Impressão 3D de Estruturas Adsorventes Híbridas de Zeólito 13X/Carvão Ativado e Zeólito 13X/Grafite

A queima de combustíveis fósseis liberta enormes quantidades de CO2 para a atmosfera, prejudicando o ambiente. Várias abordagens são consideradas para combater as emissões antropogénicas de CO2, incluindo a sua captura para armazenamento ou reutilização (CCS ou CCU). Os processos de Electric Swing Adsorption (ESA) constituem uma opção para realizar a captura de CO2 dos gases de combustão. Nesta dissertação, estuda-se a aplicação de técnicas inovadoras de impressão 3D para preparação de estruturas adsorventes para captura de CO2. Como a captura de CO2 por ESA depende da utilização de materiais eletricamente condutores com alta capacidade de adsorção de CO2, neste trabalho, estruturas de adsorção híbridas compostas por iguais frações de massa de zeólito 13X/carvão (Zeo-AC 3D) e zeólito 13X/ grafite (Zeo-G 3D) foram produzidos. Além disso, monólitos compostos apenas por carvão ativado (CA 3D), zeólito 13X (Zeo 3D) e grafite (G 3D) foram produzidos. Os materiais estruturados obtidos foram caracterizados por análise termogravimétrica, adsorção de azoto a 77 K, porosimetria de mercúrio e microscopia eletrónica de varrimento. As análises mostraram que os monólitos impressos apresentaram menor volume de poros e área superficial que os pós originais (perdas de 21 a 28% para as amostras Zeo 3D e Zeo-G 3D e 4 a 13% para as amostras CA 3D e Zeo-CA 3D). O equilíbrio de adsorção de CO2 a 303 K mostrou que a amostra do Zeo 3D apresenta maior capacidade de adsorção a 0,15 bar, seguida por Zeo-CA 3D, Zeo-G 3D, AC 3D e G 3D. O potencial de Zeo-CA 3D e Zeo-G 3D para aplicação em processos ESA foi avaliado através do estudo da capacidade líquida de adsorção a 0,15 bar, com uma variação de temperatura entre 303 K (adsorção) e 373 K (dessorção). Ambos os materiais apresentaram resultados semelhantes 1,02 (Zeo-G 3D) e 1,03 mol/kg (Zeo-AC 3D). Os resultados do aquecimento de Joule demonstraram que uma amostra Zeo-G 3D (1,12 g) pode ser aquecida rapidamente, a uma taxa de 150 K/min, até aproximadamente 403 K, aplicando uma corrente elétrica de 0,5 A