Desenvolvimento de materiais carbonosos porosos a partir de precursores naturais para captura de CO2
| dc.contributor.advisor1 | Freitas, Jair Carlos Checon de | |
| dc.contributor.advisor1ID | https://orcid.org/0000-0002-4474-2474 | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/3074997830683878 | |
| dc.contributor.author | Garcia, Emily Fabre | |
| dc.contributor.authorID | https://orcid.org/0009-0003-0730-9924 | |
| dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/5881029312815265 | |
| dc.contributor.referee1 | Chinelatto Júnior, Luiz Silvino | |
| dc.contributor.referee1ID | https://orcid.org/0000-0002-0974-0465 | |
| dc.contributor.referee1Lattes | http://lattes.cnpq.br/8008284454162318 | |
| dc.contributor.referee2 | Emmerich, Francisco Guilherme | |
| dc.contributor.referee2ID | https://orcid.org/0000-0003-0470-2854 | |
| dc.contributor.referee2Lattes | http://lattes.cnpq.br/0914292768585767 | |
| dc.date.accessioned | 2025-07-24T17:26:11Z | |
| dc.date.available | 2025-07-24T17:26:11Z | |
| dc.date.issued | 2025-05-30 | |
| dc.description.abstract | Carbon dioxide (CO2) is one of the main greenhouse gases. The increase in anthropogenic activities results in higher CO2 emissions into the atmosphere, causing global warming. Carbon capture and storage are technologies capable of reducing atmospheric CO2 levels, contributing to mitigate the problems caused by global warming. Biochars have been widely investigated as adsorbents for CO2 capture due to their low cost and wide availability. However, research into CO2 capture followed by storage using biochars is still limited. Therefore, this work aimed to investigate the capture and storage of CO2 in physically activated biochars derived from coconut endocarp and chemically modified with calcium (Ca); for comparison, other biochars prepared from different precursors (such as coffee straw and babassu endocarp) and also modified with magnesium (Mg) were also investigated. The adsorption and carbonation performances were evaluated at different temperatures and humidity conditions. All the biochars analyzed were efficient at adsorbing CO2 at temperatures close to room temperature; the analyses carried out on the biochars derived from coconut endocarp showed that the adsorption capacity decreased progressively with increasing temperature. Among the samples derived from the endocarp of Cocos nucifera L. and babaçu coconut, and modified with Ca, the biochar with the lowest Ca content (3.5 %) had the highest specific surface area (577 m2/g) and the highest adsorption capacity (46.1 mg/g). The adsorption kinetics were evaluated using three kinetic models, with the Avrami model showing the best fit to the experimental data. Heat treatment at 510 ºC led to the formation of CaCO3 particles deposited throughout the porous structure of the biochar; the sample with the highest Ca content (23.9 %) and the lowest specific surface area (242 m2/g) showed the highest carbonation capacity. The carbonation of biochar modified with Ca was also affected by humidity, being significantly faster at room temperature in humid environments than in dry environments. The results of this study showed that Ca-modified coconut endocarp derived biocarbons are hybrid adsorbents capable of adsorbing and storing CO2 in the form of carbonates, and could serve as a sustainable alternative to help achieve the targets set by the Paris Agreement. | |
| dc.description.resumo | O dióxido de carbono (CO2) é um dos principais gases do efeito estufa. O aumento de atividades antrópicas resulta em maiores emissões de CO2 na atmosfera, provocando o aquecimento global. A captura e o sequestro de carbono são tecnologias capazes de reduzir os níveis de CO2 atmosférico, contribuindo para mitigar os problemas causados pelo aquecimento global. Os biocarvões têm sido amplamente investigados como adsorventes para a captura de CO2 devido ao seu baixo custo e grande disponibilidade. No entanto, as investigações sobre a captura de CO2 seguida por armazenamento utilizando biocarvões ainda são limitadas. Assim, este trabalho teve como objetivo investigar a captura e o armazenamento de CO2 em biocarvões ativados fisicamente derivados do endocarpo de coco e quimicamente modificados com cálcio (Ca); para comparação, foram também investigados outros biocarvões, preparados a partir de diferentes precursores (como palha de café e endocarpo de babaçu) e também modificados com magnésio (Mg). Os desempenhos de adsorção e carbonatação foram avaliados em diferentes temperaturas e condições de umidade. Todos os biocarvões analisados foram eficientes para adsorção de CO2 em temperaturas próximas da temperatura ambiente; as análises realizadas com os biocarvões derivados do endocarpo de coco mostraram que a capacidade de adsorção diminuiu progressivamente com o aumento da temperatura. Dentre as amostras derivadas do endocarpo de Cocos nucifera L. e de coco babaçu, e modificadas com Ca, o biocarvão com o menor teor de Ca (3,5 %) apresentou a maior área superficial específica (577 m2/g) e a maior capacidade de adsorção (46,1 mg/g). A cinética de adsorção foi avaliada utilizando três modelos cinéticos, com o modelo de Avrami apresentando o melhor ajuste aos dados experimentais. O tratamento térmico a 510 ºC levou à formação de partículas de CaCO3 depositadas em toda a estrutura porosa do biocarvão; a amostra com o maior teor de Ca (23,9 %) e a menor área superficial específica (242 m2/g) apresentou a maior capacidade de carbonatação. A carbonatação dos biocarvões modificados com Ca também foi afetada pela umidade, sendo significativamente mais rápida em temperatura ambiente em ambientes úmidos do que em ambientes secos. Os resultados deste estudo demonstraram que os biocarvões derivados do endocarpo de coco modificados com Ca são adsorventes híbridos capazes de adsorver e armazenar o CO2 na forma de carbonatos, podendo servir como uma alternativa sustentável ajudar a alcançar as metas estabelecidas pelo Acordo de Paris. | |
| dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | |
| dc.format | Text | |
| dc.identifier.uri | http://repositorio.ufes.br/handle/10/19932 | |
| dc.language | por | |
| dc.publisher | Universidade Federal do Espírito Santo | |
| dc.publisher.country | BR | |
| dc.publisher.course | Mestrado em Química | |
| dc.publisher.department | Centro de Ciências Exatas | |
| dc.publisher.initials | UFES | |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Química | |
| dc.rights | open access | |
| dc.subject | Adsorção de CO2 | |
| dc.subject | Análise cinética | |
| dc.subject | Endocarpo de coco | |
| dc.subject.cnpq | Química | |
| dc.title | Desenvolvimento de materiais carbonosos porosos a partir de precursores naturais para captura de CO2 | |
| dc.title.alternative | Development of porous carbon materials from natural precursors for CO2 capture | |
| dc.type | masterThesis |