Desenvolvimento integrado de tecnologias de captura e Conversão de CO2: utilização de microalgas, adsorção por zeólitas e conversão catalítica a Dimetil Éter

dc.contributor.advisorPergher, Sibele Berenice Castellapt_BR
dc.contributor.advisor-co1Mello, Mariele Iara Soares de
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/5249001430287414
dc.contributor.authorCruz, Thiago Jackson Torrespt_BR
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/7462130452548722
dc.contributor.referees1Rigoti, Eduardopt_BR
dc.contributor.referees2Câmara, Fabiana Rodrigues de Arruda
dc.contributor.referees3Penha, Fábio Garcia
dc.contributor.referees4Braga, Tiago Pinheiropt_BR
dc.date.accessioned2025-06-13T22:26:00Z
dc.date.available2025-06-13T22:26:00Z
dc.date.issued2025-03-31
dc.description.abstractThe growth of the population, rapid industrial development, and urbanization have increased the demand for energy production, especially through the use of fossil fuels, resulting in the large-scale release of CO₂ into the atmosphere. It is estimated that fossil fuel power plants emit nearly 33.4 Gt of CO₂ annually, accounting for approximately 40% of the total CO₂ emissions worldwide, significantly contributing to the effects of global warming. In an attempt to mitigate these effects, several efforts have been pursued, including alternative routes for the production of renewable energy such as wind, solar, biomass, and other sources that can minimize CO₂ emissions into the atmosphere, as well as technological routes for carbon dioxide capture—physical, chemical, and biological. The biological route involved the cultivation of Chlorella sp. microalgae in a closed system using 5-liter drum-type flasks and continuous injection of commercial gas containing 98% CO₂, as well as simulated conditions with 15% CO₂, 73% N₂, and 12% O₂. The dry biomass productivity reached 0.81 g/L·day, and the maximum CO₂ fixation rate was 0.90 g/L·day when the microalgae were cultivated with a continuous flow of simulated residual gas and culture medium composed of wastewater. In the sequence of technological pathways aiming at CO₂ mitigation, commercial zeolites CBV 100, CBV 712, CBV 720, CBV 760, and CBV 780 FAU (Y-type) were used in CO₂ adsorption studies. The CBV100Na zeolite proved to be the main CO₂ adsorptive material. CBV100Na and CBV100H showed the highest adsorption capacities: 7.76 mmol/g and 3.92 mmol/g, respectively. Finally, the commercial zeolites were also used as catalytic supports for Cu and Zn impregnation as a catalytic route to promote the conversion of synthesis gas into methanol and/or dimethyl ether. The catalyst CBV720HCuZnCalPR showed the highest selectivity for DME, although with low CO₂ conversion. The catalysts used in this study did not show high selectivity for either DME or methanol; however, the CO₂ conversion ranged from 9 to 56%. Keywords: Microalgae, Chlorella sp, carbon dioxide, catalysis and zeolites.
dc.description.resumoO crescimento populacional, o rápido desenvolvimento industrial e a urbanização aumentaram a demanda pela produção de energia, sobretudo, a utilização de combustível fóssil causando à liberação em grande escala de CO2 na atmosfera. Estima-se que as usinas de combustível fóssil emitam quase 33,4 Gt de CO2 a cada ano, representando aproximadamente 40% do total de CO2 emitido no planeta, aumentando significativamente os efeitos do aquecimento global. Na tentativa de mitigar esses efeitos, vários esforços têm sido buscados, dentre eles, rotas alternativas de produção de energias renováveis como: energias eólicas, solares, biomassa entre outras fontes que possam minimizar o lançamento de CO2 na atmosfera, assim como, rotas tecnológicas de captura de gás carbônico como, físicas, químicas e biológicas. A rota biológica utilizou o cultivo de microalgas do tipo Chlorella sp em um sistema fechado, utilizando frascos do tipo bombonas (5 litros) e com injeção contínua de gás 98% CO2 comercial e nas condições simuladas 15% de CO2, 73% de N2 e 12% de O2. A produtividade em biomassa seca foi de 0,81g/L.dia e a taxa de fixação de CO2 máxima foi de 0, 90g/L.dia, quando a microalga foi cultivada com fluxo contínuo de gás residual simulado e meio de cultivo composto por água de rejeito. Na sequência de vias tecnológicas objetivando a mitigação de CO2 zeólitas comerciais CBV 100, CBV 712, CBV 720, CBV 760 e CBV 780 FAU (tipo y) foram utilizadas no estudo de adsorção de CO2. A zeólita CBV100Na apresentou-se como principal material adssortivo de gás carbônico. As CBV100Na e CBV100H apresentaram maior capacidade de adsorção 7,76 mmol/g e 3,92 mmol/g respectivamente. Por fim, as zeólitas comerciais também foram utilizadas como suporte catalítico para impregnação de Cu e Zn como via catalítica afim de promover a conversão de gás de síntese a metanol e/ou dimetil éter. O catalisador CBV720HCuZnCalPR apresentou maior seletividade para DME, porém baixa conversão de CO2, os catalisadores aplicados nesse estudo não apresentaram alta seletividade para DME, nem para MeOH (metanol), no entanto, a conversão de CO2 ficou entre 9 e 56%.
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq
dc.identifier.citationCRUZ, Thiago Jackson Torres. Desenvolvimento integrado de tecnologias de captura e Conversão de CO2: utilização de microalgas, adsorção por zeólitas e conversão catalítica a Dimetil Éter. Orientadora: Dra. Sibele Berenice Castella Pergher. 2025. 160f. Tese (Doutorado em Química) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2025.
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/63938
dc.language.isopt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Norte
dc.publisher.countryBRpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICApt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectQuímica
dc.subjectMicroalgas
dc.subjectAdsorção de CO2
dc.subjectCatalizadores
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
dc.titleDesenvolvimento integrado de tecnologias de captura e Conversão de CO2: utilização de microalgas, adsorção por zeólitas e conversão catalítica a Dimetil Éter
dc.typedoctoralThesispt_BR

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