Adsorção de CO2 em fosfato de cálcio experimento e modelagem computacional

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dc.contributor.advisorGalvão, Breno Rodrigues Lamaghere
dc.contributor.advisor-coSilva, Sidney Nicodemos da
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/7962146839706796
dc.contributor.authorGalvão, Breno Rodrigues Lamaghere
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/7962146839706796
dc.contributor.refereeGalvão, Breno Rodrigues Lamaghere
dc.contributor.refereeSilva, Sidney Nicodemos da
dc.contributor.refereeFaria, Allbens Atman Picardi
dc.contributor.refereeBraga, João Pedro
dc.contributor.refereeBelchior, Jadson Cláudio
dc.contributor.refereeLima, Leonardo dos Santos
dc.date.accessioned2025-05-09T23:54:05Z
dc.date.available2025-05-09T23:54:05Z
dc.date.issued2019-05-17
dc.description.abstractAs propriedades físico-químicas dos fosfatos de cálcio vêm sendo estudadas recentemente. Numa tentativa de explicar os fenômenos físicos da adsorção de CO2 a nível atômico, são feitas neste trabalho, correlações entre a mitigação de gases de efeito estufa (dados experimentais) com as implicações de caráter superficial dos materiais particulados (modelos teóricos baseados na mecânica quântica). Este trabalho teve como proposta a modelagem das características adsortivas do fosfato de cálcio para mitigação de dióxido de carbono (CO2). Ensaios preliminares de adsorção foram realizados com CO2 em níveis compatíveis aos encontrados em chaminés das indústrias siderúrgicas, usinas termoelétricas e de outras fontes a carvão ou gás natural. As propriedades físico-químicas do fosfato de cálcio utilizado no estudo do processo de adsorção do CO2 estão especialmente relacionadas com aspectos da composição química, estrutura cristalina, área superficial e distribuições de tamanhos de partículas ou poros. O objetivo desta pesquisa foi modelar a adsorção da molécula de CO2 nas superfícies de fosfatos de cálcio, através da determinação das energias de ligação que promovem os fenômenos adsortivos de CO2 nos sítios de menor energia. Para calcular as energias utilizadas no processo foi aplicado o programa SIESTA (“Spanish Initiative for Electronic Simulation with Thousands of Atoms”), para dessa forma, quantificar a saturação do material adsorvente a partir da tecnologia de captura do CO2. Os cálculos realizados possibilitaram um entendimento de como as ligações químicas entre o adsorvente e o adsorvato (CO2) ocorrem na interface deste sistema bem como os envolvimentos energéticos a nível quântico. Para o estudo computacional utilizou-se a Teoria do Funcional da Densidade (DFT) e a Teoria do Pseudopotencial. Para avaliação dos resultados obtidos foi utilizado o programa SIESTA, que resolve equações de Kohn-Sham e implementa numericamente a DFT. O funcional que melhor se adequou aos dados experimentais da Hidroxiapatita (HAp) foi o vdW-DF/BH.
dc.description.abstractotherThe physico-chemical properties of nanostructured calcium phosphates have been studied recently. In an attempt to explain the physical phenomena of CO2 adsorption at the atomic level, are made in this work correlations between greenhouse gas mitigation (experimental data) and the superficial character implications of the particulate materials (theoretical models based on quantum mechanics) are made. This work had as proposal the modeling of the adsorptive characteristics of calcium phosphate for the mitigation of carbon dioxide (CO2). Preliminary adsorption tests were carried out with CO2 at levels compatible with those found in chimneys of the steel industries, thermoelectric plants and other coal or natural gas sources. The physicochemical properties of calcium phosphate used in the study of the CO2 adsorption process are especially related to aspects of chemical composition, crystalline structure, surface area and particle size distributions or pores. The objective of this research was to model the adsorption of the CO2 molecule on the surfaces of calcium phosphates through the determination of the binding energies that promote the adsorption phenomena of CO2 in the lowest energy sites. In order to calculate the energies used in the process, the SIESTA ("Spanish Initiative for Electronic Simulation with Thousands of Atoms") program was applied in order to calculate the energy used in the process in order to quantify the saturation of the adsorbent material from the CO2 capture technology. The calculations allow an understanding of how the chemical bonds between adsorbent and adsorbate (CO2) occur at the interface of this system as well as energetic envelopes at the quantum level. For the computational study, the Density Functional Theory (DFT) and the Pseudopotential Theory were used. In order to evaluate the results, the SIESTA program was used, which solves Kohn-Sham equations and numerically implements the DFT. The functional that best fit the experimental data of Hydroxyapatite (HAp) was vdW-DF / BH.
dc.description.sponsorshipPesquisa patrocinada pelo CEFET-MG.
dc.identifier.urihttps://repositorio.cefetmg.br//handle/123456789/1415
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 Modelagem Matemática e Computacional
dc.subjectAdsorção
dc.subjectFosfato
dc.subjectDensidade
dc.subjectModelagem matemática
dc.subjectDióxido de carbono
dc.titleAdsorção de CO2 em fosfato de cálcio experimento e modelagem computacional
dc.typeTese

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Doutorado em Modelagem Matemática e Computacional