Desempenho de microssistemas no tratamento de gás exausto com MEA: influência dos parâmetros operacionais

dc.contributor.advisorSouza, Domingos Fabiano de Santana
dc.contributor.advisor-co1Chiavone Filho, Osvaldo
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2621516646153655
dc.contributor.advisorIDhttps://orcid.org/0000-0002-1594-6814
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/7400460833577257
dc.contributor.authorDantas, Entony Davidpt_BR
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2874511736072366
dc.contributor.referees1Padilha, Carlos Eduardo de Araújo
dc.contributor.referees1IDhttps://orcid.org/0000-0002-9532-3026
dc.contributor.referees1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1186888955341616
dc.contributor.referees2Ruiz, Juan Alberto Chavezpt_BR
dc.contributor.referees2Latteshttp://lattes.cnpq.br/7463463383362150
dc.date.accessioned2025-10-02T19:49:36Z
dc.date.available2025-10-02T19:49:36Z
dc.date.issued2025-08-18
dc.description.abstractThe need to reduce greenhouse gas emissions has driven the development of technologies for CO2 mitigation. Chemical absorption using monoethanolamine (MEA) is one of the most efficient alternatives; however, the solvent regeneration step remains a major challenge. In this context, microchannel reactors emerge as a promising approach, with the potential to increase energy efficiency and reduce operational costs. Therefore, this study aimed to investigate the CO2 capture efficiency of MEA solutions in microsystems, evaluating different operating conditions and channel dimensions for the treatment of flue gases. Experimental tests were carried out using three distinct microsystems, varying the following parameters: (i) MEA concentration (0.5, 1.0, 2.0, and 2.5 mol/L); (ii) gas-to-liquid ratio (15:1, 10:1, and 5:1); (iii) channel diameter (0.6 and 0.9 mm); and (iv) reactor length (150 and 250 mm). Capture efficiency and kLa were assessed under these conditions and showed reproducible results in the range of 36.14–89.77% and 3.19–14.69 s⁻¹, respectively. The effects of operational conditions on these parameters were also analyzed and discussed. The results indicated that operating with 2.0 M MEA at a gas-to-liquid ratio of 15:1 was more advantageous when applied in reactors with smaller diameters and greater lengths. Under these conditions, high capture efficiencies were maintained while reducing the energy cost associated with the use of the absorbent. Recirculation tests showed a gradual decrease in capture efficiency (81.13–59.15%) and kLa (11.87–6.40 s⁻¹) in the best-performing microsystem (D = 0.6 mm and L = 250 mm), although the MEA solution was not saturated even after 20 cycles, indicating its continued potential for CO2 capture. Thus, the results reinforce the potential of microsystems as a viable and efficient alternative for process intensification in CO2 capture applications from flue gas treatment.
dc.description.resumoA necessidade de reduzir emissões de gases de efeito estufa têm estimulado o desenvolvimento de tecnologias para mitigação do CO2. A captura por absorção química com monoetanolamina (MEA) é uma das alternativas mais eficientes, porém sua etapa de regeneração do solvente é problemática. Nesse contexto, reatores de microcanais destacam-se como uma abordagem promissora, com potencial para aumentar a eficiência energética e reduzir custos operacionais. Portanto, este trabalho teve como objetivo investigar a eficiência da captura de soluções de MEA de CO2 em microssistemas, avaliando diferentes condições operacionais e dimensões dos canais para o tratamento de gases de pós-combustão. Ensaios experimentais em três microssistemas distintos, variando-se os seguintes parâmetros: (i) concentração de MEA (0,5, 1,0, 2,0 e 2,5 mol/L); (ii) razão gás/líquido (15:1, 10:1 e 5:1); (iii) diâmetro do canal (0,6 e 0,9 mm); e (iv) comprimento do reator (150 e 250 mm). A eficiência de captura e o kLa foram avaliados nessas condições e apresentaram resultados reprodutíveis na faixa de 36,14 – 89,77 % e 3,19 – 14,69 s-1 , respectivamente. Os efeitos das condições operacionais sobre esses parâmetros também foram analisados e discutidos. Os resultados indicaram que a operação com MEA a 2,0 M, em razões gás-líquido de 15:1, foi mais vantajosa quando aplicada em reatores com menores diâmetros e maiores comprimentos. Nessas condições, foi possível manter altas eficiências de captura, ao mesmo tempo em que se reduz o custo energético associado ao uso do absorvente. Os ensaios de recirculação mostraram uma redução gradativa na eficiência de captura (81,13 – 59,15 %) e no kLa (11,87 – 6,40 s-1) no melhor microssistema (D = 0,6 mm e L = 250 mm), embora que mesmo após 20 ciclos a solução de MEA não foi saturada, indicando que ainda apresenta potencial para captura. Assim, os resultados reforçam o potencial dos microssistemas como alternativa viável e eficiente para a intensificação de processos de captura de CO2 em aplicações de tratamento de gases de pós-combustão.
dc.identifier.citationDANTAS, Entony David. Desempenho de microssistemas no tratamento de gás exausto com MEA: influência dos parâmetros operacionais. Orientador: Dr. Domingos Fabiano de Santana Souza. 2025. 79f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2025.
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/65712
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 ENGENHARIA QUÍMICApt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectAbsorção química
dc.subjectDescarbonização
dc.subjectIntensificação de processos
dc.subjectMicrocanais
dc.subjectMonoetanolamina
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
dc.titleDesempenho de microssistemas no tratamento de gás exausto com MEA: influência dos parâmetros operacionais
dc.title.alternativePerformance of microsystems in exhaust gas treatment with MEA: influence of operational parameters
dc.typemasterThesispt_BR

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