Titanatos de Cobre e Ferro como Transportadores Sólidos de Oxigênio para Utilização em Processos de Combustão com Recirculação Química
Captura de CO2,Combustão por Recirculação Química, Transportadores de Oxigênio 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. No desejo de diminuir as emissões, bem como as graves consequências ocasionadas por esse gás, vários pesquisadores em todo o mundo tem desenvolvido tecnologias que minimizem essas emissões e produza um CO2 mais limpo, 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 a base de titanâtos cobre e ferro para utilização em processos de combustão com recirculação química. Os transportadores de oxigênio(TO) foram sintetizados a partir de cálculos estequiométricos pelo método dos precursores poliméricos (Pechini). As técnicas e metodologias de caracterização empregadas foram: Fluorescência de Raio X (FRX), Difração de Raios X (DRX), Espectroscopia de Mössbauer (EM), Microscopia Eletrônica de Varredura(MEV-FEG) com EDS, Redução a Temperatura Programada (RPT), a reatividade por termogravimetria , 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 foram obtidas por FRX. Através do DRX com refinamento Rietveld e EM foram identificadas as principais fases reativas como Fe2TiO5 e Fe2O3 para os titanatos de ferro e Cuo para o titanato de cobre. Através do MVE-FEG com EDS foram analisadas a morfologia dos (TO) e a distribuição das fases ativas pela superfície de cada um. Durante a análise de TPR, essas fases ativas foram submetidas, respectivamente, à atmosfera de H2 e posteriormente a 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 teórico dos transportadores de oxigênio. A reatividade das amostras foram avaliadas 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 cobre possuí requisitos necessários para serem utilizados nos processos de combustão por recirculação química (CLC).