Síntese de líquidos iônicos hidroxilados com potencial aplicação na captura de CO2

Abstract

O aquecimento global devido ao aumento da concentração de CO2 na atmosfera, decorrente do crescente consumo de combustíveis fósseis, tornou-se uma importante questão ambiental. O sequestro de CO2 a partir de grandes fontes emissoras é sugerido como solução para este problema. Uma técnica que promova a separação eficiente de dióxido de carbono é a chave para tornar o sequestro de carbono um processo economicamente viável. Os atuais processos comerciais de captura de CO2 baseiam-se na absorção química por solução de amina, este processo tem como desvantagem o elevado consumo de energia, degradação de aminas pela reação com impurezas, perda de aminas voláteis e corrosão de equipamentos. Neste sentido, há grande necessidade de desenvolvimento de novos materiais para separação eficiente de CO2. Líquidos iônicos (LIs) têm sido explorados como solventes para a separação de CO2 devido à alta solubilidade deste gás no LI. A solubilidade e seletividade do CO2 podem ser alteradas pela escolha do cátion, ânion, e substituintes dos líquidos iônicos. A literatura descreve que líquidos iônicos com grupamento OH na cadeia alquílica do cátion promovem uma maior solubilização do CO2 quando comparados com LIs sem a presença deste grupamento em sua cadeia, isto ocorre devido a formação de ligação de hidrogênio entre o hidrogênio do grupamento OH do cátion com o oxigênio do CO2, além de promover a polarização do CO do dióxido de carbono, favorecendo sua interação com o ânion halogenado. Este trabalho teve como objetivo a síntese de novos líquidos iônicos hidroxilados com maior capacidade de absorção de CO2. O líquido iônico HEHPIM. Cl mostrou-se eficiente na solubilização do gás CO2, observando-se frações molares de CO2 a 35 °C e pressão de 10 bar de aproximadamente 0,30.

Global warming caused by the increase of carbon dioxide concentration in the atmosphere, a consequence of the growing use of fossil fuels, has become a major environmental issue. Capturing carbon dioxide from sources of large emissions has been suggested as a solution to this problem. A technique that promotes the efficient separation of carbon dioxide is the key to make capturing economically viable. The existing processes are based on the chemical absorption by amine-based solution. This process has disadvantages such the high consumption of energy, degradation of amines through the reaction with impurities, loss of volatile amines, and corrosion of equipment. Thus, the great need to develop new materials for its efficient separation. Ionic liquids (IL), organic salts which are liquid at low temperatures, have been used as solvents to separate carbon dioxide since it is highly soluble in IL. The solubility of CO2 and selectivity can be altered by the choice of cation, anion, and substituents of ionic liquids. The literature indicates that ionic liquids with OH grouping in the alkyl chain of the cation promotes greater solubility of CO2 compared with ILs without the presence of this group in its chain, this occurs due to formation of hydrogen bonding between the OH hydrogen cluster cation with oxygen from CO2, and promote the polarization of CO carbon dioxide, favoring their interaction with the halide anion. This work aimed to the synthesis of new ionic liquids hydroxylated with greater capacity to absorb CO2. The ionic liquid HEHPIM. Cl was efficient in the solubilization of CO2 gas, observing CO2 mole fractions of approximately 0. 30 at 35ºC and pressure of 10bar.