Materiales para captura de CO_2: síntesis, estudio y determinación de propiedades para su aplicación / Materials for CO_2 capture: synthesis, study and determination of properties for its application

Geuna, Antonela (2021) Materiales para captura de CO_2: síntesis, estudio y determinación de propiedades para su aplicación / Materials for CO_2 capture: synthesis, study and determination of properties for its application. Trabajo Final (CEATEN), Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.

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Español
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Resumen en español

El incremento de las emisiones de gases de efecto invernadero (principalmente CO_2) al ambiente lleva al agravamiento del calentamiento global, lo cual es un problema de gran interés en la actualidad. El consumo de energía va en aumento, y entre las plantas de generación eléctrica, las que utilizan combustibles fósiles son las que emiten mayores cantidades de CO_2. Dentro de las opciones que se están investigando para lograr los objetivos de reducción de CO_2 a mediano y largo plazo, la captura de CO_2 post combustión en centrales térmicas es un método promisorio. A su vez, existen una serie de tecnologías, aún en las primeras etapas de desarrollo, entre las que destaca la absorción de CO_2 empleando materiales cerámicos. En este trabajo se desarrolló un material cerámico para captura de CO_2 a altas temperaturas y bajas presiones parciales: el ortosilicato de litio (Li_4SiO_4). Se sintetizó de manera exitosa el Li_4SiO_4, tanto por la vía convencional, como por vía húmeda, y también empleando agentes dopantes. Se evaluaron sus propiedades y se comprobó su estabilidad y capacidad de regeneración luego de 5 ciclos de uso.

Resumen en inglés

The increase of the greenhouse gas emissions (mainly CO_2) in the environment leads to global warming, which is a problem of great interest today. Energy consumption is increasing, and among electricity generation plants, those that use fossil fuels are the ones that emit the greatest amounts of CO_2. Among the options being investigated to achieve the CO_2 reduction objectives in the medium and long term, post-combustion CO_2 capture in thermal power plants is a promising method. At the same time, there are a series of technologies, still in the early stages of development, among which the absorption of CO_2 using ceramic materials stands out. In this work, a ceramic material was developed to capture CO_2 at high temperatures and low partial pressures: lithium orthosilicate (Li_4SiO_4). Li_4SiO_4 was successfully synthesized, both by the conventional and wet methods, and also employing doping agents. Its properties were evaluated and its stability and regeneration capacity were verified up to 5 cycles of use.

Tipo de objeto:Tesis (Trabajo Final (CEATEN))
Palabras Clave:Greenhouse effect; Efecto invernadero; [Lithium orthosilicate; Ortosilicato de litio; CO2 capture; Captura de CO2; Thermal power plant; Central térmica; CO2 emissions; Emisiones de CO2]
Referencias:Amorim, S. M., Domenico, M. D., Dantas, T. L. P., José, H. J., & Moreira, R. F. P. M. (2016). Lithium orthosilicate for CO2 capture with high regeneration capacity: Kinetic study and modeling of carbonation and decarbonation reactions. Chemical Engineering Journal, 283, 388–396. https://doi.org/10.1016/j.cej.2015.07.083 Bhown, A. S. (2014). Status and analysis of next generation post-combustion CO2 capture technologies. Energy Procedia, 63(650), 542–549. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2014.11.059 Calorimetry & Thermal Analysis, M. Sorai. Wiley 2004 Chartrand, R. (2011). Numerical Differentiation of Noisy , Nonsmooth Data. 2011. https://doi.org/10.5402/2011/164564 Differential Scanning Calorimetry, G. W. H. Hohne, W. F. Hemminger, H. -J. Flammersheim. Springer, 2003. Fundamentals of Powder Diffraction and Structural Characterization of Materials, V. Pecharsky, P. Zavalij. Springer, 2009. Grasso, M. L., Blanco, M. V., Cova, F., González, J. A., Arneodo Larochette, P., & Gennari, F. C. (2018). Evaluation of the formation and carbon dioxide capture by Li4SiO4 using: In situ synchrotron powder X-ray diffraction studies. Physical Chemistry Chemical Physics, 20(41), 26570–26579. https://doi.org/10.1039/c8cp03611j Grasso, M. L., Arneodo Larochette, P., Gennari, F. Estudio cinético del sistema Li4SiO4-CO2 en condiciones isotérmicas. En: Congreso Internacional de Metalurgia y Materiales (2018, San Carlos de Bariloche, Argentina) International Energy Agency. Data and statistics, CO2 emissions by sectors, World 1990-2018 [en línea]. https://www.iea.org/data-and-statistics/data-browser/ Intrater, J. (2007). Mechanical Alloying and Milling , C. Suryanarayana . Materials and Manufacturing Processes, 22(6), 790–791. https://doi.org/10.1080/10426910701416344 Jiang, Y., Sun, Y., Bruno, F., & Li, S. (2017). Thermal stability of Na2CO3-Li2CO3 as a high temperature phase change material for thermal energy storage. Thermochimica Acta, 650, 88–94. https://doi.org/10.1016/j.tca.2017.01.002 Khawam, A., & Flanagan, D. R. (2005). Role of isoconversional methods in varying activation energies of solid-state kinetics: I. isothermal kinetic studies. Thermochimica Acta, 429(1), 93–102. https://doi.org/10.1016/j.tca.2004.11.030 Khawam, A., & Flanagan, D. R. (2006). Solid-state kinetic models: Basics and mathematical fundamentals. Journal of Physical Chemistry B, 110(35), 17315–17328. https://doi.org/10.1021/jp062746a Lara, Y., Lisbona, P., Martínez, A., & Romeo, L. M. (2009). Energy Procedia Comparative study of optimized purge flow in a CO 2 capture system using different sorbents. Energy Procedia, 1(1), 1359–1366. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2009.01.178 López Ortiz, A., Escobedo Bretado, M. A., Guzmán Velderrain, V., Meléndez Zaragoza, M., Salinas Gutiérrez, J., Lardizábal Gutiérrez, D., & Collins-Martínez, V. (2014). Experimental and modeling kinetic study of the CO2 absorption by Li4SiO4. International Journal of Hydrogen Energy, 39(29), 16656–16666. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2014.05.015 Lu, J. G., Chen, M. D., Ji, Y., & Zhang, H. (2009). Membrane-based CO2 absorption into blended amine solutions. Ranliao Huaxue Xuebao/Journal of Fuel Chemistry and Technology, 37(6), 740–746. https://doi.org/10.1016/s1872-5813(10)60018-7 Mohan, L., Nandhini, B., Kar, S., Keerthiga, G., Shinde, P., Santra, T. S., Shibata, T., & Nagai, M. (n.d.). C02 Nanostructures ( a ) ( b ). 9500(1), 146–147. Mondal, M. K., Balsora, H. K., & Varshney, P. (2012). Progress and trends in CO2 capture/separation technologies: A review. Energy, 46(1), 431–441. https://doi.org/10.1016/j.energy.2012.08.006 Our World in Data (2020). CO2 and other greenhouse emissions. [en línea] https://ourworldindata.org/co2-and-other-greenhouse-gas-emissions Scanning Electron Microscopy and X-ray Microanalysis, J. I. Goldstein, D. E. Newbury, J. R. Michael, N. W. M. Ritchie, J. H. J. Scott, D. C. Joy. Springer, 2018. Suryanarayana, C. (2004). Mechanical alloying and milling. Mechanical Alloying and Milling, 46, 1–472. https://doi.org/10.4150/kpmi.2006.13.5.371 Thermal Analysis in Practice, Fundamental Aspects, M. Wagner. Hanser, 2018 Wang, K., Zhou, Z., Zhao, P., Yin, Z., Su, Z., & Sun, J. (2016). Synthesis of a highly efficient Li4SiO4 ceramic modified with a gluconic acid-based carbon coating for high-temperature CO2 capture. Applied Energy, 183, 1418–1427. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2016.09.105 Wang, K., Zhou, Z., Zhao, P., Yin, Z., Su, Z., & Sun, J. (2017). Molten sodium-fluoride-promoted high-performance Li4SiO4-based CO2 sorbents at low CO2 concentrations. Applied Energy, 204(July), 403–412. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2017.07.072 Zaman, M., & Lee, J. H. (2013). Carbon capture from stationary power generation sources: A review of the current status of the technologies. Korean Journal of Chemical
Materias:Química > Materiales para la captura de CO2
Divisiones:Gcia. de área de Aplicaciones de la tecnología nuclear > Gcia. de Investigación aplicada > Fisicoquímica de materiales
Código ID:1008
Depositado Por:Tamara Cárcamo
Depositado En:20 May 2022 15:43
Última Modificación:20 May 2022 15:43

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