Desenvolvimento e caracterização de metodologia para captura deCO2 e gases precursores de efeito estufa da exaustão de motores decombustão interna por adsorção

• Autor(a) principal: Theles de Oliveira Costa
• Data de Publicação: 2015
• Outros Autores: Ramon Molina Valle
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-A9GP5Z
• topic: Dióxido de carbono; Emissões; Motor de combustão; Efeito estufa; Adsorção; Zeólitas; Dióxido de carbono; Efeito estufa (Atmosfera); Automóveis Motores Combustão; Adsorção; Engenharia mecânica

Proveniente em grande parte da queima de combustíveis fósseis, o dióxido de carbono, CO2, e os gases precursores de efeito estufa, que se formam no processo de combustão, devem ser reduzidos substancialmente nos próximos anos. A alternativa seria a capturadesses gases por aluminossilicatos para serem armazenados ou coprocessados em outros setores produtivos. Este trabalho propõe um método para remoção de CO2 e de gases precursores de efeito estufa por adsorção, através da captura e separação desses gases dos demais gases de exaustão nos motores automotivos de combustão interna do ciclo Otto com tecnologia flex fuel. Os adsorventes utilizados, zeólita natural ZN 2040 e zeólita sintética Oxan_X, foram caracterizados por um conjunto de técnicas específicas: Espectrometria de Fluorescência de Raios-X, Difração de Raios-X, Análise Termogravimétrica TGDTGDTA, Isotermas de Adsorção/Dessorção e Picnometria por intrusão de água. Os ensaios de emissões e o consumo veicular foram realizados em Laboratório de Emissões equipado com dinamômetro de chassi, analisadores de gases eum aparato experimental para realização dos testes em ambiente controlado, conforme ciclo urbano de condução FTP-75. Os adsorventes foram dispostos em uma coluna de leito fixo de fluxo horizontal, instalada no abafador de ruído posterior do sistema de exaustão do veículo, onde há um escoamento gasoso com temperaturas médias entre 198 e 231 ºC. A zeólita sintética Oxan_X com melhor desempenho, apresenta características singulares como: moderada relação entre os elementos químicos Si/Al (1,6:1), alta relação Si/Fe (22,5:1) e Si/Ca (27,5:1), um caráter básico com poros ácidosbásicos conjugados. Além de apresentar uma estrutura cristalina semelhante a Faujasita tem isoterma do Tipo I, com presença elevada de microporos alta área superficial (506,6m²/g), volume total de poros de 0,3102 cm³/g e, diâmetro médio de 23,6 Å. A zeólita sintética possui maior sensibilidade à perda de água de hidratação. Já a zeólita ZN2040 com estrutura cristalina da Clinoptilolita tem relação alta entre Si/Al (6:1) e moderada dos demais metais Si/Fe e Si/Ca, em torno de 10,5:1. Com caráter ácido e baixa área superficial (59,5 m²/g), tem isotermas Tipo IV com grande presença de mesoporos com diâmetro médio de 48 Å. Dois quilogramas da zeólita sintética Oxan_X, na coluna de leito fixo veicular, apresentou resultados positivos de redução das emissões de CO2 e dos gases precursores, principalmente, o CO, tanto para queimade Gasolina 22% AEAC quanto de Etanol combustível. Foram obtidas reduções, em média, de 2,20% de CO2 e 17,00% para os gases precursores, além de contribuir na redução dos demais poluentes veiculares. Em médio prazo (projeção de 20 anos), o uso da coluna de leito fixo veicular pode reduzir, aproximadamente, 764.000 t de CO2 e23.300 t de CO quando o veículo está operando com Gasolina 22% AEAC, e 1.168.000 t de CO2 e 18.000 t de CO quando o veículo está com Etanol, considerando veículos de motorização 1.4 L a 2.0 L da frota Brasileira. Independente dos níveis de redução obtidos com a metodologia de captura, esta pesquisa inédita abre caminho para umaperfeiçoamento da metodologia envolvendo novos materiais e também novas técnicas para mitigação de gases de efeito estufa, precursores e gases poluentes emitidos por veículos automotores. A eficiência da zeólita Oxan_X na adsorção de gases de emissões pode auxiliar na construção de catalisadores eficientes de baixo custo com menorquantidade de metais nobres agregados.