO2 absorbent using lithium-containing oxides, in Proceedings of the 2nd Annual Conference on Carbon Sequestration, Alexandria VA, mai., 2003.
• [10] ORTIZ-LANDEROS, J.; MARTÍNEZ-DLCRUZ, L.; GÓMES-YÁÑES, C.; PFEIFFER, H.. Towards understanding the thermoanalysis of water sortpion on lithium orthosilicate (Li4SiO4). Thermochim. Acta, v. 515, n. 2, p. 73-78, 2011.
• [11] ORTIZ-LANDEROS, J.; ÁVALOS-RÉNDON, T. L.; GÓMEZ-YÁÑES, C.; PFEIFFER, H. Analysis and perspectives concerning CO2 chemisorption on lithium ceramics using thermal analysis. J. Therm. Anal. Calorim., v. 102, n.2, p. 647-655, 2012.
• [12] PFEIFFER, H.; BOSCH, P.; BULBULIAN, S.. Synthesis of lithium silicates. J. Nucl. Mater., v. 257, n. 3, p. 309-317, 1998.
• [13] SEGGIANI, M.; PUCCINI, M.; VITOLO, S.. High- temperature and low concentration CO2 sorption on Li4SiO4 based sorbents: Study of the used silica and doping method effects. Int. J. Greenh. Gas Con., v. 5, n. 4, p. 741-748, 2011.
• [14] YIN, X.; SONG, M.; ZHANG, Q.; YU, J.. High-temperature CO2 Capture on Li6Zr2O7: Experimental and modeling studies. Ind. Eng. Chem. Res., v. 49, n. 14, p. 6593-6598, 2010.
• [15] WANG, K.; GUO, X.; ZHAO, P.; WANG, F.; ZHENG, C.. High temperature capture of CO2 on lithium-based sorbents from rice husk ash. J. Hazard. Mater., v. 189, n. 1-2, p. 1-7, 2011.

Como citar:

AMORIM, S. M.; DOMENICO, M. D.; DANTAS, T. L. P.; JOSÉ, H. J.; MOREIRA, R. F. P. M.; "CAPTURA DE DIÓXIDO DE CARBONO EM ALTAS TEMPERATURAS POR MEIO DA REAÇÃO DE CARBONATAÇÃO DO ORTOSSILICATO DE LÍTIO", p-9805-9812. In: Anais do XX Congresso Brasileiro de Engenharia Química - COBEQ 2014 [= Blucher Chemical Engineering Proceedings, v.1, n.2]. São Paulo: Blucher, 2015.
ISSN 23591757, DOI 10.5151/chemeng-cobeq2014-0139-26852-149348