CO₂, without question, the most famous greenhouse gas, is known to have an increasing concentration in both the atmosphere and oceans. To slow down the pace not only of global warming but also the ocean acidification, several routes are proposed to effectively reduce the net emission of CO₂. Compared to Carbon Capture and Sequestration/Storage (CCS), Carbon Capture and Utilisation (CCU) has much more potential because of the lower costs of scale up and higher profitability to potentially attract capital investment. Different from the conventional CCU route which is to reduce CO₂ to fuels with hydrogen generated via renewable-energy-driving electricity, two processes are investigated in this thesis; that of Dry Methane Reforming (DMR) and the DeHydrogenation of Propane by CO₂ (DHP by CO₂). The projects on these two processes not only develop catalysts which would be suitable for the reaction performance, but also the ultimate aim is to link the processes with a renewable energy source (in the thesis we chose Solar Thermal Heating).Thermodynamic calculations and process simulations were also evaluated. The results of DMR unfortunately did not indicate a promising future to link with Solar Thermal Heating due to the very high temperature required during the process. However, the results of thermodynamic calculations and process simulations in DMR project illustrate a good opportunity to utilise flue gas in industry through the so-called Tri- Methane Reforming (TMR). In the DHP by CO₂ process, the catalysts developed were less promising than the ones in DMR due to the severe side-reactions occurred which significantly decreased the selectivity for the desired product. However - and importantly - through our thermodynamic calculations and process simulations, the DHP by CO₂ process has a bright future if the Solar Thermal Heating can be applied with the relative lower temperature requirement, making the CO₂ utilisation process much easier to be fulfilled than DMR.

SANTIAGO, R. G. Sílica mesoporosa funcionalizada com APTES para captura de CO2 em cenários de pós-combustão: um estudo em leito fixo. 2017. 82 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2017-05-29T13:35:12Z No. of bitstreams: 1 2017_dis_rgsantiago.pdf: 1864559 bytes, checksum: fd0d530abfcc3f47607d5ff217877359 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2017-06-12T16:36:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_dis_rgsantiago.pdf: 1864559 bytes, checksum: fd0d530abfcc3f47607d5ff217877359 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-12T16:36:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_dis_rgsantiago.pdf: 1864559 bytes, checksum: fd0d530abfcc3f47607d5ff217877359 (MD5) Previous issue date: 2017-02-17 / In view of the promising applicability of adsorption to the capture of CO2 from post-combustion gases, the use of silica SBA-15 functionalized with 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) was studied as adsorbent in gas separation CO2-N2 (binary system most representative of the post-combustion gases) in a fixed bed. Characterization of the solid was performed before and after the functionalization was carried out, which confirmed the anchoring of the amine molecules in the porous matrix. Additionally, a comparative test of CO2 adsorption on a magnetic suspension balance showed a significant advantage of the APTES-functionalized sample over the support, mainly at low relative pressures. The high adsorption heats obtained in the calorimetric tests suggest the existence of a chemical adsorption phenomenon attributed to CO2 bonding with the amines, even though the gravimetric equilibrium tests showed that an increase in temperature leads to a decrease in the adsorption capacity, a typical behavior of purely physical adsorption. The fixed-bed dynamic tests allowed for a study of the material from the breakthrough curves. The gas concentration profile data obtained showed good agreement with the gravimetric tests. The full regeneration of the adsorbent could not be carried out only with inert gas flow, it required a temperature rise to reverse the interactions of the CO2 with the solid. Although it represents an additional energy expenditure in the regeneration stage, the material showed very stable behavior when submitted to successive cycles, maintaining its adsorption capacity and selectivity. / Diante da promissora aplicabilidade da adsorção para a captura do CO2 proveniente de gases de pós-combustão, estudou-se a utilização de uma sílica mesoporosa funcionalizada com 3-aminopropiltrietoxisilano (APTES) na separação do CO2-N2 (sistema binário mais representativo dos gases de combustão) em leito fixo. Foram realizadas caracterizações do material sólido antes e após a funcionalização, que possibilitaram a comprovação da ligação das moléculas de amina na matriz porosa, além de um teste comparativo de adsorção de CO2 em uma balança de suspensão magnética, no qual foi observada uma elevada capacidade de adsorção da amostra funcionalizada com APTES em relação ao suporte, principalmente a pressões relativas mais baixas, na ordem de 0,1 bar. Os elevados calores de adsorção obtidos nos testes de calorimetria sugerem a existência de um fenômeno químico de adsorção atribuído à ligação de CO2 com as aminas, porém os ensaios gravimétricos de equilíbrio mostraram que o aumento da temperatura promove uma diminuição da capacidade de adsorção, sugerindo que o fenômeno de quimissorção não é majoritário em relação à fisissorção. Os testes dinâmicos em leito fixo possibilitaram um estudo do material com e sem funcionalização na separação do CO2 frente ao N2 a partir de curvas de breakthrough. Os dados de perfil de concentração do CO2 e do N2 mostraram concordância com os testes gravimétricos. A regeneração do material funcionalizado não pôde ser feita de forma completa apenas com fluxo de gás inerte, sendo necessário um aumento de temperatura para desfazer as interações do CO2 com o sólido. Embora represente um gasto energético adicional na etapa de regeneração, a sílica mesoporosa com APTES apresentou-se muito estável quando submetido a sucessivos ciclos de adsorção/dessorção, mantendo suas propriedades de capacidade de adsorção e seletividade.

The focus of this work is to investigate the feasibility of oxygen extraction from CO2 by doped ceria in chemical looping process. In order to increase the oxygen capacity and oxygen release rates, Cerium- based oxygen carriers are doped with ZrO2. Additionally, the zirconia-doped ceria is modified by iron and copper to boost the oxygen release in the fuel reactor. It should be noted that the level of doping allows the solids to maintain the cubic fluorite structure of CeO2. The redox activity of oxygen carriers is studied in order to determine the most promising material due to the oxygen transfer capacity and methane conversion. The chemical looping dry reforming in a quartz fixed-bed reactor is carried out in two steps. In the first step, the oxygen carriers are reduced by methane through the combustion reaction. In the second step, CO2 is used for oxidation of reduced metal oxides. The obtained results at different doping levels were compared to determine the optimal oxygen carrier. The results indicate that doping ceria can boost the reactivity with methane and enhance the methane conversion during combustion reaction. CeO2 modified by Fe presents a progress in both oxygen release and uptake with an increase in oxygen capacity of metal oxide. However, zirconia and copper ceria show different effect on reduction and oxidation. This means that zirconia doped ceria results in an increase in oxygen release during reduction and decrease in oxygen uptake during oxidation with CO2. In contrast, addition of copper to ceria metal oxides shows a negative effect on oxygen release, while it enhances the ability of oxygen uptake. Out of all mixed cerium oxides investigated in this study, cerium oxide containing 10% mole iron is determined as the most promising oxygen carrier for CLDR due to the methane conversion, facilitating oxygen release, increasing the level of reduction and improving the oxidation uptake of the metal oxide in the reaction with CO2.

CARDOSO, A. S.; Estudo da corrosão de ligas Fe-Cr-Mo em água artificial de tanque de armazenamento de petróleo saturada com CO2. 2012. 50 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2014-10-15T19:28:50Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_ascardoso.pdf: 1550155 bytes, checksum: 52c246f369a8b1fdd15b0b9052264efa (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa(jairo@ufc.br) on 2014-10-30T19:08:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_ascardoso.pdf: 1550155 bytes, checksum: 52c246f369a8b1fdd15b0b9052264efa (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-30T19:08:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_ascardoso.pdf: 1550155 bytes, checksum: 52c246f369a8b1fdd15b0b9052264efa (MD5) Previous issue date: 2012 / The objective of this work was to evaluate the influence of the percentage in mass of Mo in Fe-Cr-Mo alloys against CO2 corrosion in artificial water of oil storage tank and to propose an experimental alloy to be used in susceptible to this kind of corrosion pipes. They had been studied the 1020 carbon steel, for comparison, and two types of Fe-Cr-Mo alloys, one advertising, called P9 (Fe-9Cr-1Mo); and one experimental alloy, E (Fe-9Cr-5Mo). They had been made measurements of LSP with time of Eoc of 1 h. The curves had shown that, in 1020 steel, the dissolution of Fe occurs only, whereas, with the increase of the percentage of Mo, occurs passivation. Monitoring of the corrosion was made by electrochemical impedance spectroscopy, throughout 168 h of immersion. Nyquist diagrams had shown that the increase of Mo content increased the impedance of the studied alloys. Although, the Bode representations showed that there is only one process in the corrosion of 1020 steel, while there are two ones for P9 and E alloys. The characterization of the surface was made by SEM. The distribution of the corrosion products was homogeneous in the 1020 steel and heterogeneous one in the other alloys. The identification of the corrosion products was made by RAMAN spectroscopy, showing that there was protective corrosion products formation only to Fe-Cr-Mo alloys and that only the E alloy presented Mo-containing products. This is in agreement with the results obtained in polarization curves and in impedance diagrams, once Mo can stabilizes passivation films. So, experimental E alloy can be used in substitution of P9 alloy in oil exploration plants susceptible to CO2 corrosion. / O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da porcentagem em massa de Mo em ligas Fe-Cr-Mo frente à corrosão por CO2 em água artificial de tanque de armazenamento de petróleo e propor uma liga experimental para ser usada em dutos suscetíveis a esse tipo de corrosão. Foram estudados o aço carbono 1020, para comparação, e dois tipos de ligas Fe-Cr-Mo, uma comercial, denominada P9 (Fe-9Cr-1Mo); e uma liga experimental, E (Fe-9Cr-5Mo). Foram feitas medidas de PLP com tempo de Eca de 1 h. As curvas mostraram que, no aço 1020, ocorre apenas a dissolução do Fe, enquanto que, com o aumento da porcentagem de Mo, ocorre passivação. O monitoramento da corrosão foi feito por espectroscopia de impedância eletroquímica, ao longo de 168 h de imersão. Os diagramas de Nyquist mostraram que o aumento na quantidade de Mo aumenta a impedância das ligas estudadas. Já as representações de Bode mostraram que há apenas um processo na corrosão no aço 1020, enquanto que há dois para as ligas P9 e E. A caracterização da superfície foi feita por MEV. A distribuição dos produtos de corrosão foi homogênea no aço 1020 e heterogênea nas demais ligas. A identificação dos produtos de corrosão foi feita por espectroscopia RAMAN, mostrando que houve a formação de produtos de corrosão protetores apenas para as ligas Fe-Cr-Mo e que apenas a liga E apresentou produtos contendo Mo. Isso está em acordo com os resultados obtidos nas curvas de polarização e nos diagramas de impedância, uma vez que o Mo pode estabilizar filmes de passivação. Assim, a liga experimental E pode ser usada em substituição à liga comercial P9 em plantas de exploração de petróleo suscetíveis a corrosão por CO2.

No description available.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:35:11Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2008_1.pdf: 7149488 bytes, checksum: d3b8674523d93059bebd3ba2d60c509e (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2010 / Uma das ações para se reduzir as emissões dos gases que contribuem para o efeito estufa consiste no uso de refrigerantes alternativos que causam menores impactos ao meio ambiente. Nesse sentido, uma alternativa interessante seria o uso do dióxido de carbono (R-744) como fluido refrigerante, porque esse apresenta um Potencial de Destruição do Ozônio (ODP) igual a zero e um Coeficiente de Aquecimento Global (GWP) igual a 1, valores bastante reduzidos, quando relacionados aos demais fluidos refrigerantes atualmente utilizados em sistemas de refrigeração. Sabe-se que o uso do CO2 conduz a uma baixa taxa de compressão (vida útil do compressor elevada); a uma redução do diâmetro das tubulações e trocadores de calor proporcionando uma carga de fluido refrigerante menor; leva a um menor número de compressores com sistemas de refrigeração mais compactos e manutenção da instalação reduzida, além dos benefícios ambientais inerentes à utilização desse fluido. Embora se saiba que os sistemas a CO2 exijam uma tecnologia mais refinada e mais dispendiosa que outros refrigerantes, países geradores de tecnologia, como a Alemanha, estão investindo com seriedade nesse antigo refrigerante. Neste trabalho foram comparadas e analisadas as eficiências energéticas e exergéticas para três fluidos refrigerantes: R-22 (GWP=1780, ODP=0,05); R-404A (GWP=3800, ODP = 0) e R-744 (GWP=1, ODP = 0). O estudo foi realizado por meio de simulação numérica utilizando o EES (Engineering Equation Solver). A simulação numérica foi conduzida para cinco diferentes tipos de instalações de refrigeração para supermercados, para as quais foi feita uma análise energética e exergética. Os resultados dessa análise foram validados com dados existentes na literatura e comparados com os resultados obtidos na única instalação frigorífica comercial da America Latina que trabalha com CO2, o Supermercado Verdemar, Belo Horizonte, MG/Brasil. A simulação numérica desse trabalho representou bem os dados da instalação real. Portanto, a utilização do R-744 mostrou um melhor desempenho do sistema em determinadas faixas de aplicações, bem como a redução no consumo de energia elétrica

Orientador: Ines Joeks / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-11T21:07:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lage_EulerMartins_D.pdf: 1438659 bytes, checksum: 1425117a8c06f2ba303a23663ae033c4 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Neste trabalho estudou-se o transporte de CO2 através da interface água-ar e a sua difusão na água, a partir de experimentos simples e de baixo custo, em escala laboratorial. Para este estudo foram utilizadas soluções aquosas de diferentes salinidades (0, 10, 30 e 65 g/kg), a diferentes temperaturas (25 e 40 °C). Para a determinação da concentração de CO2 dissolvido, adicionou-se indicadores ácido-base. Foram obtidas imagens das soluções a diferentes tempos após o início da difusão. As imagens foram digitalizadas e tratadas com rotinas desenvolvidas utilizando-se o software Matlab. Técnicas de calibração multivariada foram usadas para construir a escala de pH x cor, a partir de curvas de calibração construídas para cada condição experimental. Construiu-se também subrotinas para o cálculo de variogramas e a partir desses calculou-se a dimensão fractal de algumas imagens. Em ensaios iniciais, provou-se que os resultados de velocidade de difusão estão de acordo com a literatura. Nos ensaios definitivos observou-se que os padrões da difusão do CO2 foram reprodutíveis. Ensaios realizados numa cuba retangular em ausência de turbulência mostraram dois padrões de difusão do CO2. Em todas as salinidades, a 40°C e a 25°C com salinidade 65g/kg, o padrão de difusão mostrou uma frente que se desloca de uma maneira regular, na forma de uma cortina. Nas outras condições, a difusão se processa na forma de viscous fingers, caótica e irregular. A salinidade de 65 g/kg proporcionou uma diminuição significativa na velocidade de difusão para ambas as temperaturas. Os resultados foram interpretados em termos da quantidade de CO2 dissolvido, que é maior no segundo caso, e em termos da viscosidade das soluções, que é menor a menor salinidade. Em outro capítulo, estudou-se o fluxo de CO2 e outros gases causadores de efeito estufa (CH4 e N2O) em amostras de pântanos, variando-se a temperatura e a concentração atmosférica de CO2. Os experimentos de medida do fluxo destes gases apresentaram como resultados mais importantes a extrema variabilidade dos valores de fluxo de CH4 e o fato de só se obter uma relação estatisticamente significante entre a produção de CO2 a concentração desse gás na atmosfera / Abstract: In this work CO2 transport through the interface water-air and its diffusion in water, using simple and low cost experiments, in laboratorial scale was studied. Aqueous solutions of different salinities (0, 10, 30 and 65 g/kg) and temperatures (25 and 40° C) had been studied. In order to determinate dissolved CO2 acid-base indicator was added to the solution. Diffusion images were recorded by VHS camera. The images had been digitalized and treated with routines developed using Matlab software. Techniques of multivaried calibration were used to elaborate the pH x color scale from constructed curves of calibration for each experimental condition. It was also constructed subrotines for the calculation of variograms and from them it was calculated the fractal dimension of some images. CO2 diffusion rates obtained in initial assays are in accordance with literature values. In the definitive assays it was observed that the diffusion pattern of CO2 had been reproducible. Assays carried out using a rectangular vessel without turbulence showed two pattern of CO2 diffusion. To all studied salinities, at 40°C and at 25°C with salinity 65 g/kg, the diffusion pattern showed a front that dislocates in a regular way, like a curtain. In the other conditions, the diffusion was chaotic and irregular presenting structures like viscous fingers. The salinity of 65 g/kg provided a significant reduction in the speed of diffusion for both temperatures. The results had been interpreted in terms of the amount of dissolved CO2, that is higher for the second pattern of diffusion and in terms of solutions viscosity, which is proportional to salinity. In another chapter, it was studied the CO2 flow and other greenhouse gases (CH4 and N2O) in wetlands samples, varying its temperature and the atmospheric CO2 concentration. The most relevant results in these measure of the gases flow are the extreme variability of values of CH4 flow. The unique achieved statistically significant obtained relationship was between CO2 production and the concentration of this gas in the atmosphere / Doutorado / Físico-Química / Doutor em Ciências

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:08:04Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo8038_1.pdf: 1909375 bytes, checksum: 98a3b26ab75d3d4695956f7c3eedc587 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2002 / Estudamos a dinâmica da corrente de descarga de um laser de CO2 no regime caótico. O laser, de modelo convencional, tem como meio amplificador um tubo de des¬carga de comprimento 75 cm, que contém uma mistura dos gases CO2, N2 e He nas proporções 1:1:3 respectivamente, e urna pressão média de 7 Torr. Esta mistura constitui o meio amplicador. Dentro da cavidade ótica, do tipo Fabry-Pérot, há uma célula de 5 cm de comprimento com gás saturável de SF 6, a uma pressão média de 75 militorr. A cavidade ótica com 150 cm de comprimento tem em um dos extremos um espelho de raio de curvatura de 5 m e 100% de refletividade, colocado num PZT para movimentos finos. No outro extremo há uma grade de difração com 150 linhas/rnrn e 20% de acoplamento de saída. O PZT faz urna varredura de comprimento de cavidade que cobre de 60 MHz sobre a linha de transição 10P(18) do Laser de CO2. Neste trabalho estudamos a dinâmica do efeito fotogalvânico, com o laser de CO2 operando em modo Q-switching. Para observar tal efeito colocamos um resistor de 1kΩ em série com o circuito da corrente do tubo de descarga. Medimos então a queda de potencial neste resistor, sensível às variações que ocorrem na corrente em função da potência da radiação laser dentro a cavidade. Para obter um bom sinal, estas flutuações da diferença de potencial são estudadas através da modulação da cavidade laser e com um amplificador Lock-in. Neste caso o que se observa é urna média de pulsações rápidas. Estas médias mostrarão um comportamento parecido com as médias temporais da intensidade do laser de CO2 observadas continuamente. A dinâmica para a corrente é mais lenta que a dinâmica da intensidade, o que está de acordo com modelos de transferência de energia entre os níveis excitados do CO2 e a descarga do plasma

The increasingly stringent environmental regulations worldwide demand the use of efficient methods for air purification. Moreover, the alarming effect of greenhouse gases on the world climate requires the removal and sequestration of large quantities of anthropogenic carbon dioxide (CO2). This work is contributed towards the development of efficient, amine-containing, lamellar structured silica adsorbents for CO2 removal. Seven different materials were prepared by impregnation of various amounts of PEI, over as synthesized, or partially extracted or calcined lamellar silica. Materials were characterized by powder XRD and SEM. CO2 adsorption capacity was measured by thermogravimetry. The effects of PEI loading, temperature, CO2 partial pressure and surface alkyl chains were investigated. PEI seems to be dispersed better in a consistent surface alkyl chain network, leading to enhanced CO2 uptake. VB-13, the material with 50 wt% of PEI, recorded the highest CO2 uptake at 75 °C, in the presence of both 15% CO2/N2 and 100% CO2 with values of 3.02 and 3.50 mmol/g respectively. The optimum temperature for CO2 uptake was found to be 75 °C for samples with high PEI loading. Moreover, higher uptake was recorded in the presence of 100% CO2 versus 15% CO2/N2 for all temperatures. Another objective of this study was to investigate the effect of humidity on the CO2 adsorption process. In that case use of the column-breakthrough technique coupled with mass spectrometry to discriminate between CO2 and water was considered. Complete understanding of the technique and the different effects of moisture on CO2 adsorption over amine-containing materials, namely promotion of CO2 uptake and stabilization of the adsorbent, were achieved, based on a thorough scrutiny of the literature. Nonetheless, because of the Covid-19 pandemic and several technical issues, some experiments could not be undertaken.

This diploma thesis on the topic of "Evaluation of apricot varieties during ripening on the tree" describes in the theoretical part the characteristics of apricots, significant material components of apricots fruits and methods of their determination, as well as the ripening of apricots and changes of storage substances during ripening and storage. The diploma thesis deals with the changes in the material composition during ripening on the tree and storing for 4 and 8 days at 20 °C in three stages of ripeness (unripened, ripe, overripe). In the practical part two varieties of apricots were monitored ('Leskora', 'Goldrich'). The source of the fruits varieties was the school orchard at the Faculty of Horticulture in Lednice. Changes of fetal body weights, weight of stones from fruits, fruit firmness, soluble solids content and titratable acids content were regarded. Further, was determined ethylene production and carbon dioxide production. Ripening index was calculated from the values of fruit frimness, soluble solids and titratable acids. The measured values were presented in the form of spreadsheets and graphs and were evaluated. The achieved results are valid for particular year and location.