Uso de suspensões de cinzas de madeira em água no processo de absorção de CO₂: aplicação na purificação do biogás

• Main Author: Sandra Lilian Pethö
• Other Authors: Maria Elena Santos Taqueda
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2015
• Subjects: Absorção; Biogás; Carbonatos; Cinzas de madeira; Gás carbônico; Processos químicos; Resíduos sólidos; Absorption; Biogas; Carbon dioxide; Carbonates; Chemical processes; Solid residues; Wood ashes
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-21032016-110843/

A implantação de um projeto de utilização do biogás como fonte renovável de energia em pequena escala, requer a pesquisa de processos de limpeza do biogás e de captura de CO₂, que contemplem os aspectos de sustentabilidade e de uma tecnologia que possa ser aplicada em pequenas instalações. Visando uma matéria-prima de baixo custo, o presente estudo utilizou cinzas de madeira como fonte de carbonatos para a absorção de CO₂, buscando usar um resíduo como solvente, para melhorar a eficiência energética de um combustível de fonte renovável. As cinzas de madeira, geralmente possuem elevados valores de pH e são compostas, principalmente, por óxidos de potássio, magnésio e cálcio. O objetivo deste trabalho foi estudar a absorção do CO₂ por soluções de carbonatos totais e solúveis provenientes de suspensões de cinzas de madeira em água, através de experimentos realizados em escala laboratorial e de simulação empregando como base o carbonato de cálcio equivalente. A célula de absorção é uma ferramenta eficaz para estimar a capacidade de reter CO₂ em um solvente desconhecido, à temperatura e pressão ambientes. Os carbonatos solúveis extraídos das cinzas de madeira, com 5,33 % de CCE, têm a capacidade de absorver, em média, 0,77 g de CO₂ por 100g de cinzas de madeira, em condições ambientes. Já as cinzas com 89,74 % de CCE absorveram, em média, 12,6 g de CO₂ por 100 g de cinzas de madeira, em condições ambientes. Assim, podem-se caracterizar as cinzas de madeira como um potencial solvente para a absorção de CO₂. A simulação de uma coluna de pratos perfurados, equivalente a uma coluna de pratos tipo chicana, através da tranferência da sua área de cortina, foi satisfatória. === The implementation of a project for the use of biogas as a renewable source of energy on a small scale, requires research into cleaning the biogas and CO₂ capture processes, with sustainability and technology that can be applied in small installations. The present study uses wood ash as a source of carbonate for CO₂ absorption, seeking to use waste as a solvent, to improve the energy efficiency of a renewable fuel source. Wood ash is a solid waste with organic and inorganic components, obtained from combustion of wood. Its chemical composition may vary according the tree species, soil type, climate and combustion characteristics. The resulting suspension of ash in water has typical properties of high pH values and high concentrations of carbonates. The aim of this work is to study the absorption of CO₂ by solutions of total carbonates and soluble carbonates from suspensions of wood ashes in water, through experiments conducted in laboratory scale and employing simulation based on the calcium carbonate equivalent. A simple device was successfully developed that could predict the absorption potential for CO₂ of a solvent with unknown composition in ambient conditions of temperature and pressure. The soluble carbonates had 5.33% of calcium carbonate equivalence absorbed 0.77g CO₂ / 100g ashes, at approx. 700 mmHg and 20°C. Ashes with 89.74% of calcium carbonate equivalence absorbed 12.6g CO₂ / 100g ashes, at approx. 700 mmHg and 20°C. This study suggests that wood fuel ashes are a potential solvent for CO₂ absorption. The simulation of an equivalent column of perforated plates to a column of baffle plates, through the transfer of its area curtain was satisfactory.