Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The increasing CO2 concentration in the atmosphere after Industrial Revolution mainly due to
the increasing consumption of fossil fuels is considered the major role in global warming and
greenhouse effect. Thereafter, alternatives have been sought to decrease this gas emission. CO2
capture is an appropriate option to achieve that reduction. It consists of separation of CO2 from
flue gas and storage in a safe place. An economical way to separate it is through cycles of
carbonation - calcination reactions, based on the carbonation reaction of CaO to capture CO2
and the subsequent calcination of CaCO3 to regenerate the sorbent. However, it has been found
that the conversion of CaO to CaCO3 in the carbonation step decreases with increasing cycles
because of the sintering phenomena. Hence, it is reasonable include a step of hydration of
calcium oxide to keep the reactivity along many cycles. In this work, it was aimed to evaluate
the use of a high limestone content waste from Vale Fertilizantes produced in apatite process to
produce lime and capture CO2 over five calcination/hydration/carbonation reaction cycles.
Firstly, it was studied the characteristics of the waste and it was determined its mean diameter,
crystalline phases, specific surface area and the temperature which it starts calcining. Then, it
was set a Central Composite Planning with the variables calcination temperature and time and it
was used a thermogravimetric analysis to monitor the capture capacity of CO2 and the
ASTM-C-110-76 to evaluate lime reactivity. The results indicate that, to all cycles, as
calcination time and temperature increase the reactivity also increases until reach the best
region, and then begins to decrease due to sintering. Furthermore, for the first cycle, those
samples conducted at higher calcination temperatures showed better ability to capture, but over
the cycles the ability to capture for all conditions tends to the same value. Therefore, it appears
that temperature and time calcination do influence on CO2 uptake in initial cycles, but a large
number of cycles, the effect becomes insignificant. Furthermore, the reactivity and the capture
capacity showed similar behavior and were strongly influenced by the calcination temperature
and time at the first cycle and become more independent of these conditions as cycle number
increases. The maximum capacity declines over the cycles and drops from about 0,42 at the first
cycle to about 0,23 at the fifth cycle and it is due to sintering phenomena which becomes more
noticeable. / O aumento da concentração de CO2 na atmosfera após a Revolução Industrial, devido
principalmente à queima de combustíveis fósseis, é apontado como um possível responsável
pela intensificação do efeito estufa e consequente aumento da temperatura da Terra. Diante
disto, tem-se buscado alternativas para diminuir as emissões deste gás. A captura de CO2 é uma
técnica satisfatória para alcançar esta diminuição e consiste em separar o CO2 do gás efluente e
armazená-lo em local seguro. Uma forma econômica de separá-lo é através de ciclos de reações
calcinação-carbonatação, porém com o passar dos ciclos o óxido de cálcio produzido torna-se
menos reativo devido à sinterização. Desta forma, é interessante incluir uma etapa
intermediária de hidratação do óxido a fim de evitar o fechamento dos poros e manter a
capacidade de captura ao longo de um número maior de ciclos. Diante disso, este trabalho visou
aproveitar um resíduo em pó rico em calcário, produzido no processamento da apatita da Vale
Fertilizantes, para produção de cal e captura de CO2 ao longo de cinco ciclos de reações
calcinação-hidratação-carbonatação. Inicialmente, caracterizou-se o resíduo determinando o
diâmetro médio de Sauter, as fases cristalinas, a área superficial específica e a faixa de
temperatura em que ocorre a decomposição. Posteriormente, elaborou-se um Planejamento
Composto Central com as variáveis temperatura e tempo de calcinação e foram utilizadas a
análise termogravimétrica para monitorar a capacidade de captura de CO2 e a Norma
ASTM-C-110-76 para avaliar a reatividade da cal. Os resultados indicam que, para todos os
ciclos, conforme o tempo e a temperatura aumentam, a reatividade também aumenta até atingir
um valor máximo e então começa a diminuir, devido à sinterização. Observou-se ainda que para
o primeiro ciclo de reações, os experimentos conduzidos a temperaturas mais altas de
calcinação proporcionaram maior reatividade e capacidade de captura. Porém, ao longo dos
ciclos a diferença entre os resultados alcançados pelas amostras submetidas a diferentes
condições de calcinação se torna cada vez menor, e as reatividades e capacidades de captura das
amostras tendem para um mesmo valor, independente da temperatura e do tempo de calcinação.
Desta forma, a reatividade e a capacidade de captura apresentaram comportamento análogos,
sendo fortemente influenciadas pela temperatura e tempo de residência da calcinação no
primeiro ciclo e se tornando cada vez mais independentes dessas condições. Observa-se ainda
que a máxima capacidade de captura de CO2 diminui com o passar dos ciclos, passando de cerca
de 0,42 no primeiro ciclo para cerca de 0,23 no quinto, indicando que a sinterização se torna
mais acentuada. / Mestre em Engenharia Química
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/urn:repox.ist.utl.pt:RI_UFU:oai:repositorio.ufu.br:123456789/15240 |
| Date | 23 May 2014 |
| Creators | Barbosa, Raquel Chamone |
| Contributors | Damasceno, João Jorge Ribeiro, Hori, Carla Eponina, Arouca, Fábio de Oliveira, Ávila Neto, Cícero Naves de, Xavier, Marcelo Fonseca |
| Publisher | Universidade Federal de Uberlândia, Programa de Pós-graduação em Engenharia Química, UFU, BR, Engenharias |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFU, instname:Universidade Federal de Uberlândia, instacron:UFU |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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