Please use this identifier to cite or link to this item: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/77629
Type: Dissertação
Title: CO2 adsorption on 13X binder free zeolite: effect of SO2 adsorption on CO2 capture
Title in English: CO2 adsorption on 13X binder free zeolite: effect of SO2 adsorption on CO2 capture
Authors: Moreira, Fernanda Silva
Advisor: Vilarrasa-García, Enrique
Co-advisor: Azevedo, Diana Cristina Silva de
Keywords in Brazilian Portuguese : Gases de combustão;Enxofre;Peneira molecular
Keywords in English : Combustion gases;Sulfur;Molecular sieve
Issue Date: 2024
Citation: Moreira, Fernanda Silva. CO2 adsorption on 13X binder free zeolite: effect of SO2 adsorption on CO2 capture. 2024. 75f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2024.
Abstract in Brazilian Portuguese: A captura de dióxido de carbono (CO2) é um tema amplamente estudado, com métodos de captura e armazenamento de carbono (CCS) ganhando destaque, especialmente aqueles baseados em adsorção gás-sólido. No entanto, observa-se que a literatura ainda carece de estudos sobre os impactos dos contaminantes das correntes gasosas (NOx, SOx, umidade, etc.) na adsorção de CO2. Isto posto, o presente estudo objetiva avaliar o impacto da presença de dióxido de enxofre (SO2) na captura de CO2, em condições análogas ao cenário pós-combustão de biomassa para geração de bioenergia. Para tal, foram coletados dados de adsorção da zeólita 13X Binder Free (13XBF), por meio de uma balança de suspensão magnética (MSB), ante diferentes correntes gasosas (CO2, N2, SO2 diluído em He (4500 ppm), CO2/SO2 diluído em He (4500 ppm), CO2/N2). Observou-se que a presença de SO2 na corrente gasosa reduz a capacidade de adsorção de CO2 e N2 na zeólita, o que pode estar relacionado com a redução das propriedades texturais após a adsorção de SO2, pois foi observada uma redução de cerca de 35% do volume total de poros. Por fim, concluiu-se que, para as condições em estudo, tempos de contato de até 3 horas entre 13XBF e SO2 diluído em hélio (4500 ppm) permitem a recuperação do material de partida, o que não foi possível após tempo de contato de 12 horas a 50, 70 ou 90 °C. Assim, observa-se a necessidade de pré-tratamento do fluxo gasoso antes de passar para tecnologia de captura de CO2. Por fim, recomenda-se que estudos futuros sejam realizados para avaliar o tempo crítico para que a adsorção de SO2 se torne irreversível e para entender o efeito de outros contaminantes presentes nos gases de combustão (como vapor de água, CO, NOx), dada a lacuna identificada na literatura, e a utilização de ferramentas de simulação molecular para realizar um estudo a nível molecular para avaliar a competição entre CO2 e SO2.
Abstract: Carbon dioxide (CO2) capture is a widely studied topic, and Carbon Capture and Storage (CCS) methods are gaining prominence, especially processes based on gas-solid adsorption. However, the literature lacks studies on the impacts of contaminants from gaseous streams, such as NOx, SOx, and humidity, on CO2 adsorption. The present study aims to evaluate the impact of sulfur dioxide (SO2) on CO2 capture under conditions analogous to the post-combustion scenario of biomass for bioenergy generation. For this purpose, adsorption data of 13X Binder Free (13XBF) zeolite were collected using a magnetic suspension balance (MSB), before different gas streams (CO2, N2, SO2 diluted in He (4500 ppm), CO2/SO2 diluted in He (4500 ppm), CO2/N2). It was observed that the presence of SO2 in the gas stream reduces the CO2 and N2 adsorption capacity of the zeolite. This reduction may be related to the decrease in textural properties after SO2 adsorption, resulting in a reduction of about 35% of the total pore volume. Finally, it was concluded that contact times of up to 3 hours between 13XBF and SO2 diluted in helium (4500 ppm) allow the recovery of the starting material. However, it was not possible to recover the starting material after a contact time of 12 hours at 50, 70, or 90°C. Thus, suggesting the need for pre-treatment of the gaseous stream before moving on to CCS Technologies. Therefore, it is recommended that future studies be conducted to evaluate the critical time for SO2 adsorption to become irreversible and to understand the effect of other contaminants (such water vapour, CO, and NOx) present in combustion gases, given the gap identified in the literature, and utilization of molecular simulation tools to carry out a study at the molecular level to assess the competition between CO2 and SO2.
Description in Brazilian Portuguese: Este documento está disponível online com base na Portaria no 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/77629
Advisor's ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4190-8763
Advisor's Lattes: http://lattes.cnpq.br/3609876017431887
Co-advisor's ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8545-3989
Co-advisor's Lattes: http://lattes.cnpq.br/7586955305848168
Access Rights: Acesso Aberto
Appears in Collections:DEQ - Dissertações defendidas na UFC

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
2024_dis_fsmoreira.pdf11,43 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.