Desenvolvimento de materiais para captura de CO2 com estrutura zeolítica empregando fonte de sílica alternativa

dc.contributor.advisorPergher, Sibele Berenice Castella
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/5249001430287414pt_BR
dc.contributor.authorLonge, Clenildo de
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/8776665952518571pt_BR
dc.contributor.referees1Martinelli, Antônio Eduardo
dc.contributor.referees1IDhttps://orcid.org/0000-0003-3885-9104pt_BR
dc.contributor.referees1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0022988322449627pt_BR
dc.contributor.referees2Santos, Luciene da Silva
dc.contributor.referees3Loiola, Adonay Rodrigues
dc.contributor.referees4Bieseki, Lindiane
dc.date.accessioned2023-09-04T20:33:45Z
dc.date.available2023-09-04T20:33:45Z
dc.date.issued2023-07-18
dc.description.abstractEmissions caused by polluting gases, such as carbon dioxide, are one of the main contributors to the generation of the greenhouse effect that causes global warming, responsible for climate change. An alternative to mitigate these emissions is the use of adsorbents capable of capturing and storing CO2. Zeolite is considered one of the most effective adsorbents in adsorption and gas separation technologies due to its higher adsorption capacity, abundant availability and low cost. Despite these advantages, reagents used in the synthesis as the source of silica make obtaining these materials more expensive. In this work, were developed materials for CO2 capture, with zeolitic structure, were fed using an alternative low-cost silica source from beach sand, MPI silica, to make the synthesis process eco-friendly. The materials obtained were characterized using X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (FRX), Fourier transform infrared absorption spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), textural analysis adsorption and desorption of N2 and Ar, and thermal analysis. Studies were carried out on the crystallization time of zeolites obtaining for zeolite-A with silica MPI (ZAM 1h), the relative crystallinity of 74.26% in the time of 1 h with pure and crystalline phases. The MFI structure zeolite in basic medium with MPI silica (ZM 15 h) had a relative crystallinity of 92.90% for the time of 15 h, with pure and crystalline phases, but smaller crystals than the zeolite with standard silica (ZAP 2 h). The MFI structure zeolite in hydrofluoric medium with silica MPI (SM 3 d) had a relative crystallinity of 111.90% in 3 days with pure crystalline phases, but with smaller crystals than zeolite with standard silica (SP 9 d). The evaluation of the adsorptive study showed that standard zeolite-A and MPI (ZAM 1 h) had the best CO2 capture results with adsorption capacities of, 5.25 mmol/g and 4.83 mmol/g CO2, respectively. Silicalite had the second best result with the standard (SP 9 d) and the MFI structure zeolites in hydrofluoric medium, from MPI silica (SM 3 d), with capacities of 3.94 mmol/g and 3.78 mmol/g of CO2, respectively. The MFI structure zeolites in basic medium, standard (ZMP 3 d) and the one with MPI silica (ZM 15 h) had capacities of 3.72 mmol/g and 3.22 mmol/g of CO2, respectively. The evaluation of the mathematical models indicated that zeolite-A fitted better to Temkin model and those with MFI structure in basic medium to Freundlich model, and Silicalite (SP 9 d), and zeolites from MPI silica (SM 3 d) to Langmuir and a SM 6 d to Temkin.pt_BR
dc.description.resumoAs emissões causadas por gases poluentes, como dióxido de carbono, são um dos principais contribuintes para geração do efeito estufa que acarreta o aquecimento global, responsável pelas mudanças climáticas. Uma alternativa para mitigação dessas emissões é a utilização de adsorventes capazes de captura e armazenar o CO2. A zeólita é considerada um dos adsorventes mais eficazes nas tecnologias de adsorção e separação de gases devido à maior capacidade de adsorção, disponibilidade abundante e baixo custo. Apesar dessas vantagens, reagentes utilizados na síntese como a fonte de sílica encarece a obtenção desses materiais. Neste trabalho foram desenvolvidos materiais para captura de CO2, com estrutura zeolítica utilizando fonte de sílica alternativa de baixo custo proveniente da areia de praia denominada, sílica MPI, para tornar o processo de síntese eco-friendly. Os materiais obtidos foram caracterizados através das técnicas de difração de raios X (DRX), fluorescência de raio X (FRX), espectroscopia de absorção na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise textural de adsorção e dessorção de N2 e Ar, e análise térmica. Foram realizados estudos do tempo de cristalização das zeólitas obtendo para a zeólitaA com sílica MPI (ZAM 1h), a cristalinidade relativa de 74,26% no tempo de 1 h com fases puras e cristalinas. A zeólita de estrutura MFI em meio básico com sílica MPI (ZM 15 h) teve cristalinidade relativa de 92,90% para o tempo de 15 h, com fases puras e cristalinas, mas cristais menores que a zeólita com sílica padrão (ZAP 2 h). A zeólita de estrutura MFI em meio fluorídrico com sílica MPI (SM 3 d) atingiu cristalinidade relativa de 111,90 % no tempo de 3 dias com fases puras cristalinas, porém com cristais menores que a zeólita com sílica padrão (SP 9 d). A avaliação do estudo adsortivo mostrou que a zeólita-A padrão e MPI (ZAM 1 h) tiveram os melhores resultados captura de CO2 com capacidades de adsorção 5,25 mmol/g e 4,83 mmol/g de CO2, respectivamente. A Silicalita teve o segundo melhor resultado com a padrão (SP 9 d) e as zeólitas de estrutura MFI em meio fluorídrico, a parir da sílica MPI (SM 3 d), com capacidades de 3,94 mmol/g e 3,78 mmol/g de CO2, respectivamente. As zeólitas de estrutura MFI em meio básico, padrão (ZMP 3 d) e a com sílica MPI (ZM 15 h) tiveram as capacidades de 3,72 mmol/g e 3,22 mmol/g de CO2, respectivamente. A avaliação dos modelos matemáticos indicou que a zeólita-A se ajustou melhor ao modelo de Temkin, as de estrutura MFI em meio básico ao modelo de Freündlich e as em meio fluorídrico, Silicalita (SP 9 d) e as zeólitas a partir da sílica MPI (SM 3d) a Langmuir e a SM 6 d a Temkin.pt_BR
dc.description.sponsorshipAgência Nacional do Petróleo - ANPpt_BR
dc.identifier.citationLONGE, Clenildo de. Desenvolvimento de materiais para captura de CO2 com estrutura zeolítica empregando fonte de sílica alternativa. Orientador: Sibele Berenice Castellã Pergher. 2023. 112f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/54678
dc.languagept_BRpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Nortept_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAISpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectSílica MPIpt_BR
dc.subjectZeólita-Apt_BR
dc.subjectZeólitas MFIpt_BR
dc.subjectSilicalitapt_BR
dc.subjectAdsorçãopt_BR
dc.subjectCaptura de CO2pt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICApt_BR
dc.titleDesenvolvimento de materiais para captura de CO2 com estrutura zeolítica empregando fonte de sílica alternativapt_BR
dc.typemasterThesispt_BR

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