@PHDTHESIS{ 2023:1828693809,
 	title = {Estudo da separação da mistura CH4/CO2 pelo processo de adsorção com modulação de pressão utilizando carvão ativado comercial de origem vegetal},
 	year = {2023},
 	url = "https://tede.unioeste.br/handle/tede/7574",
 	abstract = "A separação da mistura formada pelos componentes majoritários do biogás bruto (CH4/CO2) é de grande interesse por promover a produção de biometano, que é um combustível renovável que pode ser alimentado na rede de gás natural e usado como substituto dos combustíveis fósseis. O enriquecimento de biogás por adsorção por modulação de pressão (PSA) é amplamente utilizado. No entanto, alto custo dos materiais adsorventes e ineficiência de separação na presença de contaminantes minoritários como vapor d’água podem dificultar o projeto de uma unidade PSA. O objetivo do presente trabalho foi estudar a separação da mistura CH4/CO2 pelo processo PSA usando um carvão ativado da casca do coco (CACC), o qual é produzido em escala comercial e é de baixo custo. Para tanto, o adsorvente foi primeiramente caracterizado, sendo evidenciado por fisissorção de nitrogênio e hidrogênio que 94% do volume dos poros está concentrado na região dos microporos. Parâmetros de equilíbrio foram estimados aplicando os modelos de Langmuir e Langmuir Multissítios a isotermas de equilíbrio monocomponente de CH4, CO2 e H2O a 298 e 323 K, as quais indicaram afinidades e capacidades de adsorção na ordem H2O>CO2>CH4. A partir destes parâmetros, foram simuladas isotermas de equilíbrio binárias e ternárias, e a seletividade e a capacidade de adsorção do CACC foram calculadas na presença e ausência de umidade e, em seguida, comparadas com as obtidas para a zeólita 13X, utilizada como material de referência. As simulações pelo modelo IAST-Langmuir apresentaram boa concordância com os dados experimentais de equilíbrio binário, e também alta seletividade de equilíbrio do CACC ao CO2, a qual aumentou na presença de umidade, indicando sua viabilidade para o enriquecimento de biogás úmido. Por outro lado, as simulações para a zeólita 13X sugeriram que o material não é adequado na presença de vapor de água, mas apresenta maior seletividade do que o CACC para o sistema CH4/CO2. Portanto, a integração de ambos os materiais pode ser útil para o enriquecimento do biogás. Foram obtidas curvas de ruptura diluídas (1 a 5 bar), com 5 vol% do adsorbato de interesse em balanço com gás Hélio. A partir destas curvas foram estimados os parâmetros cinéticos de transferência de massa nos macro/mesoporos e nos microporos, os quais não variaram com a pressão dentro do intervalo testado. Os parâmetros cinéticos e de equilíbrio foram usados para simular as curvas de ruptura dos sistemas binário e ternário. O modelo foi capaz de descrever bem o comportamento e a ruptura de ambos os adsorbatos em curvas de ruptura binárias CH4/CO2 obtidas em pressões de 1 a 5 bar e temperatura de 298 K, a partir das quais evidenciou-se o potencial do CACC em separar a mistura CH4/CO2 em uma coluna de leito fixo (fluxo contínuo). Na simulação de mistura ternária (CH4/CO2/H2O), a presença da umidade causou 10% de redução na capacidade de adsorção do CO2, porém não impossibilitou a separação da mistura e a produção de metano enriquecido. A partir das simulações realizadas para o processo de PSA observaram-se altos níveis de pureza (≈ 92%) e recuperação (≈ 89%) de metano na condição seca, os quais diminuíram na presença de umidade para 76 e 52%, respectivamente, nas condições simuladas. Por fim, concluiu-se que o CACC apresentou bom desempenho na presença de umidade, e, portanto, poderia ser aplicado de forma integrada com outro material que apresente maior seletividade na condição seca, como etapa preliminar do enriquecimento de biogás ou em um leito híbrido (e.g., carvão ativado e zeólita).",
 	publisher = {Universidade Estadual do Oeste do Paraná},
 	scholl = {Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química},
 	note = {Centro de Engenharias e Ciências Exatas}
}