Titanatos de Cobre e Ferro como Transportadores Sólidos de Oxigênio para Utilização em Processos de Combustão com Recirculação Química
Transportadores de Oxigênio, captura de CO2, Combustão por recirculação Química (CLC), Titanatos de Ferro, Titanatos de Cobre.
A emissão 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 as emissões de CO2 causam graves consequências ocasionadas por esse gás, vários pesquisadores em todo o mundo têm desenvolvido tecnologias que minimizem essas emissões, facilitando o processo de Captura e Armazenamento de CO2 (CAC). Entre as tecnologias, destaca-se o processo de combustão por recirculação química, do inglês Chemical Looping Combustion (CLC) o qual promove a combustão indireta do combustível através de transportadores de oxigênio, produzindo uma combustão livre de N2, o que evita a formação de compostos como o NOx e facilita a captura de CO2 sem custos adicionais de separação. Desta forma, esta tese de doutorado tem como objetivo sintetizar, caracterizar e testar transportadores de oxigênio à base de Titanatos de cobre e ferro para utilização em processos de combustão com recirculação química. Os transportadores de oxigênio (TO) foram sintetizados com base em cálculos estequiométricos pelo método dos precursores poliméricos. As técnicas e metodologias de caracterização empregadas foram: Fluorescência de raios X (FRX), Difração de raios X (DRX), Espectroscopia Mössbauer (EM), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV-FEG) com EDS, Redução à Temperatura Programada (TPR), a reatividade por termogravimetria (TG) , 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 cobre foi estimada por fluorescência de raios X. Através da difratometria de raios X e do refinamento Rietveld e Espectroscopia Mössbauer foram identificadas as principais fases reativas como Fe2TiO5 e Fe2O3 para os titanatos de ferro e a fase CuO para o titanato de cobre. Através da análise de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV-FEG) com EDS foram analisadas as morfologias dos (TO) e a distribuição das fases ativas pela superfície de cada TO. Durante as análises de TPR, essas fases ativas foram submetidas, respectivamente, à atmosfera de H2 e, posteriormente, ao ar sintético e apresentaram boa capacidade de redução e oxidação. Através do consumo de H2 utilizado para redução de cada fase, foi calculado o Roc experimental dos transportadores de oxigênio. A reatividade das amostras foi avaliada via termogravimetria com gás metano (CH4) por ciclos de redução e oxidação. Pelas características estruturais e pelos testes de reatividade desses materiais, conclui-se que tanto o titanato de ferro como o de cobre possuem requisitos necessários para serem utilizados nos processos de combustão por recirculação química (CLC).