Purificação de biogás usando líquidos iónicos como absorvente

Abstract

Este trabalho visa a purificação de biogás utilizando os líquidos iónicos como absorventes. Após a produção do biogás este apresenta algumas impurezas que necessitam ser removidas, de modo a transformá-lo num produto de valor acrescentado. Para tal, foi selecionado um potencial líquido iónico para o estudo da remoção dessas impurezas. Experimentalmente foi usada uma nova célula de alta pressão para medir a pressão de equilíbrio dos sistemas, isto é, a pressão mínima à qual o gás solubiliza no líquido. Inicialmente validou-se a célula de alta pressão com o sistema de CO2 com o líquido iónico Dicianamida de 1-Butil-3-Metilimidazólio ([C4mim][N(CN)2]). Uma vez que a célula, o método e a metodologia se encontravam validados foram medidos os sistemas Dicianamida de 1-Butil-3-Metilimidazólio ([C4mim][N(CN)2]) com azoto e óxido nitroso. Numa fase final foram calculadas as seletividades dos gases e demonstrou-se a viabilidade do uso do líquido iónico estudado como potencial solvente em processos de purificação. A existência de dados de solubilidade de dióxido de carbono em solventes pouco ou não voláteis é muito importante para aplicações tanto industriais como laboratoriais, nessa sequência foi utilizada uma correlação desenvolvida recentemente para prever a solubilidade do CO2 em óleos vegetais, alcanos, silicones e líquidos iónicos. A correlação ajustou bem todos os dados exceto no caso dos silicones.

The aim of this work is the study of biogas purification through the use of ionic liquids as absorbents. After the biogas production it has some impurities that need to be removed to become a value added product. One ionic liquid was selected to study the removal of those impurities, 1-butyl-3-methylimidazolium dicyanamide ([C4mim][N(CN)2]). In the experimental section we used one new high pressure cell with the purpose to measure the equilibrium pressure of ionic liquid + gas systems. The equilibrium pressure occurs when the last bubble of gas solubilizes in the liquid. Initially the high pressure cell was validated by measuring the system CO2 + [C4mim][N(CN)2], whose data is available in literature. Once the method and methodology were validated, the systems [C4mim][N(CN)2] + nitrogen and [C4mim][N(CN)2] + nitrous oxide were measured. Finally, the viability of using the studied ionic liquid as a potential absorbent was verified through its CO2/N2 and CO2/N2O selectivities. The data of carbon dioxide solubility in solvents of low volatility or nonvolatile is highly relevant for many technological applications, like laboratory and industrial applications. For this purpose, a correlation recently developed to study the CO2 solubility in non-volatile solvents was tested and extended to vegetal oils, alkanes, orthosilicates and recent ionic liquids data. This correlation have shown good results for all systems except for orthosilicates.