Titanatos de ferro e óxido misto de cobre e titânio como transportadores sólidos de oxigênio para utilização em processos de combustão com recirculação química

• Autor(a) principal: Albuquerque, Dener da Silva
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
• Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/32471
• topic: Captura de CO2; Combustão por Recirculação Química (CRQ); Transportadores de oxigênio titanatos de ferro; Óxido misto de cobre e titânio

A emissão antropogênica de CO2, proveniente da combustão de combustíveis fósseis, associada à demanda global crescente de energia, é um fator que contribui diretamente para o aquecimento global. Considerando que o aumento das emissões de CO2 causam graves consequências no meio ambiente, vários pesquisadores em todo o mundo têm desenvolvido tecnologias que minimizem essa problemática, facilitando o processo de Captura e Armazenamento de CO2 (CAC). Entre as tecnologias de CAC, tem ganhado destaque, nos últimos anos, os processos de combustão por recirculação química, do inglês Chemical Looping Combustion (CLC), o qual promove a combustão indireta do combustível por meio de transportadores de oxigênio (TO) produzindo uma combustão na qual os gases gerados não são diluídos em nitrogênio, assim obtendo um fluxo concentrado de CO2, facilitando sua captura, pois diminui a energia necessária para separá-lo. Desta forma, esta tese de doutorado tem como objetivo sintetizar, caracterizar e avaliar titanatos de ferro e óxido misto de cobre e titânio como transportadores de oxigênio para utilização em processos de combustão com recirculação química. Os TO`s foram sintetizados com base em cálculos estequiométricos pelo método dos precursores poliméricos e caracterizados por: Fluorescência de raio X (FRX), Difração de raio X (DRX), Espectroscopia Mössbauer (EM), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV-FEG) com EDS, Redução à Temperatura Programada (RTP), Reatividade por Termogravimetria (TGA) , capacidade de transporte de Oxigênio (Roc) e o índice de velocidade dos ciclos de redução e oxidação. A composição química de cada titanato de ferro e óxido misto de cobre e titânio foi estimada por Fluorescência de raios X. Através da Difratometria de raio X e utilizando o método de refinamento Rietveld e Espectroscopia Mössbauer as principais fases reativas identificadas foram: Fe2TiO5 e Fe2O3 para os titanatos de ferro e a fase CuO para o óxido misto de cobre e titânio. Através da análise de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV-FEG) com EDS foram analisadas as morfologias e a distribuição das fases ativas pela superfície de cada um dos materiais. Os titanatos de ferro e o óxido misto de cobre e titânio sintetizados apresentaram facilidades em reduzir com H2 nos testes de RTP. A reatividade das amostras foi avaliada via termogravimetria, utilizando metano (CH4) como gás redutor e oxigênio como gás oxidante, por ciclos de redução e oxidação, obtendo uma conversão > 90% para os titanatos de ferro e óxido misto de cobre e titânio, e índices de velocidades de 10%/mim e 40 %/mim respectivamente. Pelas características estruturais e pelos testes de reatividade desses materiais, conclui-se que tanto os titanatos de ferro como o óxido misto de cobre e titânio possuem os requisitos necessários para serem utilizados nos processos de combustão por recirculação química (CLC).