Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

CO2: Tecnologia de Conversão

Projeto FEUP 2016/2017 – Mestrado Integrado Engenharia Química

Professor João Bastos

Equipa PF 0102:

Supervisor: Professor João Bastos Monitor: Albertina Rios

Estudantes & Autores:

Ana Nunes up201603851@fe.up.pt Fellipe Alves up201601883@fe.up.pt

Catarina Neves up201603169@fe.up.pt Marcelino Fernandes up201603358@fe.up.pt

Raquel Ribeiro up201603313@fe.up.pt Miguel Freitas up201603717@fe.up.pt

Rita Mendes up201603592@fe.up.pt

CO2-Tecnologia de Conversão 2/24

Resumo

Uma das estratégias para reduzir a emissão do CO2, consiste na sua captura e

armazenamento numa formação geológica. Contudo, este processo é muito exigente a nível

energético e, além do mais, pode ser causador de graves problemas de segurança. Assim,

são preferíveis as tecnologias de conversão química deste gás, por exemplo, em metanol e

ácido fórmico. Abordamos no presente trabalho a conversão baseada em processos

eletroquímicos, fotoquímicos, bioquímicos e termoquímicos.

A conversão do CO2 consiste na produção de compostos que constituem matérias-primas

para a produção de outros produtos químicos úteis. Esta transformação requer energia,

podendo ser fornecida como forma de luz, eletricidade ou energia química, através da ajuda

de catalisadores.

Figura 1- Processo esquemático de conversão do CO2.

Palavras-Chave

CO2, conversão, tecnologia industrial, fotoeletrocatálise, eletrólise, reação termoquímica,

ciclos redução/oxidação, valorização, bioquímica, luz solar, fotossíntese, catalisador,

semicondutor, banda de valência, banda de condução, hidrogenação

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Agradecimentos

Antes de iniciar este relatório sobre os diversos modos de conversão de CO2,

agradecemos a todos os docentes e não docentes da Faculdade de Engenharia da

Universidade do Porto (FEUP) que contribuíram, direta ou indiretamente, para a realização

do mesmo.

Desde já, agradecemos ao Professor João Bastos, toda a ajuda e saber científico que

nos disponibilizou durante a elaboração do presente relatório, sempre com grande simpatia e

profissionalismo.

Aqui, prestamos igualmente o nosso agradecimento à aluna Albertina Rios que,

juntamente com o professor, nos apoiou em tudo o que foi possível, esclarecendo-nos

algumas questões sobre a elaboração e apresentação do trabalho. Obrigada por toda a sua

disponibilidade.

Agradecemos também ao corpo docente e não docente por nos terem disponibilizado

recursos informáticos sem os quais não seria possível a realização deste trabalho, em

particular às orientadoras da Infoliteracia que nos indicaram o modo como podemos consultar

livros na biblioteca, tanto em papel como em modo digital, facilitando e enriquecendo a nossa

pesquisa de modo a tornar assim o nosso trabalho mais fiável, coeso e concreto.

Por fim um agradecimento muito especial a todos os elementos do grupo. De facto,

sem o trabalho e dedicação de cada um, não seria possível a concretização deste projeto,

que tem como propósito, integrar-nos na dinâmica de grupos, tanto a nível individual como na

organização e cooperação em grupo.

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Índice

Lista de figuras .................................................................................................................... 5

Lista de Tabelas .................................................................................................................. 5

1. Introdução ....................................................................................................................... 6

2. Tipos de Conversão ........................................................................................................ 7

2.1 Conversão Eletroquímica........................................................................................... 8

2.2. Conversão Fotoquímica ............................................................................................ 9

2.2.1 Redução fotocatalítica do CO2 ............................................................................ 9

2.2.3 Vantagens e desvantagens dos processos fotocatalíticos .............................. 11

2.2.4 Produção de metanol utilizando dióxido de titânio (TiO2) ................................ 12

2.2.4.1 Utilização do metanol: ................................................................................ 12

2.2.5 Produção de ácido fórmico ............................................................................... 13

2.3 Conversão Bioquímica ............................................................................................. 15

2.3.1 Considerações gerais ....................................................................................... 15

2.3.2 A Fotossíntese................................................................................................... 15

2.3.3 Produção do Etanol associado à conversão de CO2 ....................................... 16

2.3.4 Bioetanol, Biodiesel- o ciclo de conversão ....................................................... 18

2.3.5 Biogás- Considerações iniciais ......................................................................... 19

2.3.5.1- Biogás- utilização do CO2 ......................................................................... 20

2.3.5.2- Biofertilizante ............................................................................................. 21

2.4 Conversão Termoquímica........................................................................................ 21

3. Conclusões .................................................................................................................... 22

4. Referências bibliográficas ............................................................................................. 23

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Lista de figuras

Figura 1 - Atividade industrial como uma das principais causas do aumento da

concentração de CO2 ................................................................................................................. 6

Figura 2 – Conversão do CO2 através de fontes de energia renováveis ........................... 7

Figura 3 - Obtenção de produtos através da hidrogenação do CO2 (Atsushi and Jacinto

2014) ........................................................................................................................................... 7

Figura 4 – Representação de uma unidade de conversão do CO2 em combustível......... 9

Figura 5 - Passos elementares de um processo fotocatalítico (Ana, tefan, and

Hermenegildo 2015) ................................................................................................................. 10

Figura 6 – Reações de oxidação e redução que ocorrem através da fotocatálise do dióxido

de titânio ................................................................................................................................... 11

Figura 7- Redução fotocatalítica do CO2 através da utilização do semicondutor de dióxido

de titânio ................................................................................................................................... 11

Figura 8 - Produção de Metanol, derivado do Dióxido de Titânio .................................... 12

Figura 9 - Diferentes utilizações do metanol .................................................................... 13

Figura 10 - Produção do ácido fórmico............................................................................. 14

Figura 11 – Equação da fotossíntese/ processo de transformação do CO2.................... 16

Figura 12 – Fermentação alcoólica para produção de etanol .......................................... 17

Figura 13 – Processo de produção do biodiesel .............................................................. 18

Figura 14 – Degradação do lixo/emissão de CH4 e CO2 para a atmosfera ..................... 19

Figura 15 - Processo através do qual se forma o biofertilizante e o biogás .................... 20

Figura 16 - Produção de Biofertilizantes nos aterros sanitários ..................................... 21

Figura 17 - Conversão termoquímica do CO2 com auxílio dos ciclos Redox dos

Nanomateriais de Ferrite .......................................................................................................... 22

Lista de Tabelas

Tabela 1 - Produção de Metanol, derivado do Dióxido de Titânio……………………........14

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1. Introdução

Os hidrocarbonetos são, atualmente, a fonte de energia mais importante para a

atividade humana. Contudo, o seu uso excessivo tem agravado o aumento da concentração

dos gases de efeito de estufa, em particular, o dióxido de carbono. Este aumento considerável

de CO2 na atmosfera, é prejudicial à vida humana.

Assim, surgiu a necessidade de desenvolver estratégias, de modo a reduzir este

problema. Uma contribuição para a sua resolução poderá ser a conversão do CO2 em outros

químicos úteis para o ser humano.

Neste relatório dar-se-ão a conhecer alguns dos processos que utilizam o CO2,

transformando-o em produtos úteis, minimizando, ao mesmo tempo, o impacto ambiental que

este gás representa, no âmbito do aquecimento global.

Figura 1 - Atividade industrial como uma das principais causas do aumento da concentração de CO2

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2. Tipos de Conversão

Para um desenvolvimento sustentável do homem e do meio ambiente que o rodeia, a

dependência nos combustíveis fósseis deve ser reduzida; contudo, este problema não se

aplica às tecnologias de conversão do CO2. Efetivamente, a utilização de energias renováveis

é um requisito para a ativação do CO2. As energias renováveis, tais como a eólica, hídrica,

geotérmica e solar, podem ser convertidas em energia elétrica, que por sua vez, irá ser usada

na conversão do CO2, como demonstra a figura 3. Esta “facilidade de obtenção” de energia

elétrica, através de fontes renováveis, fazem da eletrocatálise, um mecanismo promissor da

conversão do CO2.

Figura 2 – Conversão do CO2 através de fontes de energia renováveis

Um processo catalítico muito conhecido na conversão de CO2 consiste na hidrogenação

do CO2 após a obtenção de H2 através da eletrólise da água. Assim, por este processo o CO2

pode ser usado para produzir álcoois, hidrocarbonetos (os quais são usados para fazer

combustíveis) e outros produtos químicos fundamentais, como demonstra a figura 3.(Atsushi

and Jacinto 2014)

Figura 3 - Obtenção de produtos através da hidrogenação do CO2 (Atsushi and Jacinto 2014)

Por outro lado, a luz solar, a energia renovável mais abundante no planeta terra, pode

ser usada diretamente na conversão do CO2. Este processo é semelhante ao processo de

fotossíntese, na qual há conversão do CO2 e H2O em químicos, através de reações

fotocatalíticas.

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2.1 Conversão Eletroquímica

A conversão eletroquímica é um dos processos mais populares de conversão de CO2

devido, sobretudo, à grande variedade de recursos energéticos. Este processo baseia-se nas

reações de oxidação-redução, na qual se gera uma corrente elétrica que leva à reação

química entre os reagentes.

No âmbito da conversão eletroquímica são exemplos de processos de conversão do CO2

a eletrólise e a eletrocatálise. John Bogild Hansen, da empresa europeia de catálise, e Haldor

Topsoe, com base em processos de eletrólise conseguiram converter cerca de 70% de

dióxido de carbono em biogás, com o intuito de reduzir a emissão deste gás para a atmosfera,

tanto na queima de combustíveis fósseis como até mesmo através da respiração.

A eletrólise funciona quando uma corrente elétrica é induzida a fim de haver uma reação

entre dois compostos químicos. Logo, após a decomposição destes, os produtos resultantes

poderão ser usados como combustíveis.

A Combustão reversa é outro processo de conversão do CO2 em combustível líquido que

permite diminuir a poluição dos derivados do petróleo substituindo este combustível, tornando

assim a atmosfera mais limpa e economizando o gasto do petróleo.

Jotheeswari Kothandaraman juntamente com alguns colegas da Universidade do Sul da

Califórnia, nos EUA, converteram CO2 em metanol seguindo um processo idealizado para, no

futuro, ser usado industrialmente. Este processo consiste em introduzir ar ambiente fazendo

borbulhar uma solução aquosa de pentaetilenohexamina (ou PEHA), utilizando um catalisador

para, sob pressão, obrigar o hidrogénio a ligar-se ao CO2. Posteriormente cerca de 79% do

CO2 converte-se em metanol por aquecimento da solução. Contudo o metanol fica misturado

com a água, pelo que, de seguida, se recorre à destilação para que seja possível separá-los

com facilidade. Mais tarde, o metanol será usado como combustível.

Vários aspetos impedem a maior utilidade deste processo. De facto, o catalisador usado

é o ródio (metal do grupo da platina, extremamente caro) que se desgasta apenas em cinco

ciclos de conversão do CO2 em metanol, o que tornaria este processo muito mais caro do que

a quantidade de metanol produzida.

CO2-Tecnologia de Conversão 9/24

Outro aspeto que torna mais difícil o processo é a quantidade de energia envolvida nesta

conversão. Com efeito, o processo funciona entre os 125 e os 165°C; Além do mais, a

concentração de CO2 na atmosfera é muito reduzida e este gás necessita de elevada

quantidade de energia para ser capturado. Para termos uma ideia da sua concentração,

somente 0,04% do ar atmosférico é CO2.

Contudo, devido ao avanço da tecnologia este processo tem vindo a apresentar

melhorias, no entanto podemos reduzir o consumo deste combustível substituindo-o por

recursos renováveis e menos poluentes.

Figura 4 – Representação de uma unidade de conversão do CO2 em combustível

Outro processo relaciona-se com as moléculas criadas pela Carbon Sciencesestas, que

possuem reduzidos custos de produção, permitindo que a catálise ocorra a baixas

temperaturas e pressões, necessitando de menos energia. O processo consiste numa série

de fases que agregam as partículas de hidrocarbonetos mais simples em elementos mais

complexos, criando assim uma variedade de produtos com diferentes fins.

2.2. Conversão Fotoquímica

2.2.1 Redução fotocatalítica do CO2

A fotocatálise tem como objetivo converter a luz solar em energia química. Isto pode ser

alcançado através do uso de um material sólido (fotocatalisador). A maioria dos

fotocatalisadores são materiais sólidos semicondutores que são caracterizados pela

existência de uma banda de valência e por uma banda de condução. Entre estas duas bandas

há a banda proibida (conjunto de níveis de energia não permitidos). As transições eletrónicas

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do nível de valência para o nível de condução podem ser promovidas através da absorção de

luz, desde que a energia usada para excitar os fotões para o nível de condução seja superior

à banda proibida do semicondutor. (Ana, tefan, and Hermenegildo 2015)

i) Absorção de luz

ii) Migração de um eletrão da banda de valência para a banda de condução

iii) Migração da carga para a superfície externa

iv) Reação à superfície externa do semicondutor dos eletrões (e−) e dos buracos (H+)

v) Combinação buraco/eletrão quer no local onde o fotão gerou separação de carga ou mais tarde após migração das

cargas

Figura 5 - Passos elementares de um processo fotocatalítico (Ana, tefan, and Hermenegildo 2015)

Como se pode verificar na figura 5, um par “eletrão-buraco” é gerado no fotocatalisador

sob a influência da luz. A energia incidente deve ser superior à da banda proibida a fim de

excitar o eletrão da banda de valência para a banda de condução. Contudo, os eletrões

podem-se recombinar e libertar a sua energia como forma de calor; assim, apenas uma

pequena quantidade deles poderá migrar à superfície do semicondutor para estabelecer

reações químicas.

Os “buracos e eletrões” formados são capazes de reduzir e oxidar outras substâncias,

como se pode ver nas figuras 6 e 7.(Ana, tefan, and Hermenegildo 2015)

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Este processo de transformação do CO2 foi pela primeira vez demonstrado por Inoue e a

sua equipa, em 1979. Desta reação surgiram ácido fórmico, formaldeído e metanol. Nesta

primeira abordagem, foram utilizados alguns fotocatalisadores, como WO3, TiO2, ZnO, CdS,

GaP e Sic, em solução aquosa sob o efeito da luz. Este método substituiu os ácidos

inorgânicos na produção industrial e revelou-se bastante potencial.

2.2.3 Vantagens e desvantagens dos processos fotocatalíticos

A foto redução do CO2 tem como vantagem o facto de a fonte de energia, neste caso a

luz solar, ser ilimitada. Embora os painéis fotovoltaicos possam armazenar a energia solar

como eletricidade, não é fácil de armazenar e usar como energia química. A foto redução do

CO2 tem grandes vantagens em relação às plantas, visto que não é necessário cuidar do

crescimento e manutenção de um sistema vivo. Em teoria, a transformação da energia solar

para energia química por um catalisador deveria ser mais eficiente do que a realizada por um

organismo vivo. Além do mais, a fotoredução do CO2 não está dependente das condições

climáticas.

Contudo, o processo de conversão fotocatalítico ainda apresenta algumas limitações.

Com efeito, a captura da luz solar requer uma área de terreno muito grande e a construção

deste tipo de sistema pode ser extremamente dispendiosa. Por outro lado, a intensidade da

luz solar que incide no globo terrestre depende da localização geográfica assim como das

condições climáticas.

O processo de fotoredução do CO2 deve ser melhorado juntamente com outras

Figura 7- Redução fotocatalítica do CO2

através da utilização do semicondutor de

dióxido de titânio

Figura 6 – Reações de oxidação e

redução que ocorrem através da

fotocatálise do dióxido de titânio

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tecnologias, tais como o desenvolvimento de coletores de energia solar. De facto, é necessário

grande esforço por parte dos engenheiros e cientistas para fazer da conversão do CO2 um

processo competitivo, isto é, ao nível da fotossíntese natural. (Ana, tefan, and Hermenegildo

2015)

2.2.4 Produção de metanol utilizando dióxido de titânio (TiO2)

TiO2 é um semicondutor muito usado na fotocatálise, sendo utilizado na degradação de

poluentes, produção de lixívia, entre outros. Os primeiros estudos realizados por Fujishima,

Honda et al. demonstraram a sua aplicabilidade para a redução do CO2, sob radiação UV.

Este metal é utilizado devido a várias razões: é barato; não é tóxico; é constituído por

elementos abundantes, e é resistente à corrosão.

Como se pode ver na figura 5, o processo de conversão do CO2 inicia-se apenas com

dióxido de titânio, que tem como função absorver o dióxido de carbono. Após esta etapa,

origina- se formato (H2COO) através da receção de um eletrão e da adição de um hidrogénio.

Figura 8 - Produção de Metanol, derivado do Dióxido de Titânio

2.2.4.1 Utilização do metanol:

Aproximadamente 70% do metanol produzido no mundo é usado em sínteses químicas,

nomeadamente as especificadas no gráfico seguinte.

O metanol é, ainda, um substituto promissor para os combustíveis fósseis, uma vez que

estes estão rapidamente a escassear e o seu custo tornou-se demasiado elevado para a sua

CO2-Tecnologia de Conversão 13/24

utilização como combustível.

O baixo ponto de solidificação do metanol e a sua miscibilidade com a água permitem que

seja utilizado nos sistemas de refrigeração, bem como anticongelante em circuitos de

aquecimento e de arrefecimento.

Figura 9 - Diferentes utilizações do metanol

2.2.5 Produção de ácido fórmico

A hidrogenação (reação química entre o hidrogénio molecular com outro composto) do

dióxido de carbono em álcool produz ácido fórmico, num ambiente quase sem água. Neste

processo, o RuCl2(PTA)4 ou outro composto contendo Ru é utilizado como catalisador e outro

agente serve para fazer com que a reação seja termodinamicamente favorável. Esta

tecnologia foi introduzida pela BP Chemicals nos anos 80 e foi desenvolvida pela BASF.

A reação ocorre numa mistura de aminas e álcoois a 50-70 ° C e 10-12 MPa. Adiciona-

se um pouco de água para facilitar a separação de fases. O complexo de ácido-amina fórmico

é termicamente dissociado a 150-185 ° C.

A figura 10 esquematiza a produção do ácido fórmico.

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Figura 10 - Produção do ácido fórmico

A conversão de CO2 em ácido fórmico é muito vantajoso visto ter diversas aplicações,

apresentadas na tabela seguinte (Tabela 1).

Tabela 1- Diversas utilizações do ácido fórmico

Silagem e alimentação animal 27%

Couro e curtimento 22%

Produtos farmacêuticos e alimentares 14%

Indústria têxtil 9%

Borracha 7%

Fluídos de perfuração 4%

Diversos 17%

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2.3 Conversão Bioquímica

2.3.1 Considerações gerais

Uma das formas de conversão do gás dióxido de carbono em produtos rentáveis para

sociedade consiste no processo bioquímico de produção do etanol e bioetanol. Há muitas

matérias primas que permitem produzir o etanol, tais como a beterraba, o milho, e a cana de

açúcar. Por outro lado, o bioetanol pode ser produzido através de microalgas. Ambos os

processos ocorrem apor fermentação. Todo o processo de fabricação destes biocombustíveis

tem início no processo biológico da fotossíntese, passando depois por processos químicos de

obtenção do produto desejado. As etapas químicas e físicas envolvem um pré-tratamento,

fermentação, e destilação até chegar, finalmente, ao produto final citado.

2.3.2 A Fotossíntese

É necessária uma breve referência à biologia botânica para que se entenda o início do

processo da conversão do dióxido de carbono até o seu destino final. O CO2 é destinado para

a produção do etanol ou bioetanol; o excedente do CO2 deste processo bioquímico pode ser

utilizado para reiniciar o ciclo da própria produção desses componentes ou então, pode ser

aplicado na produção do biodiesel. A conversão do CO2 ocorre, de uma forma sucintamente

explicada, na fase escura da fotossíntese. O gás captado da atmosfera é integrado ao Ciclo

de Calvin pela enzima ribulose-1,5-bisfosfato carboxilase oxigenasse (RuBisCO), a qual fixa

o CO2 à ribulose, dando continuidade ao ciclo. No final deste processo, a cadeia polimérica

em excesso é armazenada na forma de amido (glicose), como se pode ver na figura 11. [1]

Após este processo, o CO2 que está armazenado em forma de amido é destinado a

inúmeros processos, entre os quais a produção do bioetanol.

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Figura 11 – Equação da fotossíntese/ processo de transformação do CO2

2.3.3 Produção do Etanol associado à conversão de CO2

Em termos gerais, o processo de bioprodução de etanol pode ser resumido da seguinte

forma: a matéria-prima, é submetida a um pré-tratamento ou uma adequação (física, química

ou enzimática); deste modo consegue-se a libertação dos carbohidratos na sua forma

monomérica, sendo assim disponibilizados para a realização da fermentação alcoólica. Esta

ocorre em condições anaeróbias, sendo realizada através de leveduras do género

Saccharomyces, sendo a mais comum a da espécie Saccharomyces cerevisiae. (Leal, 2004;

Somavilla & Gomes Neto, 2005). [2]

Resumidamente, pode-se dizer que o caldo da cana que contém sacarose, é convertido

por hidrólise, em glicose e frutose, as quais são então fermentadas em etanol e CO2.

CO2-Tecnologia de Conversão 17/24

Figura 12 – Fermentação alcoólica para produção de etanol

Apesar do dióxido de carbono ter sido convertido parcialmente em etanol, visto que o

processo de fermentação liberta parte do gás que havia sido incorporado pelo Ciclo de Calvin

na estrutura da glicose, este entra num ciclo de reaproveitamento.

De facto, o gás é convertido tanto pelas plantas e microalgas através da fotossíntese,

assim como na indústria. Efetivamente, o CO2 pode ser aplicado na efervescência de

refrigerantes, cervejas e vinho, bem como no processo de congelação dos alimentos. [3]

Como exemplo mais concreto das possíveis transformações deste gás, uma pesquisa

conduzida pela Faculdade de Ciências Farmacêuticas (FCF) da Universidade de São Paulo

(USP) mostrou que o CO2 pode ser reaproveitado para o cultivo de microrganismos

fotossintetizantes, como algas e cianobactérias, com a possibilidade de serem empregados

como matéria-prima em vários processos produtivos nas indústrias de alimentos, energia,

medicamentos e cosméticos. Por exemplo, a Spirulina platensis, uma cianobactéria, pode ser

utilizada como complemento alimentar, visto que é uma fonte de proteínas e vitaminas.

CO2-Tecnologia de Conversão 18/24

Estes microrganismos também podem ser utilizados como pigmento, pois geram corantes

naturais, como clorofila e ficocianina. Os microrganismos fotossintetizantes possuem ainda

altos teores de ácidos graxos e poderiam colaborar na produção de biodiesel – já existem

pesquisas em vários países sobre a obtenção de biodiesel a partir de microalgas. O estudo

da USP mostrou que o gás produzido no reator de fermentação alcoólica pode ser injetado

por meio de borbulhamento diretamente noutros reatores onde as microalgas e cianobactérias

crescem. [4]

2.3.4 Bioetanol, Biodiesel- o ciclo de conversão

As microalgas são pequenos organismos fotossintéticos que se encontram em água

salgada ou doce. Embora o mecanismo fotossintético seja semelhante ao das plantas

superiores, a ausência de estruturas como o caule e folhas, e o facto de se encontrarem

submersas em água facilita o acesso ao dióxido de carbono e a nutrientes, conferindo uma

maior eficiência na conversão da energia solar em biomassa (Schenk et al., 2008).

As microalgas na sua totalidade de biomassa podem ser utilizadas para o fabrico de

biodiesel e bioetanol simultaneamente. Após a extração dos lipídios para produção de

biodiesel, os hidratos de carbono remanescentes são fermentados. Assim há uma melhor

otimização de todos os componentes que a alga tem a oferecer. [5]

O processo acaba por gerar o bioetanol e o CO2. Já o biodiesel é atingido através de

uma transesterificação na qual o CO2 é inserido, o que torna assim o aproveitamento de todo

o CO2 eliminado por todos os processos. [6]

Figura 13 – Processo de produção do biodiesel

Por fim, o dióxido de carbono que resulta de todo o processo de fermentação, é

reaproveitado, alimentando o sistema fechado da biomassa representado pela figura 13.

Conclui-se então que o processo combinado de produção de biodiesel e bioetanol é uma fonte

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viável de conversão absoluta de dióxido de carbono, em produtos fundamentais da atualidade.

2.3.5 Biogás- Considerações iniciais

Atualmente, o consumo humano, leva a muita produção de lixo e resíduos, que se têm

intensificado. Com a deposição destes resíduos em locais inapropriados e através da má

canalização do esgoto é possível que estes se depositem, dando início a um processo

bioquímico de decomposição anaeróbia que faz com que seja emitido para o ar atmosférico

grandes concentrações de dióxido de carbono e metano.

Em alguns países cujo o índice de saneamento básico é muito baixo e pouco

desenvolvido, a acumulação de resíduos urbanos é geradora deste fenómeno de libertação

do dióxido de carbono.

Visando tal circunstância, o dióxido de carbono e o metano podem ser reaproveitados, de

forma total, para produção de biogás, que dependendo da sua pureza pode ser destinado a

produção de energia.

Note-se que o processo pode ser feito de duas maneiras diferentes, sendo elas em aterros

sanitários ou em biogeradores, nas quais as questões ambientais não preponderam sobre o

meio e o processo se torna mais viável.

Figura 14 – Degradação do lixo/emissão de CH4 e CO2 para a atmosfera

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2.3.5.1- Biogás- utilização do CO2

O biogás é uma mistura gasosa combustível, composta por cerca de 60% de metano, 35%

de dióxido de carbono e 5% de uma mistura de hidrogénio, nitrogénio, amónio, ácido sulfídrico,

monóxido de carbono, aminas voláteis e oxigénio (WEREKO-BROBBY; HAGEN, 2000)

produzida através da digestão anaeróbia (processo fermentativo que tem como finalidade a

remoção de matéria orgânica, a formação de biogás e a produção de biofertilizantes ricos em

nutrientes).

A figura 15 demonstra o processo de obtenção do biogás.

Figura 15 - Processo através do qual se forma o biofertilizante e o biogás

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Quando a digestão anaeróbia é efetuada em biodigestores construídos especialmente

para esse efeito, a mistura gasosa produzida pode ser usada como combustível. Esse

combustível irá deixar como resíduo um lodo que, devido aos seus constituintes, se torna num

excelente fertilizante, cuja composição depende das características do resíduo e das

condições de funcionamento do processo de digestão. [RITA COSTA – tese mestrado]

2.3.5.2- Biofertilizante

O biofertilizante é considerado um produto final de toda reação, e não somente um

subproduto de grande importância para a agricultura. Em geral possui alta concentração de

nitrogénio e baixa concentração de carbono, fatores provenientes da biodigestão ocorrida

dentro da biodigestão.

Figura 16 - Produção de Biofertilizantes nos aterros sanitários

2.4 Conversão Termoquímica

A Conversão Termoquímica consiste na transformação de compostos, a elevadas

temperaturas, sendo que este processo apresenta uma taxa de conversão elevada.

Através do CO2 abundante na atmosfera, consegue-se desdobrar esta molécula em CO

(Monóxido de Carbono), sendo este composto um dos principais constituintes dos

combustíveis à base de hidrocarbonetos. Além da produção de combustíveis, consegue-se

produzir Etanol e outros produtos, com o auxílio a microorganismos. Note-se que esta

transformação utiliza, normalmente, açúcares, nomeadamente a glicose, sendo mais rentável

este processo através do uso do CO.

Deste modo, além da produção de produtos benéficos para o ser humano, ocorrerá uma

diminuição da concentração de CO2 no ar.

CO2-Tecnologia de Conversão 22/24

Esta reação ocorre à base de reações de Redução/Oxidação de catalisadores,

transformando ao longo do processo o CO2 em CO. Desta forma utiliza-se a Perovskita

(CaTiO3), em proporções não estequiométricas (de modo a “captar” melhor os oxigênios) ou

Nanomateriais de Ferrite (Ni(x)Fe(3-x)O(4)) sendo o produto final de ambas as reações o CO.

Nestas reações, as temperaturas variam entre os 1000ºC e os 1400ºC.

Figura 17 - Conversão termoquímica do CO2 com auxílio dos ciclos Redox dos Nanomateriais de

Ferrite

3. Conclusões

Com este relatório pretendeu-se mostrar algumas formas de diminuir a quantidade de

CO2 existente na atmosfera, através de algumas tecnologias de conversão deste composto.

Devido à enorme quantidade de CO2 produzida anualmente, estas tecnologias são

particularmente atrativas. De facto, além de poderem eliminar uma percentagem de dióxido

de carbono da atmosfera, também podem transformar este composto em novos produtos.

Embora o dióxido de carbono seja uma molécula muito estável e, consequentemente, os

processos de conversão lentos, o potencial de transformação química desta substância é

imenso. Ainda que o seu desempenho seja questionável, a tecnologia atual permite a

conversão em produtos químicos convencionais, polímeros, combustíveis...Além do mais,

este processo pode ser aplicado em grande escala, o que é relativamente vantajoso.

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