A Síntese Da Zeólita MCM-22 e Modificação Com Aminas Para A Aplicação Na Adsorção de CO2

PLANO DE TRABALHO EM INICIAÇÃO CIENTÍFICA

Síntese da zeólita

MCM-22 e modificação com aminas para a aplicação na adsorção de CO2

Fabiana Figueredo de Araújo

Salvador

Janeiro, 2016

---

1. IDENTIFICAÇÃO DO TRABALHO

Título

Síntese da zeólita MCM-22 e modificação com aminas para a aplicação na adsorção de CO2.

Aluno

Fabiana Figueredo de Araújo.

Curso de Graduação

Engenharia Química - 5º Semestre.

Áreas de Conhecimento

3.06.00.00-6 - Engenharia Química

3.06.03.00-3 - Tecnologia Química

Integração do Orientador

Centro de Estudos em Captura de CO2 - CECAP

1. RESUMO DO TRABALHO

O aquecimento global é o problema ambiental de maior importância atualmente a nível mundial, esta problemática tem como principal agravante o aumento da concentração de dióxido de carbono na atmosfera. Diante desse cenário, muitas pesquisas e tecnologias estão sendo desenvolvidas na tentativa de uma possível solução para controlar a emissão desse gás e reduzir o custo dos processos usuais.

 Uma dessas tecnologias é a captura de CO2 por meio da adsorção com materiais mesoporosos. Adsorção é uma interação superficial entre o adsorvente, zeólita, e o adsorbato, dióxido de carbono, podendo ser reversível. Essa reversibilidade do processo mostra-se mais um ponto positivo garantindo que o gás retido poderá ter outras finalidades,  por exemplo em diversos processos industriais importantes, como na produção de ureia.

 Neste trabalho propõe-se a otimização da síntese da zeólita MCM-22, com a diminuição do tempo de síntese e da quantidade do agente direcionador, atendendo assim a interesses econômicos e ambientais. Além disso, será realizada a caracterização do material sintetizado para a determinação da morfologia, área superficial, cristalização e capacidade térmica por meio de análises químicas como: MEV, BET, DRX E ATG.

Por fim, será realizada a avaliação da capacidade de adsorção de CO2 com a zeólita ,pura e impregnada com aminas, através do método gravimétrico, avaliando-se assim a aplicabilidade comercial do adsorvente. O desenvolvimento deste projeto se mostra enriquecedor pelo fato da MCM-22 ser um material mesoporoso pouco estudado na literatura para tal finalidade.

1. INTRODUÇÃO

Um dos maiores desafios encontrados atualmente dentro da engenharia é encontrar mecanismos que minimizem o aquecimento global. A principal causa desse problema é o aumento descontrolado da concentração de dióxido de carbono na atmosfera, crescimento este provocado pela queima de combustíveis fosseis, herança da Revolução Industrial. Algumas tecnologias já vem sendo utilizadas para minimizar este agravante como por exemplo a criogenia e a absorção com alcanolaminas, mas estes processos se mostram bastante onerosos e com elevado gasto energético.

Frente a isso o desenvolvimento de pesquisas em busca de um processo mais econômico é de suma importância. Neste projeto propõe-se a diminuição da concentração desse poluente através do processo de adsorção com o uso de zeólitas. Todo o estudo será dividido em três etapas: síntese da zeólita MCM-22, caracterização textural e a avaliação da capacidade de adsorção da mesma com o gás dióxido de carbono.

Para a primeira etapa, busca-se a otimização da síntese em pontos de relevância econômica e ambiental. Normalmente este é um processo considerado demorado por exigir  aproximadamente de sete a dez dias para a obtenção da zéolita finalizada e isso não é interessante economicamente. Além disso, requer o uso de agentes direcionadores que são reagentes de alto custo e tóxicos ao meio ambiente. Desta forma, pretende-se o desenvolvimento de um processo mais rápido e com um menor uso de agentes direcionadores.

O segundo passo será caracterizar a zeólita sintetizada, é fundamental saber se as características físicas e químicas do produto obtido se comparam com as da literatura. Para isso serão utilizadas técnicas de Microscopia Eletrônica de Varredura, BET, Difração de Raio-X e Analise Termogravimétrica, onde será possível determinar as características morfológicas, área superficial, cristalização e capacidade térmica, respectivamente.

Por fim, o material, sintetizado e caracterizado, será utilizado como adsorvente. Adsorção nada mais é do que uma interação superficial entre o adsorvente e o adsorbato podendo ser reversível ou não. Mas para que esse processo ocorra deve haver uma afinidade entre as espécies químicas envolvidas e é por esse motivo que deve-se avaliar as características e a capacidade de adsorção da MCM-22. Nessa perspectiva serão realizadas análises com a zeólita pura e impregnada com alcanolaminas que são compostos os quais apresentam grande afinidade com o CO2.

Como já foi exposto a diminuição desse gás na atmosfera é de fundamental importância para a preservação do meio ambiente e a busca por mecanismos que atendam tal finalidade mostra-se constante nas últimas décadas sendo uma oportunidade de desenvolvimento tecnológico.  Deve-se deixar claro que a captura de CO2 por meio da adsorção além de atender a questão levantada, o gás pode ser reutilizado nos diferentes ramos da indústria como na produção de fertilizantes, refrigerantes e extintores de incêndio. Diante disso, é possível afirmar que a captura de CO2 por meio da adsorção se mostra uma alternativa promissora e bastante útil a nível industrial.

1. JUSTIFICATIVA

As primeiras zeólitas sintéticas comerciais foram destinadas, como catalisadores, para o processo de craqueamento do petróleo. A eficiência desses compostos para tal finalidade se deve aos sítios ativos e as cavidades internas presentes em sua estrutura, além do poder de realizar trocas catiônicas. Diante dessas características, estudos realizados mostraram que as zeólitas também são excelentes adsorventes. (LUZ, 1994)

A adsorção é um processo de transferência de massa de um fluido para a superfície de um sólido, onde o sólido é chamado de adsorvente e o fluído, que pode ser um gás ou um líquido, é chamado de adsorbato. Existem dois tipos de adsorção, a fisissorção que possuem interações adsorvente-adsorbato fracas com ligações intermoleculares do tipo forças de Van der Wals e por este motivo pode ser um processo reversível e a quimiossorção que se caracteriza em conter ligações químicas, normalmente covalentes, entre o sólido e o fluido sendo assim um processo normalmente irreversível. (Guelfi, et al.,2007)