Potencial de economia de energia e custos da captura e conversão combinadas de carbono: um projeto pioneiro de um conceito de intensificação de processo aproveitando o CeO2 como um materials de dupla funcionalidade

Materiais que podem catalisar a conversão de dióxido de carbono (CO2) em produtos químicos estão ganhando cada vez mais atenção. Porém, o alto consumo de energia para captura de CO2 dificulta a aplicação comercial de tais materiais. Para superar essa lacuna, propomos aqui um conceito de processo intensificado denominado captura e conversão combinada de carbono (quad-C). Neste conceito, o CO2 capturado é fornecido perfeitamente para a reação subsequente, sem a necessidade de preparar CO2 purificado. Este conceito pode ser concretizado, por exemplo, aproveitando um materials capaz de adsorver CO2 de uma mistura de gases, como gases de combustão e ar, ao mesmo tempo que catalisa a conversão de CO2 quando o reagente é fornecido sob condições apropriadas. O óxido de cério (CeO2) é um dos materiais mais promissores que exibem funções duplas para captura e conversão de carbono. Apresentamos o conceito quad-C instanciado como uma coluna empacotada que funciona como dispositivo de captura de carbono e reator de conversão de carbono, por sua vez, para a produção de derivados orgânicos de ureia. O potencial de economia de energia do processo quad-C é explorado incorporando os dados de estudos experimentais quad-C de última geração usando etilenodiamina (EDA) para produzir 2-imidazolidinona (etilenoureia, UE). A intensificação do processo através do quad-C pode reduzir o consumo de energia e aumentar a viabilidade económica da captura de CO2, enquanto o potencial de poupança de energia para a produção da UE depende da taxa de reciclagem do líquido rico na UE. O potencial de economia de energia do processo quad-C pode ser ainda melhorado pela incorporação de várias estratégias, como secagem ao ar e redução de líquidos EDA.