Utilize este identificador para citar ou criar um atalho para este documento: http://hdl.handle.net/10923/11214
Tipo: doctoralThesis
Título: Design de novos materiais poliméricos para captura de CO2
Autor(es): Bernard, Franciele Longaray
Orientador: Einloft, Sandra Mara Oliveira
Dalla Vecchia, Felipe
Editora: Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Tecnologia de Materiais
Data de Publicação: 2017
Palavras-chave: CELULOSE
CAPTURA DE CARBONO
DIÓXIDO DE CARBONO
ENGENHARIA DE MATERIAIS
Resumo: O desenvolvimento de materiais de baixo custo e com design inteligente para a separação de CO2 de gases exaustos é um dos principais focos de pesquisa na atualidade. A absorção química utilizando soluções aquosas de aminas como solventes tem sido extensivamente estudada e utilizada na indústria há décadas. No entanto, a degradação do solvente, a corrosão de equipamentos e o elevado consumo energético necessário para etapa de regeneração são os principais problemas relacionados ao uso destes solventes. Poli (líquidos iônicos) (PLIs) e aminas suportadas têm sido apontados como materiais promissores para captura de CO2. PLIs combinam as características úteis dos líquidos iônicos (LIs) tais como a seletividade ao CO2, propriedades ajustáveis, estabilidade química e térmica com as propriedades dos polímeros. A adsorção usando aminas suportadas em sólidos oferece vantagens, como por exemplo: a facilidade de manuseio, estabilidade térmica, eliminação do processo de corrosão dos equipamentos, baixo consumo de energia na etapa de regeneração, baixo custo operacional e cinética rápida. Neste trabalho, foram sintetizados PLIs baseados em polímeros sintéticos (poliuretano) e naturais (celulose extraída da casca de arroz). A fim de comparar aminas e polieteraminas, estas também foram suportadas em celulose extraída da casca de arroz. Os materiais obtidos foram caracterizados por FTIR, RMN, DRX, TGA, DSC, GPC e AFM e MEV-FEG, PTGA ou célula de decaimento de pressão. Estudos com simulações computacionais também foram realizados com o propósito de investigar a interação do CO2 e os grupos funcionais presentes nos materiais sintetizados. Dentre todos os materiais sintetizados neste trabalho, os PLIs celulósicos CL-TBA e [CelEt3N][PF6] e com o PLI base PU-imida HPIL-02-TBA demostraram maior afinidade pelo CO2, aliado a boa estabilidade térmica e reciclabilidade.
The development of low-cost materials with intelligent design to be used in CO2 separation from flue gases is one of the main research focuses in this field. Absorption using amines solutions as solvents have been extensively studied and used in industry for decades. However, solvent degradation, equipment corrosion, and the high regeneration energy penalty are the main problems in this process. Poly(ionic liquids) (PILs) or supported amines has been pointed as promising materials for CO2 capture. PILs combine the useful features of ionic liquid (IL), such as affinity for CO2, thermal and chemical stability and adjustable properties, allied to the intrinsic polymer properties. Adsorption using amine supported in solid sorbents offers advantages such as easy handling, thermal stability, elimination of corrosion processes, low regeneration energy, lower operating costs and fast kinetics. In this work, synthetic based (polyurethane) as well natural based (cellulose from rice husk) poly(ionic liquids) were synthesized. Aiming to compare amines and polyetheramines, both were also supported in cellulose extracted from rice husk. The obtained materials were characterized by FTIR, NMR, XDR, TGA, DSC, GPC, AFM, MEV-FEG and PTGA or decay pressure cell in order to evaluate their structure, thermal stability, morphology and sorption capacity. Computational simulation was also performed in order to investigate the interaction of CO2 with functional groups present in the synthesized materials. Among all synthesized materials cellulosic PLIs CL-TBA e [CelEt3N][PF6] and PU-imide based PIL HPIL-02-TBA presented higher CO2 affinity allied to good thermal stability and reusability.
URI: http://hdl.handle.net/10923/11214
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