Captura de carbono

Depuração de aminas

A depuração de aminas é um método de captura de carbono à base de solvente que é adequado para indústrias com grandes volumes de vazão, como usinas de energia, plantas de processamento químico ou siderúrgicas. Onde várias indústrias de alta emissão estão agrupadas, os sistemas de depuração de aminas podem até ser centralizados, com uma instalação sendo usada por várias fábricas.

Primeiro, o gás de combustão, também conhecido como gás de exaustão, é resfriado até um pouco acima da temperatura ambiente em uma torre de resfriamento. Em seguida, o gás de combustão resfriado entra na torre de absorção, onde é introduzida a amina, um adsorvente alcalino líquido. O CO₂ do gás de combustão se dissolve na amina e fica preso. Todos os outros gases continuam a subir através da torre e são descarregados.

A amina agora contém uma alta concentração de CO₂. Para fazer a separação, a amina é transferida para a torre de regeneração, onde é aquecida sob vácuo com vapor. Ao aplicar vácuo, o ponto de ebulição da amina pode ser reduzido. O vapor libera o dióxido de carbono capturado, agora em um nível muito alto de pureza. A amina se degrada em altas temperaturas. Assim, ao baixar seu ponto de ebulição, a amina é preservada e pode ser reutilizada – por muitos anos, se tratada corretamente. A regeneração de amina, portanto, resulta em um processo que é mais sustentável e mais eficiente em termos de custos: a nova amina é cara para comprar e difícil de descartar.

A etapa final é a transferência do CO₂ para um recipiente de coleta. Uma bomba de vácuo aspira o gás capturado da torre de regeneração para o recipiente de coleta. O dióxido de carbono pode então ser transportado para ser reutilizado ou armazenado, e o líquido da amina retorna à torre de absorção.

Processo de movimentação do leito

O processo de movimentação do leito de captura de carbono consiste em três estágios: o reator de adsorção, o reator de dessorção e o secador adsorvente. Neste processo, o CO₂ é coletado por adsorventes sólidos. Trata-se de esferas feitas de um material poroso e saturadas em solvente de amina, que circulam através das três áreas do sistema.

Reator de adsorção
O processo começa no reator de adsorção. Aqui, o gás de combustão do processo industrial é introduzido e o CO₂ é adsorvido pelo adsorvente. Embora o método seja diferente, esta etapa funciona exatamente da mesma forma que no processo de depuração de aminas: o dióxido de carbono se dissolve no solvente de amina e fica preso.

Reator de dessorção
O adsorvente sólido carregado de CO₂ passa então para o reator de dessorção. O vapor é soprado no reator e condensa no adsorvente sólido, liberando o CO₂, que pode então ser extraído.

Uma bomba de vácuo conectada à saída do reator de dessorção aspira o CO₂. O gás atravessa a bomba de vácuo e entra no recipiente de coleta na saída. A partir daí, ele pode ser transportado para ser reutilizado ou armazenado.

Secador adsorvente
Em seguida, o adsorvente sólido, agora saturado com umidade, passa para o secador adsorvente. Um soprador sopra ar quente para dentro do secador, reduzindo seu teor de umidade. O adsorvente sólido é então descarregado do secador adsorvente, pronto para ser reutilizado.

Adsorção por oscilação de vácuo (VSA)

A adsorção por oscilação de vácuo (VSA), também conhecida como adsorção por oscilação de pressão (PSA) ou adsorção por oscilação de pressão de vácuo (VPSA), é um processo de separação de CO₂ que segue as mesmas etapas gerais do processo de movimentação de leito: adsorção, dessorção e regeneração.

Adsorção
Primeiro, o gás de combustão passa sob alta pressão através do que é conhecido como leito de adsorção. Este é um tipo de filtro feito de um adsorvente sólido: um material poroso que pode ser à base de amina, assim como os outros métodos de captura, ou pode ser outro composto, como carbono ativado ou zeólito. Ele captura seletivamente as moléculas de CO₂ enquanto permite a passagem de outros gases.

Dessorção
Após o CO₂ ter sido separado do resto do gás de combustão e o leito adsorvente estar saturado, o vácuo é aplicado na câmara. Como resultado, a pressão nas moléculas de dióxido de carbono capturadas é reduzida, permitindo que elas se separem, ou dessorvam, do leito adsorvente e retornem a um estado gasoso. Quando a temperatura é aumentada ao mesmo tempo, o processo de dessorção é ainda mais eficiente.

Regeneração
Assim como no processo de depuração de aminas, este processo para liberar o dióxido de carbono também regenera o leito adsorvente à base de amina, permitindo que ele seja reutilizado.

As moléculas podem subsequentemente ser recapturadas, agora em alta pureza, para transporte ou armazenamento.

A captura de carbono usando membranas é um método facilmente escalável adequado para emissores pequenos e médios de dióxido de carbono, como processos de aprimoramento de biogás ou de refino petroquímico. O processo de captura de membrana consiste em várias membranas diferentes. Elas atuam como filtros: o material da membrana permite que o CO₂ o permeie facilmente, mas outros gases são deixados para trás.

Ao aplicar vácuo e sobrepressão a essas membranas, a eficiência geral do processo aumenta. O vácuo e a sobrepressão ajudam a manter uma pressão diferencial em cada membrana. A pressão é reduzida de um lado da membrana usando uma bomba de vácuo e aumentada do outro lado usando um soprador. Isso aumenta a taxa de permeação de CO₂ através da membrana.

A captura de membrana é tipicamente dividida em dois estágios separados, cada um consistindo em múltiplos módulos de membrana que operam em paralelo. Ao filtrar duas vezes, a quantidade máxima de gases de combustão é separada e removida, o que permite uma maior pureza do CO₂ recuperado.

Qualquer que seja o método de remoção de dióxido de carbono usado, o CO₂ pode ser utilizado ou armazenado permanentemente.

Utilização

O dióxido de carbono é um recurso importante necessário em várias indústrias. Globalmente, mais de 230 milhões de toneladas de CO₂ são necessárias todos os anos. O maior consumidor é a indústria de fertilizantes, seguida pelo setor de petróleo e gás, que usa o gás para melhorar a recuperação de petróleo.

No entanto, ele também é uma mercadoria importante em outras aplicações comerciais. O gás é usado em sistemas de extinção de incêndios, para estimular o crescimento de plantas em estufas e na produção de alimentos e bebidas.

Ao reutilizar o dióxido de carbono que, de outro modo, seria liberado no ar, é criado um sistema mais circular e sustentável.

Armazenamento

A segunda opção para manusear o dióxido de carbono capturado é armazená-lo permanentemente. O dióxido de carbono pode ser armazenado nas profundezas do subsolo, dentro do leito rochoso.

Para isso, o CO₂ primeiro é misturado com água para criar ácido carbônico. Ele é bombeado para o subsolo, abaixo da superfície da Terra. A acidez da água carbonatada dissolve os minerais dentro do leito rochoso de basalto, e seus íons são liberados na água.

Ao longo do tempo, estes íons reagem com o dióxido de carbono e se ligam a ele. Isso mineraliza e cria um sólido – o que significa que o dióxido de carbono se torna essencialmente parte da própria rocha.

Depois de dois anos, mais de 90% da mistura terá concluído este processo. Isso garante um local de descanso seguro e permanente para o dióxido de carbono, garantindo que ele não retorne à atmosfera.

Transformando o CO2 em rocha sólida

A captura direta do oceano é outro método de remoção de dióxido de carbono de nosso ambiente natural que está sendo desenvolvido atualmente.

Os oceanos do nosso planeta são reservatórios naturais de carbono: ao longo de um período de muitas décadas, o CO₂ do ar se difunde e se dissolve no oceano. A camada superior da água do mar pode ser tratada para remover o dióxido de carbono que ela contém. Uma pequena quantidade – menos de 1% – da água capturada é desviada e pré-processada para criar um ácido. O ácido é então adicionado ao resto da água capturada, onde desencadeia um processo químico que extrai o CO₂. Em seguida, a água é restaurada ao seu nível de pH original e retornada ao oceano.

Este processo permitiria que a água do oceano extraísse a mesma quantidade de CO₂ que acabou de ser removida, transformando-o em uma solução muito sustentável.

Se colocado em operação, seria um método extremamente ecológico de captura de dióxido de carbono, pois utiliza exclusivamente a água do oceano, não envolve absorventes ou solventes e não gera subprodutos.

Uma variedade de diferentes tecnologias de vácuo são usadas na captura de carbono, dependendo do tipo e das técnicas usadas.

As bombas de vácuo de parafuso e garra a seco e bombas de vácuo de anel líquido podem ser usadas para captura direta de ar (DAC), enquanto os métodos de captura industrial também podem usar bombas de vácuo de palheta rotativa e lóbulo rotativo, bem como ventiladores de canal lateral.

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A captura direta de ar (DAC) é um método de captura de carbono que extrai dióxido de carbono diretamente da atmosfera.

Ao contrário da captura de carbono industrial, isso não acontece no local das emissões, mas pode ser feito de qualquer lugar.

O carbono pode então ser armazenado permanentemente abaixo da superfície da Terra ou pode ser reutilizado em indústrias que exigem dióxido de carbono para seus processos.

As bombas de vácuo da Busch são usadas em processos de captura de carbono em todo o mundo. Você encontrará nossas bombas de vácuo em todos os tipos de tecnologias de captura de carbono, tanto na captura industrial de carbono como na captura direta de ar.

Como nossas bombas de vácuo desempenham um papel decisivo na captura e no armazenamento de carbono, também estamos contribuindo para um mundo mais ecológico. Nossas bombas garantem que o dióxido de carbono seja removido de forma eficaz e eficiente da nossa atmosfera e reutilizado ou armazenado com segurança.

Em vez de estar localizada na fonte das emissões, a captura direta de ar (DAC) remove o dióxido de carbono pré-existente da atmosfera.

O sistema de captura não precisa ser conectado a uma fábrica ou estação de energia, o que significa que pode estar localizado em qualquer lugar, completamente independente de outras indústrias.

O processo DAC também é uma forma de capturar carbono emitido de fontes onde um sistema direto não é possível, como veículos, bem como carbono antigo – as emissões de dióxido de carbono que se acumularam na nossa atmosfera ao longo dos muitos anos, antes de a tecnologia de captura de carbono estar disponível.

Sim, o dióxido de carbono capturado nos processos de captura de carbono pode ser reutilizado.

O CO₂ é um recurso importante em uma variedade de indústrias – entre outras coisas, ele é usado na produção de fertilizantes e sistemas de extinção de incêndio e é introduzido em estufas para estimular o crescimento das plantas.

Ao reutilizar o dióxido de carbono que, de outro modo, seria liberado no ar, um sistema mais circular e sustentável é criado.

A captura de carbono pode minimizar as emissões de CO₂ e, portanto, o efeito geral que as usinas de energia existentes têm na nossa atmosfera.

Um sistema de captura de carbono industrial pode ser equipado posteriormente em uma central elétrica existente que opere usando combustíveis fósseis.

E com um sistema de captura direta de ar (DAC), a captura de carbono também pode remover emissões anteriores da atmosfera.

A captura de carbono é, portanto, uma maneira de mitigar o impacto da nossa tecnologia existente enquanto o mundo faz a transição para uma geração de energia mais ecológica.