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Desenvolvimento de fosfato de cálcio trifásico para adsorção de CO2 em leito fluidizado por meio da técnica Pressure Swing Adsorption (PSA)

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dc.contributor.advisorSilva, Sidney Nicodemos da
dc.contributor.advisor-coPinheiro, Ivete Peixoto
dc.contributor.advisor-coLatteshttp://lattes.cnpq.br/6117501358477717
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/7979338384555091
dc.contributor.authorGonçalves, Eduardo Accoroni
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/0285698634586879
dc.contributor.refereeSilva, Sidney Nicodemos da
dc.contributor.refereePinheiro, Ivete Peixoto
dc.contributor.refereeFerreira, Ângela Mello
dc.contributor.refereeGalvão, Breno Rodrigues Lamaghere
dc.date.accessioned2025-03-24T17:52:13Z
dc.date.available2025-03-24T17:52:13Z
dc.date.issued2016-10-31
dc.description.abstractAdsorventes à base de fosfato de cálcio não são muito comuns em sistemas de captura de CO2. Tendo em vista esse fato, o presente trabalho propõe o estudo de um composto cerâmico à base de fosfato de cálcio, denominado Fosfato de Cálcio Trifásico (FCT), composto por Fosfato de Cálcio Amorfo (ACP); Fosfato Tricálcico (?- TCP) e Hidroxiapatita (HA). O FCT representa uma tentativa de aprimoramento dos adsorventes de fosfato de cálcio formados em temperaturas abaixo de 400ºC. Essa pesquisa teve como principais objetivos a sintetização e caracterização do FCT, e a simulação das condições de emissão de CO2 de uma chaminé, comparando os resultados obtidos para o FCT exposto ao CO2 em um leito fluidizado com o comportamento do ACP descrito em resultados de estudo anterior. Para realização dos ensaios, aprimorou-se o sistema de leito fluidizado que injeta o CO2 e o ar comprimido em proporções específicas, simulando a emissão de gases liberados pela queima de carvão por chaminés industriais. Para este experimento foi adotada a técnica de adsorção por pressão balanceada - PSA. O equipamento utilizado foi desenvolvido considerando a metodologia Conceiving, Designing, Implementing, Operating - CDIO sendo composto por três colunas para fluidização interligadas através de válvulas de admissão e escape, nas quais são depositados os adsorventes em pó (FCT). Nesse equipamento estão acoplados dispositivos que permitem medições da composição e vazão dos gases de forma contínua sem a necessidade de interrupção do fluxo quando é executada a troca do pó adsorvente. Foram feitas quantificações dos níveis iniciais de CO2 (13±1%) com avaliação da adsorção em ciclos de até 300 minutos à temperatura ambiente, alternando-se a coluna com o adsorvente em cada ciclo. A comparação dos resultados de adsorção do FCT e do ACP saturados com CO2 mostrou uma eficiência maior do ACP, com um aumento substancial na taxa de adsorção durante os primeiros 120 minutos, reduzindo a concentração a 5,4% vol. CO2 e, a partir deste ponto, ocorre a saturação até o final do ciclo. A taxa de adsorção do FCT reduz a concentração ao valor aproximado de 8% vol. CO2, ocorrendo a saturação a partir desse ponto até o fim do ciclo. Essa diferença percentual entre o FCT e o ACP revelou uma redução da reatividade do FCT ao CO2 em relação ao ACP para adsorção à temperatura ambiente. Palavras-Chave: Mitigação, CO2, FCT, Adsorção PSA.
dc.description.abstractotherCalcium phosphate-based adsorbents are not very common for use in CO2 capture systems. In view of this fact, this paper proposes the study of a ceramic compound of calcium phosphate-based named Calcium Phosphate Three Phase (CPT). The term "three-phase" refers to the existence of three distinct phases in their structure, namely: Amorphous Phosphate Calcium (ACP) - amorphous phase; phosphate Tricalcium (?-TCP) and hydroxyapatite (HA) - crystalline phases. The CPT is an attempt to improve the calcium phosphate adsorbents formed at low temperatures (below 400°C). This research's main objectives were to synthesize and characterize the CP3P powder, in addition, to simulate the CO2 emission conditions of a chimney, comparing FCT behavior exposed to CO2 in a fluidized bed with the ACP behavior described in previous study's results. For the tests, the fluidized bed system that injects CO2 and compressed air in specific proportions had been improved, simulating gasses' emissions released by burning coal from industrial chimneys. The equipment used was developed considering the methodology Conceiving, Designing, Implementing, Operating - CDIO being composed of three columns for fluidization through the adsorption technique balanced pressure - PSA interlinked with intake and exhaust valves, where the particulate materials adsorbents (CPT and ACP) are deposited. In this equipment are coupled devices that allow composition measurements and flow rate of gas continuously without the need to interrupt the flux when the adsorbent powder exchange is performed. Quantifications of the initial levels of CO2 (13 ± 1%) were carried out with adsorption evaluation in cycles of up to 300 minutes at room temperature, alternating the column with the adsorbent in each cycle. Comparison of the adsorption results of the FCT and ACP saturated with CO2 showed a higher efficiency of the ACP, with a substantial increase in adsorption rate during the first 120 minutes, reducing the concentration to 5.4 vol%. CO2 and, from this point, saturation occurs until the end of the cycle. The FCT adsorption rate reduces the concentration to approximately 8% vol. CO2, saturation occurring from that point until the end of the cycle. This percentage difference between the FCT and the ACP showed a reduction of the reactivity of the FCT to the CO2 in relation to the ACP for adsorption at room temperature. Keywords: Mitigation, CO2, FCT, Adsorption PSA.
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais (CEFET-MG)
dc.identifier.urihttps://repositorio.cefetmg.br//handle/123456789/912
dc.language.isopt
dc.publisherCentro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.initialsCEFET-MG
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais
dc.subjectFosfato de cálcio
dc.subjectHidroxiapatita
dc.subjectPorosidade
dc.subjectGás carbônico
dc.subjectAdsorção
dc.titleDesenvolvimento de fosfato de cálcio trifásico para adsorção de CO2 em leito fluidizado por meio da técnica Pressure Swing Adsorption (PSA)
dc.typeDissertação

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