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CAPTURA DE DIÓXIDO DE CARBONO DE CORRENTES GASOSAS MEDIADAS POR SOLÇÕES DE SAL INTERNO
Rafael Dalarosa Zink
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Agora você poderia compartilhar comigo suas dúvidas, observações e parabenizações
Crie um tópicoOs efeitos do aumento das concentrações dos gases de efeito estufa na atmosfera, em especial do dióxido de carbono (CO2), têm preocupado a comunidade cientifica, governos e sociedade [1]. A tecnologia mais difundida para mitigar as emissões de CO2 no processo de extração do petróleo, é a utilização de soluções aquosas de alcanolaminas [2]. Porém, a utilização destas soluções apresenta algumas desvantagens, principalmente à volatilidade das alcanolaminas que ocasiona perda destes compostos durante o processo de dessorção do gás carbônico [2]. Como alternativa aos processos tradicionais, neste estudo são utilizadas soluções de sais internos que tem como principal característica a não volatilidade. Este estudo teve como objetivo principal o desenvolvimento de um processo de sorção de CO2 em soluções de sais internos utilizando diferentes solventes. Objetiva-se também quantificar a capacidade de sorção destas soluções, identificando as espécies formadas durante o processo, estabelecer os principais mecanismos envolvidos e comparar o desempenho dos sais internos testados com as soluções aquosas de alcanolaminas com destaque para a metildietanolamina (MDEA). A MDEA é uma das alcanolaminas mais utilizadas para absorção de CO2. Para a realização deste estudo foram utilizadas diferentes técnicas de Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear utilizando um espectrômetro Bruker 400 Avance III HD e um sistema para análises de RMN em alta pressão. As análises de RMN de 13C foram utilizadas para quantificar os produtos de fisissorção e quimissorção. A constante de Henry [3] do CO2 e a solubilidade do sal interno em diferentes solventes foram determinadas por RMN de 13C quantitativo. As técnicas de HSQC, HMBC e DOSY foram empregadas para elucidar as espécies envolvidas no processo de quimissorção. De uma maneira geral os sais internos apresentaram resultados excelentes para a captura de CO2. Os resultados obtidos de determinação da constante de Henry foram (todos em unidade de mol.kg-1.bar-1): 0,0252 para o sistema água e MDEA; 0,0258 para o sistema água e sal interno; 0,0990 para o sistema n-butanol mais sal interno. Em soluções aquosas verificou-se que o processo de sorção ocorre via a formação de bicarbonato enquanto em n-butanol pela formação do respectivo alquilcarbonato. Levando-se em conta os resultados obtidos e as características favoráveis dos sais internos conclui-se que é viável sua aplicação na captura de dióxido de carbono de correntes gasosas.
Cláudio Francisco Tormena
Parabéns pelo trabalho Rafael! Fiquei na duvida o que seria sais internos? Produtos de reação com CO2?
Quais os parâmetros utilizados para adquirir as medidas de difusão (DOSY) de 1H e 13C?
Obrigado
Abs
Cláudio
Renan Vidal Viesser
Olá Rafael! Parabéns pelo trabalho! Muito interessante. Pelos seus resultados o meio tem uma influência muito significativa no processo de sorção do CO2. Vocês pensam em testar outros solventes além da água e n-butanol? Existem algum motivo pela escolha do n-butanol?
Outra questão: você chegou a fazer algum experimento cinético de RMN para verificar em quanto tempo a sorção do CO2 acontece?
Novamente parabéns pelo trabalho. Uma pena não podermos saber a estrutura do sal interno.
Abraço
Rafael Dalarosa Zink
Olá, muito obrigado!
O n-butanol foi escolhido por estar em uma lista de solventes verdes. Foram testados outros solventes também, como o etilenoglicol e o glicerol, porém como são solventes muito viscosos, e a área de transferência de massa no tubo utilizado é muito pequena, não observamos CO2 dissolvido no solvente. Dessa forma não foi possível estudar esses solventes com o nosso sistema de análise em alta pressão.
Não foi feito estudo de cinética por RMN. O que foi feito foi deixar o sistema estabilizando e enquanto isso ir realizando análises de 13C inversed gate decoupling até os sinais não variassem mais. O fator determinante para esse tempo não é a cinética da reação, mas sim a transferência de massa entre a fase gasosa e a fase liquida. Como o tubo é muito fino e não é possível agitar, não temos muito como resolver o problema da troca de massa entre as fases.
Realmente uma pena não poder mostrar a estrutura do composto.
Abraço
Renan Vidal Viesser
Entendi. Obrigado pela resposta! Abraço
SUEDSON RODRIGUES
A princípio parabenizo pelo trabalho!
Todos suas analises foram feitas num sistema reduzido, este é o padrão. Entretanto, no desenrolar do projeto temos que ter uma perspectiva numa escala mais industrial. Assim eu te questiono, vc acha que o seu trabalho pode ser mais um método de captação de CO2 e assim diminuir o efeito estufa de origem antropogênica? Quais as limitações que o seu método pode apresentar para uma transição mais industrial?
Só uma dica: apresentações de quaisquer seja a finalidade é interessante não colocar mt texto, pois assim torna-se menos atraente e mais exaustivo.
Desde já agradeço.
Rafael Dalarosa Zink
O grupo de pesquisa que está trabalhando no desenvolvimento desse sal interno realizou ensaios de sorção de CO2 fazendo vários ciclos. Já foi visto que o composto se mantém ativo para absorção de CO2 em diversos ciclos. Também foi montada uma ''mini'' planta-piloto para tentarmos simular melhor uma aplicação industrial. A mini planta-piloto já está montada, porém ainda faltam alguns equipamentos para ela começar a operar.
O novo composto tem uma grande vantagem em relação aos métodos tradicionais pelo fato de que ele não é volátil, e só isso já geraria uma economia. Outro fator que ele tem como vantagem é ser ativo no UV e pela análise de UV é possível verificar se ele já está saturado de CO2 ou não. Porém vejo como limitação um provável custo mais elevado do sal interno em relação as alcanolaminas, outros vantagens ou desvantagens desse novo composto serão melhor avaliadas assim que começarmos os testes na mini planta piloto.
Obrigado pelas dicas!
SUEDSON RODRIGUES
Compreendido!
obg.
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Rafael Dalarosa Zink
Muito obrigado!
O que chamo de sal interno no meu trabalho é a substância que utilizamos como a base no processo de captura do CO2. No caso dos processos tradicionais a base utilizada é o MDEA, no nosso caso é uma outra substância, que apelidamos de sal interno. É um zwitteríon, tem uma carga negativa e outra positiva na estrutura da substância.
Os parâmetros do DOSY 13C:
D20=0,40s
P30 = 5000 micro s
DS = 32
NS = 512
TD = 32k e 16
Para o DOSY 1H
D20 = 0,40s
P30 = 2000 micro s
DS = 16
NS = 32
TD= 32k e 16
Espero ter respondido a pergunta, caso alguma coisa não ficou claro é só avisar.
Abraços, Rafael
Cláudio Francisco Tormena
Entendi sobre o sal interno. Voces não colocaram o nome e estrutura pois estão pensando em patente provavelmente! Muito bom parabéns!
Quanto aos experimentos de difusão no caso do 13C DOSY com TD de 32k seu AQ deve ter sido em torno de 0.3 a 0.5 segundos. Foi desacoplado 1H durante a aquisição de 13C? Observou alguma variação devido a possíveil aquecimento durante o decoupling?
Abs
Cláudio
Rafael Dalarosa Zink
Sim, não foi colocado o nome nem a estrutura por questões de patente.
Foi sim desacoplado 1H durante a aquisição do 13C. Não observamos nenhum efeito de aquecimento durante a aquisição, eu já tinha ouvido falar que em outro laboratório tentaram fazer esse mesmo experimento e houve aquecimento durante o experimento. Porém no nosso caso não, foi feito o acompanhamento da temperatura durante todo o experimento e não houve nenhuma alteração.