A necessidade atual do mercado brasileiro para aumentar a oferta de gás incentiva a comunidade científica nacional no desafio de desenvolvimento de novas rotas tecnológicas, visando aumentar o aproveitamento do gás natural. Tal desafio é acompanhado por uma demanda mundial dos países signatários do Protocolo de Quioto (ratificado em 2005) para a redução das emissões de gases de efeito estufa. Apesar de o Brasil não apresentar nenhuma meta de redução, no primeiro período deste Protocolo (2008 a 2012), o setor do petróleo (atividade de E&P), através de suas companhias operadoras, que atuam no país, já estabeleceram metas corporativas para emissão evitada de gases de efeito estufa, em suas instalações de produção (maior predominância das unidades marítimas de produção). O presente trabalho aborda a análise técnica e econômica de um processo proposto de separação e captura de dióxido de carbono (CO2), através de estudo de caso (Primeira e Segunda Proposição) de simulação de processo, em uma instalação marítima de produção de petróleo, comparativamente a sua ausência (Caso Base). A Primeira Proposição considera a separação e a captura do CO2 oriundo tanto do gás natural produzido, quanto do gás de queima de uma turbina a gás. A Segunda Proposição considera a separação e a captura do CO2 oriundo somente do gás natural produzido. Até o momento, no Brasil, ainda não foram desenvolvidas tecnologias adequadas para a captura do CO2, em instalações marítimas de produção de petróleo. Adicionalmente a regulação atual (Portaria nº104/2002 da ANP) limita o potencial de utilização do CO2 que existe na composição do gás natural comercializado no país, pelo fato de não diferenciar em sua especificação técnica, os usos deste importante combustível. Os resultados obtidos nesta tese, com a utilização de simulador de processo de uso comercial mostraram emissões evitadas de CO2 para atmosfera de 55 % (caso Segunda Proposição que apresentou maior viabilidade econômica), em relação ao resultado obtido para o Caso Base. Este relevante resultado equivale a uma emissão evitada de aproximadamente 241 x 103 t/ano, para uma única unidade piloto proposta. De acordo com o estudo de análise econômica apresentado, a Segunda Proposição (VPL US$ 15,3 x 106) foi melhor do que a da Primeira Proposição (VPL: US$ 13,9 x 106) ambos usando o Caso Base como referência. Dentre os ganhos esperados com o uso desta nova tecnologia destacam-se: redução do consumo interno e das perdas de gás natural, emissão evitada de CO2 e hidrocarbonetos para a atmosfera, além do aumento das práticas de armazenamento de gás e CO2, em reservatórios geológicos depletados de petróleo. Estima-se que num cenário futuro, com a implantação deste novo processo proposto, em instalações marítimas de produção de petróleo, uma relevante contribuição de emissões evitadas de gases de efeito estufa possa ocorrer na área de E&P de petróleo no Brasil. / The current Brazilian market needs to increase the natural gas supply to incentive the national scientific community to the challenge of developing new technologies routes aiming increase the utilization of the produced natural gas. Such challenge is followed by a world demand from signatory countries of the Kyoto Agreement (ratified in 2005) to reduce the greenhouse gas emissions. In spite of, the Brazil does not have any reduction goal, in the first period (2008 to 2012) the oil sector (E&P activity), by their oil operators companies that works in our country, has already established corporative goals to avoided greenhouse gas emissions in their production facilities (bigger predominance of offshore production unities). The present work approaches the economic and technical evaluation of a carbon dioxide (CO2) separation and capture proposal process (First and Second Proposal Case) comparatively your absence (Base Case). The First Case consider the CO2 separation and capture both the produced gas and exhausted gases of one turbine driven by gas. The Second Case consider only the CO2 separation and capture from the produced gas. At the present, in Brazil, it has not been developed yet suitable technologies, for such use, and the CO2 is normally disposal to the atmosphere. Moreover, the present Regulation (104/2002 ANP Decree) limit the potential of CO2 use existing in the gas composition that is marketed in the country, due to not differentiate the uses of this important fuel. The results obtained of this thesis, by using a process simulator of commercially use showed CO2 avoided emissions of 55 % to the atmosphere (Second Proposal Case that shows the best economic evaluation) related to the result obtained from the Base Case. This relevant result is equivalent in mass flow, to the avoidance emission of roughly 241 x 103 tons per year, for a single pilot unity proposal. According the economic evaluation study, the Second Proposal Case (VPL:US$ 15,3 x 106) was better than the First Case (VPL: US$ 13,9 x 106), using the Case Base as reference. Within the benefits expected with the use of this new technology are the following: reduction both the internal gas consumption and natural gas losses (atmospheric disposal), emissions avoided of CO2 and hydrocarbons, beyond the increase of CO2 and gas storage practices in offshore depleted oil fields. It is estimated, in future scenery, with the implantation of this new proposal process in offshore production unities, relevant contribution of avoided greenhouse gases emissions can occur in oil E&P tasks in Brazil.

A necessidade atual do mercado brasileiro para aumentar a oferta de gás incentiva a comunidade científica nacional no desafio de desenvolvimento de novas rotas tecnológicas, visando aumentar o aproveitamento do gás natural. Tal desafio é acompanhado por uma demanda mundial dos países signatários do Protocolo de Quioto (ratificado em 2005) para a redução das emissões de gases de efeito estufa. Apesar de o Brasil não apresentar nenhuma meta de redução, no primeiro período deste Protocolo (2008 a 2012), o setor do petróleo (atividade de E&P), através de suas companhias operadoras, que atuam no país, já estabeleceram metas corporativas para emissão evitada de gases de efeito estufa, em suas instalações de produção (maior predominância das unidades marítimas de produção). O presente trabalho aborda a análise técnica e econômica de um processo proposto de separação e captura de dióxido de carbono (CO2), através de estudo de caso (Primeira e Segunda Proposição) de simulação de processo, em uma instalação marítima de produção de petróleo, comparativamente a sua ausência (Caso Base). A Primeira Proposição considera a separação e a captura do CO2 oriundo tanto do gás natural produzido, quanto do gás de queima de uma turbina a gás. A Segunda Proposição considera a separação e a captura do CO2 oriundo somente do gás natural produzido. Até o momento, no Brasil, ainda não foram desenvolvidas tecnologias adequadas para a captura do CO2, em instalações marítimas de produção de petróleo. Adicionalmente a regulação atual (Portaria nº104/2002 da ANP) limita o potencial de utilização do CO2 que existe na composição do gás natural comercializado no país, pelo fato de não diferenciar em sua especificação técnica, os usos deste importante combustível. Os resultados obtidos nesta tese, com a utilização de simulador de processo de uso comercial mostraram emissões evitadas de CO2 para atmosfera de 55 % (caso Segunda Proposição que apresentou maior viabilidade econômica), em relação ao resultado obtido para o Caso Base. Este relevante resultado equivale a uma emissão evitada de aproximadamente 241 x 103 t/ano, para uma única unidade piloto proposta. De acordo com o estudo de análise econômica apresentado, a Segunda Proposição (VPL US$ 15,3 x 106) foi melhor do que a da Primeira Proposição (VPL: US$ 13,9 x 106) ambos usando o Caso Base como referência. Dentre os ganhos esperados com o uso desta nova tecnologia destacam-se: redução do consumo interno e das perdas de gás natural, emissão evitada de CO2 e hidrocarbonetos para a atmosfera, além do aumento das práticas de armazenamento de gás e CO2, em reservatórios geológicos depletados de petróleo. Estima-se que num cenário futuro, com a implantação deste novo processo proposto, em instalações marítimas de produção de petróleo, uma relevante contribuição de emissões evitadas de gases de efeito estufa possa ocorrer na área de E&P de petróleo no Brasil. / The current Brazilian market needs to increase the natural gas supply to incentive the national scientific community to the challenge of developing new technologies routes aiming increase the utilization of the produced natural gas. Such challenge is followed by a world demand from signatory countries of the Kyoto Agreement (ratified in 2005) to reduce the greenhouse gas emissions. In spite of, the Brazil does not have any reduction goal, in the first period (2008 to 2012) the oil sector (E&P activity), by their oil operators companies that works in our country, has already established corporative goals to avoided greenhouse gas emissions in their production facilities (bigger predominance of offshore production unities). The present work approaches the economic and technical evaluation of a carbon dioxide (CO2) separation and capture proposal process (First and Second Proposal Case) comparatively your absence (Base Case). The First Case consider the CO2 separation and capture both the produced gas and exhausted gases of one turbine driven by gas. The Second Case consider only the CO2 separation and capture from the produced gas. At the present, in Brazil, it has not been developed yet suitable technologies, for such use, and the CO2 is normally disposal to the atmosphere. Moreover, the present Regulation (104/2002 ANP Decree) limit the potential of CO2 use existing in the gas composition that is marketed in the country, due to not differentiate the uses of this important fuel. The results obtained of this thesis, by using a process simulator of commercially use showed CO2 avoided emissions of 55 % to the atmosphere (Second Proposal Case that shows the best economic evaluation) related to the result obtained from the Base Case. This relevant result is equivalent in mass flow, to the avoidance emission of roughly 241 x 103 tons per year, for a single pilot unity proposal. According the economic evaluation study, the Second Proposal Case (VPL:US$ 15,3 x 106) was better than the First Case (VPL: US$ 13,9 x 106), using the Case Base as reference. Within the benefits expected with the use of this new technology are the following: reduction both the internal gas consumption and natural gas losses (atmospheric disposal), emissions avoided of CO2 and hydrocarbons, beyond the increase of CO2 and gas storage practices in offshore depleted oil fields. It is estimated, in future scenery, with the implantation of this new proposal process in offshore production unities, relevant contribution of avoided greenhouse gases emissions can occur in oil E&P tasks in Brazil.

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[pt] O aumento da concentração de dióxido de carbono na atmosfera vem sendo apontado como um possível causador das mudanças climáticas, o que tem incentivado o crescimento do número de estudos sobre formas de redução dos níveis deste gás na atmosfera. O objetivo deste trabalho é desenvolver materiais nanoestruturados que possam ser utilizados como adsorventes de CO2 em condições brandas de operação. A partir da avaliação de alguns processos pré-selecionados, foram sintetizados e caracterizados materiais que têm afinidade com este gás, apresentando alta área superficial e sítios básicos. Assim, foram produzidos óxidos de cálcio e magnésio, utilizando nitratos como precursores em uma técnica de precipitação em solução aquosa e calcinação. Estes óxidos foram analisados com o auxílio das técnicas de DRX e MEV/EDS, definindo a composição química elementar e a morfologia das superfícies. As áreas superficiais foram definidas por meio do método de BET, sendo 34 m2/g para o MgO, 19 m2/g para o CaO e 26 m2/g para a mistura MgO/CaO, e estimados os diâmetros de partícula, caracterizando-se os materiais como nanométricos. Os valores foram 49 nm para o MgO, 94 nm para o CaO e 67 nm para a mistura MgO/CaO. Finalmente, foram feitos testes de TPD, avaliando-se a capacidade de adsorção dos materiais sintetizados em condições prédeterminadas e a viabilidade de uso na adsorção do dióxido de carbono. Os resultados obtidos foram 103 micromol/g para o MgO, 126 micromol/g para o CaO e 319 micromol/g para a mistura MgO/CaO, sendo possível concluir que o processo proposto é viável tecnicamente, comparando-se esses resultados obtidos com os encontrados nos trabalhos previamente analisados. / [en] The increasing concentration of carbon dioxide in the atmosphere has been pointed out as one possible causer of climate changes, what has been encouraging the rising number of studies about means to reduce the level of this gas in the atmosphere. The purpose of this work is to develop nanosized materials that can be used as CO2 sorbents in mild operational conditions. Starting with the assessment of some preselected capture processes, materials that have affinity with this gas were synthesized and characterized, presenting high surface area and basic sites. Thus, calcium and magnesium oxides were produced using nitrates as precursors in a technique of precipitation in aqueous solution and calcination. These oxides were analyzed using DRX and MEV/EDS techniques, defining the elementary chemical composition and the morphology of their surfaces. Surface areas were defined by BET method, as 34 m2/g for MgO, 19 m2/g for CaO and 26 m2/g for the mixed oxides MgO/CaO, and the particle diameters were estimated, characterizing them as nanosized materials. Finally, TPD tests were made, evaluating the sorption capacity of the synthesized materials in preselected conditions and their viability in the adsorption of carbon dioxide. The results obtained were 103 micromol/g for MgO, 126 micromol/g for CaO and 319 micromol/g for the mixed oxides MgO/CaO, being possible to conclude that the proposed process is technically viable, comparing these results with the ones found in the previously analyzed works.

[pt] O presente trabalho apresenta uma análise termodinâmica dos processos de captura e reinjeção de CO2, que se tornaram indispensáveis à produção de óleo e gás nas instalações de petróleo offshore no Brasil desde o início do desenvolvimento dos campos do pré-sal. O petróleo dos reservatórios da camada pré-sal da Bacia de Santos apresenta uma particularidade importante, quando comparado com o petróleo dos campos pós-sal do Brasil. A composição do gás natural do pré-sal apresenta grande teor de CO2, podendo ultrapassar 15 por cento, enquanto que a composição típica do gás natural dos campos pós-sal apresenta teor de CO2 abaixo de 1 por cento. Isto exige que equipamentos e operações de processamento do petróleo sejam mais complexos, pois devem ser capazes de: (i) separar o CO2 do gás produzido, (ii) comprimir as correntes de CO2 e de gás natural com baixo teor de CO2 e enviá-las para seus diversos destinos (reinjeção, gas lift, exportação etc.). Consequentemente, com a introdução destes novos processos para captura e injeção do CO2, houve aumento da demanda energética nestas unidades. Este trabalho visa estudar os processos envolvidos na captura e reinjeção de CO2, uma vez que utilizam novas técnicas e tecnologias pouco divulgadas na literatura acadêmica. Busca, também, contribuir para o cálculo do consumo adicional energético nas plataformas de produção de petróleo offshore, tipo FPSO, devido à inclusão da captura e reinjeção de CO2. E, por último, apresenta uma breve análise do impacto ambiental que tais processos podem causar, considerando a emissão de poluentes atmosféricos, como CO2 e CH4, principalmente. / [en] This work presents a thermodynamic analysis of carbon dioxide (CO2) capture and reinjection processes, which have become indispensable for oil and gas production, particularly in the Brazilian offshore pre-salt fields. In comparison to the Brazilian post-salt reservoir, the petroleum from the Santos Basin pre-salt reservoir has a much larger CO2 content, which can exceed 15 percent, as opposed to less than 1 percent in the post-salt case. This peculiarity demands more complex operational equipment and processes that: (i) separate the CO2 from the produced gas; (ii) compress both the CO2 and low content CO2 natural gas streams and (iii) direct them to their subsequent destinations (reinjection, gas lift, exportation etc.). Consequently, these new capture and injection processes increase the energy demand on these production units. The present study aims to describe the processes involved in the CO2 capture and reinjection, since there is a lack of references in the literature about these new techniques and technology. Furthermore, it contributes to the evaluation of the additional energy consumption of an offshore Floating, Production, Storage and Offloading unit (FPSO), due to the inclusion of processes related to the capture and reinjection of CO2. Finally, a brief analysis is made on the environmental impact from these processes, considering the additional emission of atmospheric pollutants such as CO2 and CH4.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:42:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MoisesRC_TESE.pdf: 5138295 bytes, checksum: 2244f5424aa2282bc24737aca40cf3d2 (MD5) Previous issue date: 2013-04-29 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Topics of research related to energy and environment have significantly grown in recent years, with the need of its own energy as hydrogen. More particularly, numerous researches have been focused on hydrogen as energy vector. The main portion of hydrogen is presently obtained by reforming of methane or light hydrocarbons (steam, oxy, dry or auto reforming). During the methane steam reforming process the formation of CO2 undesirable (the main contributor to the greenhouse effect) is observed. Thus, an oxide material (sorbent) can be used to capture the CO2 generated during the process and simultaneously shifting the equilibrium of water gas shift towards thermodynamically more favorable production of pure hydrogen. The aim of this study is to develop a material with dual function (catalyst/sorbent) in the reaction of steam reforming of methane. CaO is well known as CO2 sorbent due to its high efficiency in reactions of carbonation and easy regeneration through calcination. However the kinetic of carbonation decreases quickly with time and carbonation/calcination cycles. A calcium aluminate (Ca12Al14O33) should be used to avoid sintering and increase the stability of CaO sorbents for several cycles. Nickel, the industrial catalyst choice for steam reforming has been added to the support from different manners. These bi-functional materials (sorbent/catalyst) in different molar ratios CaO.Ca12Al14O33 (48:52, 65:35, 75:25, 90:10) were prepared by different synthesis methodologies, among them, especially the method of microwave assisted self-combustion. Synthesis, structure and catalytic performances of Ni- CaO.Ca12Al14O33 synthesized by the novel method (microwave assisted selfcombustion) proposed in this work has not being reported yet in literature. The results indicate that CO2 capture time depends both on the CaO excess and on operating conditions (eg., temperature and H2O/CH4 ratio). To be efficient for CO2 sorption, temperature of steam reforming needs to be lower than 700 ?C. An optimized percentage corresponding to 75% of CaO and a ratio H2O/CH4 = 1 provides the most promising results since a smaller amount of water avoids competition between water and CO2 to form carbonate and hydroxide. If this competition is most effective (H2O/CH4 = 3) and would have a smaller amount of CaO available for absorption possibly due to the formation of Ca(OH)2. Therefore, the capture time was higher (16h) for the ratio H2O/CH4 = 1 than H2O/CH4 = 3 (7h) using as catalyst one prepared by impregnating the support obtained by microwave assisted self-combustion. Therefore, it was demonstrated that, with these catalysts, the CO2 sorption on CaO modifies the balance of the water gas-shift reaction. Consequently, steam reforming of CH4 is optimized, producing pure H2, complete conversion of methane and negligible concentration of CO2 and CO during the time of capture even at low temperature (650 ?C). This validates the concept of the sorption of CO2 together with methane steam reforming / T?picos de pesquisa relacionados ? energia e meio ambiente t?m crescido significativamente nos ?ltimos anos, com a necessidade de energia pr?pria como o hidrog?nio. Mais particularmente, in?meras pesquisas t?m sido focadas em hidrog?nio como vetor energ?tico. A maior parte de hidrog?nio ? atualmente obtida por reforma do metano ou hidrocarbonetos (vapor, seco, oxi ou auto reforma). Durante o processo de reforma a vapor do metano, a forma??o de CO2 indesej?vel (principal contribuinte ao efeito estufa) ? observada. Dessa forma, um material ?xido (absorbante) pode ser usado para capturar o CO2 gerado durante o processo e ao mesmo tempo deslocar o equil?brio da rea??o de deslocamento g?s-?gua no sentido termodin?mico mais favor?vel ? produ??o de hidrog?nio puro. O objetivo desse estudo consiste em desenvolver um material com dupla fun??o (catalisador/absorbante) na rea??o de reforma a vapor do metano. CaO ? bem conhecido como absorbante do CO2 devido ? sua elevada efici?ncia em rea??es de carbonata??o e f?cil regenera??o por interm?dio da calcina??o. No entanto, a cin?tica de carbonata??o decresce rapidamente em fun??o do tempo e ciclos de carbonata??o e calcina??o. Um aluminato de c?lcio (Ca12Al14O33) deve ser utilizado para evitar a sinteriza??o e aumentar a estabilidade de absorbantes de CaO durante v?rios ciclos. O n?quel, o catalisador industrial escolhido para a reforma a vapor do metano foi adicionado ao suporte em diferentes maneiras. Estes materiais bi-funcionais (absorbante/catalisador) em diferentes raz?es molares CaO.Ca12Al14O33 (48:52, 65:35, 75:25, 90:10) foram preparados por diferentes m?todos de s?ntese, dentre eles, com destaque o m?todo de autocombust?o assistida por microondas (AAM). S?ntese, estrutura e desempenho catal?tico de Ni- CaO.Ca12Al14O33 sintetizado pelo novo m?todo (autocombust?o assistida por microondas) proposto neste trabalho n?o t?m sido reportado na literatura. Os resultados indicam que o tempo de captura de CO2 depende tanto do excesso de CaO quanto das condi??es de funcionamento (como, por exemplo, a temperatura e a raz?o H2O/CH4). Para ser eficiente na absor??o de CO2, a temperatura de reforma a vapor deve ser inferior a 700 ?C. Uma percentagem otimizada correspondente a 75% de CaO e uma raz?o (H2O/CH4 = 1) fornece os resultados mais prometedores uma vez que uma menor quantidade de ?gua evita uma competi??o entre a ?gua e CO2 para a forma??o de carbonato e hidr?xido. Se esta competi??o for mais efetiva (H2O/CH4 = 3) ter-se-ia uma menor quantidade de CaO dispon?vel para absor??o possivelmente devido ? forma??o de Ca(OH)2. Por isso, o tempo de captura foi maior (16h) para a raz?o H2O/CH4 = 1 do que H2O/CH4 = 3 (7h) usando como catalisador reacional aquele preparado por impregna??o do suporte obtido por AAM. Portanto, foi demonstrado que, com esses catalisadores, a absor??o de CO2 por CaO modifica o equil?brio da rea??o de deslocamento g?s?gua. Consequentemente, a reforma a vapor de CH4 ? otimizada, produzindo hidrog?nio puro, concentra??es desprez?veis de CO2 e CO durante o tempo de captura, mesmo a baixa temperatura (650 ? C). Isso confirma o conceito de absor??o in situ de CO2 durante a reforma a vapor do metano

Impulsionados pela busca de fontes limpas de energia, surgem os processos de combustao com recirculacao quimica (CLC), e reforma com recirculacao quimica (CLR). CLC e CLR sao processos quimicos para oxidacao de hidrocarbonetos gasosos. E utilizada a acao de transportadores de oxigenio (TO), para transferir oxigenio do ar para o combustivel (neste caso o metano), evitando-se o contato direto entre ar atmosferico e metano por diversos motivos. Os TOs, compostos por oxidos metalicos na forma de po fino, circulam continuamente entre dois reatores de leito fluidizado (reator de ar e de combustivel), sofrendo sucessivos ciclos de reducao e oxidacao. Os processos se diferenciam com relacao aos produtos, em CLC objetiva-se a geracao de energia, atraves da oxidacao completa do combustivel, resultando em uma mistura de CO2 e H2O, podendo ser facilmente separada por condensacao. No caso do CLR a oxidacao ocorre de maneira parcial, dando origem a uma mistura de gas de sintese (H2 + CO). O CLC apresenta vantagens com relacao aos processos tradicionais de captura de CO2, pois nao se faz necessaria a utilizacao de processos secundarios para separacao gasosa, economizando assim energia, alem do fato de nao gerar gases do tipo NOx. O presente trabalho apresenta a preparacao de duas series de materiais, via impregnacao seca, uma com composicao 2, 4 e 8% m/m de oxido de niquel e outra com os mesmo teores de oxido de niobio, suportados sobre alumina comercial de alta area superficial especifica. Os materiais foram caracterizados pelas tecnicas de picnometria a helio, volumetria de nitrogenio, porosimetria por intrusao de mercurio, DRX, MEV, TPR 5%H2/N2 analisado com TCD em ChemBet, TPR 5%CH4/Ar e TPO 5%O2/Ar sendo a variacao de massa analisada em termobalanca (TGA/DSC), alem de se utilizar de espectrometria de massas para analise dos gases gerados. Os diferentes transportadores de oxigenio foram testados em reator de leito fixo, sendo avaliados em diferentes condicoes experimentais tais como: temperaturas de operacao, vazoes de reagentes gasosos, concentracoes de metano, adicao de CO2 e H2O ao combustivel. Os produtos da reacao no reator de leito fixo foram analisados por cromatografia gasosa e espectrometria de massa. Os resultados mostraram que; o deposito de carbono sobre o catalisador pode ser drasticamente reduzido com a adicao de mistura oxidante junto ao combustivel e que estes oxidos estudados tem potencial aplicacao industrial, mostrando-se seletivos para reforma do metano com consecutiva producao de gas de sintese. / Driven by the demand for clean energy sources, arise chemical-looping combustion - CLC, and chemical-looping reforming - CLR. CLC and CLR are chemical processes for oxidation of gaseous hydrocarbons. Both of them use the action of catalysts, here called oxygen carriers (OC), which transfers oxygen from the air to the fuel (in this case methane), avoiding the direct contact between the two gases for various reasons. The OC\'s are composed of metal oxides in the form of fine power, circle continuously between two fluidized bed reactors (fuel reactor and air reactor), suffering successive cycles of reduction and oxidation. The two processes differ in relation to the products; the aim of CLC is generation of energy (heat), through the complete oxidation of the fuel, resulting in a mixture of CO2 and H2O, which can be easily separated by condensation. In the case of CLR, the oxidation occurs partially, resulting in synthesis gas, a mixture of H2 and CO. The CLC processes shows advantages when compared to other traditional processes for capture of CO2, because it is not necessary to use secondary processes for gas separation, saving energy, besides the fact of no NOx is generated. This work describes the preparation of two series of materials via dry impregnation, which are composed of 2, 4 and 8% w/w niobium oxide or nickel oxide, supported on commercial alumina, with high specific surface area. The materials were characterized by the techniques of helium pycnometry, nitrogen volumetry, mercury intrusion porosimetry, DRX, MEV, TPR 5% H2/N2 analyzed with TCD in ChemBet, TPR 5% CH4/Ar and TPO 5% O2/Ar, being the changes in mass and heat analyzed in a thermogravimetric balance (TGA/DSC) coupled to a mass spectrometer permitting the analysis of the generated gases. The different oxygen carriers were tested in a fixed bed reactor, evaluated in different experimental conditions, such as operation temperature, flow rate of gaseous reactants, methane concentrations, addition of CO2 and H2O to the fuel. The products of the reaction in the fixed bed reactor were analyzed by gas chromatography and mass spectrometry. The results show that: the carbon deposits over the catalysts can be drastically reduced by addition of oxidizing mixture together to the fuel and these studied oxides have a potential industrial application, showing selectivity to reforming of methane with consecutive synthesis gas production.

Impulsionados pela busca de fontes limpas de energia, surgem os processos de combustao com recirculacao quimica (CLC), e reforma com recirculacao quimica (CLR). CLC e CLR sao processos quimicos para oxidacao de hidrocarbonetos gasosos. E utilizada a acao de transportadores de oxigenio (TO), para transferir oxigenio do ar para o combustivel (neste caso o metano), evitando-se o contato direto entre ar atmosferico e metano por diversos motivos. Os TOs, compostos por oxidos metalicos na forma de po fino, circulam continuamente entre dois reatores de leito fluidizado (reator de ar e de combustivel), sofrendo sucessivos ciclos de reducao e oxidacao. Os processos se diferenciam com relacao aos produtos, em CLC objetiva-se a geracao de energia, atraves da oxidacao completa do combustivel, resultando em uma mistura de CO2 e H2O, podendo ser facilmente separada por condensacao. No caso do CLR a oxidacao ocorre de maneira parcial, dando origem a uma mistura de gas de sintese (H2 + CO). O CLC apresenta vantagens com relacao aos processos tradicionais de captura de CO2, pois nao se faz necessaria a utilizacao de processos secundarios para separacao gasosa, economizando assim energia, alem do fato de nao gerar gases do tipo NOx. O presente trabalho apresenta a preparacao de duas series de materiais, via impregnacao seca, uma com composicao 2, 4 e 8% m/m de oxido de niquel e outra com os mesmo teores de oxido de niobio, suportados sobre alumina comercial de alta area superficial especifica. Os materiais foram caracterizados pelas tecnicas de picnometria a helio, volumetria de nitrogenio, porosimetria por intrusao de mercurio, DRX, MEV, TPR 5%H2/N2 analisado com TCD em ChemBet, TPR 5%CH4/Ar e TPO 5%O2/Ar sendo a variacao de massa analisada em termobalanca (TGA/DSC), alem de se utilizar de espectrometria de massas para analise dos gases gerados. Os diferentes transportadores de oxigenio foram testados em reator de leito fixo, sendo avaliados em diferentes condicoes experimentais tais como: temperaturas de operacao, vazoes de reagentes gasosos, concentracoes de metano, adicao de CO2 e H2O ao combustivel. Os produtos da reacao no reator de leito fixo foram analisados por cromatografia gasosa e espectrometria de massa. Os resultados mostraram que; o deposito de carbono sobre o catalisador pode ser drasticamente reduzido com a adicao de mistura oxidante junto ao combustivel e que estes oxidos estudados tem potencial aplicacao industrial, mostrando-se seletivos para reforma do metano com consecutiva producao de gas de sintese. / Driven by the demand for clean energy sources, arise chemical-looping combustion - CLC, and chemical-looping reforming - CLR. CLC and CLR are chemical processes for oxidation of gaseous hydrocarbons. Both of them use the action of catalysts, here called oxygen carriers (OC), which transfers oxygen from the air to the fuel (in this case methane), avoiding the direct contact between the two gases for various reasons. The OC\'s are composed of metal oxides in the form of fine power, circle continuously between two fluidized bed reactors (fuel reactor and air reactor), suffering successive cycles of reduction and oxidation. The two processes differ in relation to the products; the aim of CLC is generation of energy (heat), through the complete oxidation of the fuel, resulting in a mixture of CO2 and H2O, which can be easily separated by condensation. In the case of CLR, the oxidation occurs partially, resulting in synthesis gas, a mixture of H2 and CO. The CLC processes shows advantages when compared to other traditional processes for capture of CO2, because it is not necessary to use secondary processes for gas separation, saving energy, besides the fact of no NOx is generated. This work describes the preparation of two series of materials via dry impregnation, which are composed of 2, 4 and 8% w/w niobium oxide or nickel oxide, supported on commercial alumina, with high specific surface area. The materials were characterized by the techniques of helium pycnometry, nitrogen volumetry, mercury intrusion porosimetry, DRX, MEV, TPR 5% H2/N2 analyzed with TCD in ChemBet, TPR 5% CH4/Ar and TPO 5% O2/Ar, being the changes in mass and heat analyzed in a thermogravimetric balance (TGA/DSC) coupled to a mass spectrometer permitting the analysis of the generated gases. The different oxygen carriers were tested in a fixed bed reactor, evaluated in different experimental conditions, such as operation temperature, flow rate of gaseous reactants, methane concentrations, addition of CO2 and H2O to the fuel. The products of the reaction in the fixed bed reactor were analyzed by gas chromatography and mass spectrometry. The results show that: the carbon deposits over the catalysts can be drastically reduced by addition of oxidizing mixture together to the fuel and these studied oxides have a potential industrial application, showing selectivity to reforming of methane with consecutive synthesis gas production.