Biocaptura de CO2 em mistura de gás natural por microalgas imobilizadas em matriz híbrida de sílica/alginato
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RS |
Texto Completo: | https://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/10381 |
Resumo: | Currently, photosynthetic microrganisms, such as microalgae, have been widely studied as an alternative technology for capturing CO2. The strategy of immobilizing microorganisms in solid matrices is shown as an interesting alternative to solve some operational difficulties in the application of microalgae as technology to capture CO2, such as handling cultures and greater tolerance to external factors. The present work aimed to develop different matrices composed of silica/alginate, varying the concentration of silica precursors, namely: sodium silicate and colloidal silica (Ludox 40 HS). The synthesized materials were characterized in terms of their surface area, durability of cell viability, transparency, optical and physical-chemical properties. Additionally, a new methodology was developed to evaluate the capture of CO2 by microalgae using an innovative pressurized system with natural gas mixture. Several optimization tests were carried out, exploring the influence of several variables, such as: pressure, volume occupied in the bioreactor, cell concentration, presence of agitation and pressure. Once the analysis parameters were fixed, the levels of CO2 capture by immobilized microalgae were investigated for 7 days, evaluating the relative concentrations of this gas using gas chromatography. The results of immobilized microalgae showed levels of CO2 removal even higher than those observed when using free microalgae (41.4% and 32.9%, respectively). This work proved the great potential of application of the biomaterial studied for natural gas processing, making even more possible the adoption of this alternative technology for selective capture of CO2 in large industries. |
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Einloft, Sandra Mara de Oliveirahttp://lattes.cnpq.br/4554665844585805Moraes, Júlia da Costa2022-08-23T12:57:36Z2022-03-31https://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/10381Currently, photosynthetic microrganisms, such as microalgae, have been widely studied as an alternative technology for capturing CO2. The strategy of immobilizing microorganisms in solid matrices is shown as an interesting alternative to solve some operational difficulties in the application of microalgae as technology to capture CO2, such as handling cultures and greater tolerance to external factors. The present work aimed to develop different matrices composed of silica/alginate, varying the concentration of silica precursors, namely: sodium silicate and colloidal silica (Ludox 40 HS). The synthesized materials were characterized in terms of their surface area, durability of cell viability, transparency, optical and physical-chemical properties. Additionally, a new methodology was developed to evaluate the capture of CO2 by microalgae using an innovative pressurized system with natural gas mixture. Several optimization tests were carried out, exploring the influence of several variables, such as: pressure, volume occupied in the bioreactor, cell concentration, presence of agitation and pressure. Once the analysis parameters were fixed, the levels of CO2 capture by immobilized microalgae were investigated for 7 days, evaluating the relative concentrations of this gas using gas chromatography. The results of immobilized microalgae showed levels of CO2 removal even higher than those observed when using free microalgae (41.4% and 32.9%, respectively). This work proved the great potential of application of the biomaterial studied for natural gas processing, making even more possible the adoption of this alternative technology for selective capture of CO2 in large industries.Atualmente, seres fotossintetizantes, como microalgas, vêm sendo amplamente estudados como tecnologia alternativa de captura de CO2. A estratégia de imobilização de microrganismos em matrizes sólidas pode ser uma alternativa interessante para solucionar algumas dificuldades operacionais da aplicação de microalgas para captura de CO2, tais como manuseio de culturas e maior tolerância a fatores externos. O presente trabalho buscou desenvolver diferentes matrizes compostas de sílica/alginato, variando-se a concentração e os precursores de sílica, sendo eles: silicato de sódio e sílica coloidal (Ludox 40 HS). Os materiais sintetizados foram caracterizados quanto a sua área superficial, durabilidade da viabilidade celular, transparência, propriedades óticas e físico-químicas. Adicionalmente, desenvolveu-se uma nova metodologia para avaliar a captura de CO2 por microalgas utilizando um inovador sistema pressurizado com mistura de gás natural. Para isto, diversos testes de otimização foram feitos, explorando a influência de diversas variáveis, como: pressão, volume ocupado no biorreator, concentração celular, presença de agitação e pressão. Uma vez fixados os parâmetros de análise, os níveis de captura de CO2 por microalgas imobilizadas foram investigados durante 7 dias, avaliando-se as concentrações relativas deste gás por meio de cromatografia gasosa. Os resultados das microalgas imobilizadas demonstraram níveis de remoção de carbono ainda maiores do que aqueles observados por microalgas livres (41,4% e 32,9%, respectivamente). Com este estudo, foi possível comprovar o grande potencial de aplicação deste biomaterial para processamento de gás natural, demonstrando a possibilidade de adoção deste tipo de tecnologia alternativa para captura seletiva de CO2 por grandes indústrias.Submitted by PPG Engenharia e Tecnologia de Materiais (engenharia.pg.materiais@pucrs.br) on 2022-08-18T20:21:27Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Julia M - pos banca.docx.pdf: 4547017 bytes, checksum: fc021e361e5aea7e3bab09c2a8a50852 (MD5)Approved for entry into archive by Sheila Dias (sheila.dias@pucrs.br) on 2022-08-23T12:36:52Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertacao Julia M - pos banca.docx.pdf: 4547017 bytes, checksum: fc021e361e5aea7e3bab09c2a8a50852 (MD5)Made available in DSpace on 2022-08-23T12:57:36Z (GMT). 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