O objetivo deste projeto é desenvolver novas tecnologias para captura e/ou separação de CO2 baseadas em duas abordagens principais, consistindo nas duas Linhas de Trabalho (ou “Workstreams”) que compõem o projeto principal: Linha de Trabalho 1 (WS1) – Solventes Eutéticos Profundos (DES) para captura de CO2; Linha de Trabalho 2 (WS2) – Materiais Avançados para membranas para captura de CO2.

Linha 1 – Solventes Eutéticos Profundos (DES) para captura de CO2

O objetivo desta Linha de Trabalho é desenvolver novos solventes eutéticos profundos para captura de CO2 ou separação de CO2/CH4, com propriedades mais favoráveis (menor viscosidade, maior capacidade de absorção de CO2, maior tolerância à presença de impurezas como H2O e gases ácidos, pela combinação de uma abordagem experimental e de modelagem computacional multi-escalar e da sua avaliação inicial em aplicações de captura de CO2 ou processos de separação.

A Linha de Trabalho 1 desenvolverá Solventes Eutéticos Profundos (DES) para processos de captura de CO2 e separação de CO2/CH4 visando a uma melhor eficiência e propriedades mais favoráveis, tais como menor viscosidade, maior capacidade de absorção de CO2 (especialmente a baixas pressões), menor custo, menor impacto ambiental e maior tolerância à presença de impurezas como H2O e gases ácidos.

Isso será conseguido pela combinação de abordagens experimental e de modelagem multi-escalar, e pela avaliação inicial da aplicação de DES para processos de captura de CO2, em 4 pacotes de trabalho (“work packages”, WPs): 

WP1.1 – Desenvolvimento e funcionalização de DES e o estudo de suas propriedades básicas. 

WP1.2 – Estudo da interação de DES com CO2 e impurezas, em uma abordagem integrada de experimentos e modelagem computacional. 

WP1.3 – Avaliação do uso dos DES desenvolvidos em possíveis processos para captura ou separação de CO2

WP1.4 – Gerenciamento, comunicação e disseminação.

Ele será conduzido por uma equipe multidisciplinar com experiência em diversos aspectos do projeto.

Linha 2 – Materiais Avançados para membranas para captura de CO2

O objetivo desta Linha de Trabalho é o desenvolvimento de membranas para separação de gás baseadas em novos materiais arquiteturas nanoestruturados.

A Linha de Trabalho 2 (WS2) desenvolverá membranas baseadas em materiais avançados para a captura de CO2. A separação de gases é um processo chave no controle de emissões de gases estufa (GHG). As tecnologias de membrana atuais são interessantes devido à sua segurança no manuseio operacional, ao baixo impacto ambiental e baixo consumo de energia quando comparadas a outros processos convencionais de separação de gases. Membranas baseadas em nanomateriais podem beneficiar ainda mais o processo de separação de gases porque a sua resposta é inversamente proporcional à sua espessura.

Além disso, elas podem ser aplicadas em situações remotas, não monitoradas, ou “offshore”, o que é altamente desejável pela indústria de óleo e gás e para promover redução de GHG em escala global.  Aqui, nós iremos desenvolver e obter prova de conceito de separadores de gases usando tecnologias de membranas baseadas em materiais e arquiteturas nanoestruturados para isolar CO2 e N2 em gases de combustão (“flue gas”) secos ou úmidos. 

Este projeto conecta abordagens tanto de modelagem multi-escalar como experimentais em um ciclo de validação com feedback, usando dados de modelagem para suprir os procedimentos experimentais e vice-versa. De um lado, o Pacote de Trabalho (Work Package, WP) WP2.1 envolve a modelagem molecular multi-escalar para triagem de materiais e otimização do design das membranas para alimentar modelos baseados em continuum. Simulações computacionais poderão fazer predições sobre as propriedades de designs inovadores de membranas, proporcionando insights para a parte experimental.

Em relação à seleção de materiais, a triagem envolvendo materiais nanoestruturados tais como materiais baseados em carbono, sílica, zeólitas e caolin estão sendo considerados para o desenvolvimento das membranas. As membranas serão desenvolvidas através de testes conjuntos de validação e performance em uma abordagem de escala de laboratório/modelagem multiescalar indo de escala nano a macroscópica (performance da membrana).

Testes de permeabilidade de gases e seletividade usando gases de combustão secos e úmidos serão realizados para avaliar as vantagens e limitações de cada tipo de membrana em termos de permeabilidade, seletividade, espessura, estabilidade mecânica e difusividade em uma faixa de condições operacionais (WP2.3) na captura de CO2 e nas capacidades de trabalho. Nós esperamos criar diretrizes para performance otimizada das membranas e uma prova de conceito para o novo design de membranas inovadoras baseadas em materiais nanoestruturados tanto para gases de combustão secos como úmidos.

EQUIPE

Coordenador do projeto
Julio Romano Meneghini – Poli-USP
CV Lattes

Vice-coordenadores de projeto
Reinaldo Camino Bazito – Instituto de Química-USP
CV Lattes
Caetano Rodrigues Miranda – Instituto de Física-USP

CV Lattes