Polímeros Solúveis em Água: Materiais Verdes para Captura de CO2
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2021 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) |
Texto Completo: | http://hdl.handle.net/10362/141863 |
Resumo: | A atividade humana tem vindo a aumentar drasticamente a produção de alguns dos gases que mais contribuem para o agravamento do efeito de estufa, como CO2, CH4, entre outros. No caso particular do CO2, cuja concentração na atmosfera aumentou significativa-mente em comparação com os anos pré-industrialização, existe já uma procura por soluções que permitam reduzir a emissão deste gás para a atmosfera através da sua captura. Entre as várias tecnologias já encontradas, destacam-se as soluções aquosas à base de aminas. Embora se trate da alternativa mais utilizada a nível industrial, a sua baixa sustenta-bilidade ambiental e energética incentiva a procura por alternativas mais verdes. Neste sentido, pretende-se com a presente dissertação encontrar materiais ambiental-mente viáveis, à base de polímeros de líquidos iónicos (PILs) solúveis em água, para a captura de CO2. A utilização destes polímeros é justificada pelo facto de estes combinarem as propri-edades dos líquidos iónicos, como a elevada estabilidade térmica e a possibilidade de ajustar as suas propriedades em função da aplicação desejada, com as propriedades mecânicas e fí-sico-químicas dos polímeros. No presente trabalho, ILs e PILs constituídos por diferentes catiões, em particular, imi-dazólio e pirrolidínio, e aniões de carácter básico, como acetato, hidróxido e imidazolato, fo-ram sintetizados e caracterizados por RMN, ATR-FTIR e TGA. Diferentes solventes e concen-trações foram testados na preparação de soluções de PILs e ILs, as quais foram utilizadas para captura de CO2 através do borbulhamento deste gás à temperatura ambiente. A quantificação da capacidade de absorção de CO2 de cada amostra foi realizada através da análise de espec-tros de carbono obtidos por RMN. Para o acetato de poli-1-vinil-3-etilimidazólio, que demons-trou a melhor capacidade de captura (5,68 mmol CO2/g PIL), foram realizados dois ensaios complementares, borbulhamento com uma mistura de gases de exaustão e cinco ciclos de re-ciclagem. Nestes testes, foram observados uma boa seletividade para o CO2 e apenas uma ligeira diminuição da capacidade de absorção a cada ciclo. |
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Polímeros Solúveis em Água: Materiais Verdes para Captura de CO2Líquidos iónicosPolímeros de líquidos iónicosCaptura de CO2RMNSolubilidade em águaDomínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia dos MateriaisA atividade humana tem vindo a aumentar drasticamente a produção de alguns dos gases que mais contribuem para o agravamento do efeito de estufa, como CO2, CH4, entre outros. No caso particular do CO2, cuja concentração na atmosfera aumentou significativa-mente em comparação com os anos pré-industrialização, existe já uma procura por soluções que permitam reduzir a emissão deste gás para a atmosfera através da sua captura. Entre as várias tecnologias já encontradas, destacam-se as soluções aquosas à base de aminas. Embora se trate da alternativa mais utilizada a nível industrial, a sua baixa sustenta-bilidade ambiental e energética incentiva a procura por alternativas mais verdes. Neste sentido, pretende-se com a presente dissertação encontrar materiais ambiental-mente viáveis, à base de polímeros de líquidos iónicos (PILs) solúveis em água, para a captura de CO2. A utilização destes polímeros é justificada pelo facto de estes combinarem as propri-edades dos líquidos iónicos, como a elevada estabilidade térmica e a possibilidade de ajustar as suas propriedades em função da aplicação desejada, com as propriedades mecânicas e fí-sico-químicas dos polímeros. No presente trabalho, ILs e PILs constituídos por diferentes catiões, em particular, imi-dazólio e pirrolidínio, e aniões de carácter básico, como acetato, hidróxido e imidazolato, fo-ram sintetizados e caracterizados por RMN, ATR-FTIR e TGA. Diferentes solventes e concen-trações foram testados na preparação de soluções de PILs e ILs, as quais foram utilizadas para captura de CO2 através do borbulhamento deste gás à temperatura ambiente. A quantificação da capacidade de absorção de CO2 de cada amostra foi realizada através da análise de espec-tros de carbono obtidos por RMN. Para o acetato de poli-1-vinil-3-etilimidazólio, que demons-trou a melhor capacidade de captura (5,68 mmol CO2/g PIL), foram realizados dois ensaios complementares, borbulhamento com uma mistura de gases de exaustão e cinco ciclos de re-ciclagem. Nestes testes, foram observados uma boa seletividade para o CO2 e apenas uma ligeira diminuição da capacidade de absorção a cada ciclo.Human activities have drastically increased the production of some gases that most con-tribute to the aggravation of the greenhouse effect, such as CO2, CH4, among others. In the case of CO2, whose concentration in the atmosphere has significantly increased when com-pared to the pre-industrialization years, solutions to reduce the atmospheric emission of this gas through its capture have been the focus of some researchers. Among various technologies already found, amine-based solutions are the most used alternative at an industrial level. However, the low environmental and energy sustainability of this absorbent encourages the search for greener alternatives. Having this in mind, the present thesis intends to find environmentally viable materials based on water-soluble polymeric ionic liquids (PILs) for CO2 capture. The use of these poly-mers is justified by the combination of the properties of ionic liquids, such as high thermal stability and tunability, with the mechanical and physicochemical properties of polymers. In the present work, ILs and PILs formed by different cations, like imidazolium and pyrrolidinium, and basic anions, such as acetate, hydroxide and imidazolate were synthesized and characterized by NMR, ATR-FTIR and TGA. Different solvents and concentrations were tested in the preparation of PILs and ILs solutions, which were used to capture CO2 by bub-bling this gas at room temperature. The quantification of the CO2 absorption capacity of each sample was carried out through the analysis of carbon spectra obtained by NMR. For poly(1-vinyl-3-ethylimidazolium) acetate, which showed the best absorption capacity (5.68 mmol CO2/g PIL), two complementary experiments were performed, a sorption experiment with a gas mixture and five recycling cycles. As a result, a good selectivity for CO2 and only a slight decrease in absorption capacity at each cycle were observed.Zanatta, MarcileiaCorvo, MartaRUNSilva, Ana Lúcia Ferreira da2022-07-14T10:45:42Z2021-122021-12-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10362/141863porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2024-05-22T18:03:25Zoai:run.unl.pt:10362/141863Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openairemluisa.alvim@gmail.comopendoar:71602024-05-22T18:03:25Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse |
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