.webp "MOF para Captura de CO₂: Co-adsorção em Condições Úmidas - Estudo de Caso")
O avanço das tecnologias de captura de carbono é essencial para reduzir as emissões industriais e atingir as metas do Acordo de Paris. Neste estudo, um metal-organic framework (MOF) desenvolvido pela novoMOF AG demonstrou excelente desempenho na captura de CO₂ mesmo em ambientes com alta umidade — um desafio comum na captura pós-combustão.
Utilizando os equipamentos DVS Carbon e BTA Frontier da Surface Measurement Systems, o estudo analisou a co-adsorção de dióxido de carbono e vapor de água de forma precisa e realista, abrindo caminho para novas soluções sustentáveis em materiais de captura de gases.
O Desafio da Captura de CO₂ em Ambientes Úmidos
A umidade é um dos principais obstáculos para tecnologias de captura de carbono. Ela interfere na adsorção do CO₂, reduzindo a eficiência de muitos materiais. Os MOFs (metal-organic frameworks) surgem como uma alternativa promissora, graças à sua estrutura porosa e estabilidade química.
O MOF analisado no estudo demonstrou alta capacidade de adsorção de CO₂ e estabilidade após múltiplos ciclos, mesmo sob 50% de umidade relativa. Isso o torna ideal para aplicações industriais de pós-combustão.
Metodologia Utilizada
As amostras em pó foram avaliadas com o DVS Carbon para determinar a adsorção gravimétrica de CO₂ e H₂O, enquanto a versão peletizada foi analisada com o BTA Frontier para testes dinâmicos de co-adsorção. As medições ocorreram entre 14 °C e 40 °C, simulando condições reais de gases industriais.
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fig1-dvs-carbon-bta-frontier- Alta precisão térmica: ±0,01 °C;
- Sensibilidade de pesagem: 0,01 μg;
- Fluxo total: 200 sccm com mistura controlada de N₂, CO₂ e vapor de H₂O.
Resultados Principais do MOF para Captura de CO₂
Os resultados mostraram excelente desempenho do MOF, com rápida cinética de adsorção e alta estabilidade em múltiplos ciclos. Abaixo, os destaques numéricos:
- 18,71 wt% de CO₂ a 25 °C e 0,95 bar;
- 9,28 wt% a 15 vol% CO₂ (condições industriais típicas);
- Energia de adsorção entre 38,6 e 42,1 kJ/mol — ideal para regeneração eficiente;
- Estabilidade após 10 ciclos de adsorção e dessorção.
Além da análise de CO₂, o comportamento do material frente à umidade foi examinado com o DVS Carbon. O gráfico abaixo mostra a sorção de H₂O em diferentes temperaturas, evidenciando a estabilidade do MOF em ambientes úmidos.
Figura 3. Isotermas de sorção de H₂O revelando baixa absorção de água e estabilidade térmica. fig3-sorcao-h2o
Mesmo sob 40% de umidade, o MOF manteve desempenho constante e sem competição entre CO₂ e H₂O, indicando um comportamento de adsorção não interativo — característica rara e vantajosa em processos industriais.
Co-adsorção e Análise Breakthrough
O BTA Frontier confirmou que o MOF retém simultaneamente CO₂ e H₂O sem perda significativa de desempenho. Durante os testes, a co-adsorção apresentou 11,25 wt% de massa total, sem substituição competitiva entre os gases. Isso indica que o material pode operar de forma estável em correntes gasosas úmidas, sem necessidade de desumidificação prévia.
Comparativo com Materiais de Referência
Comparado a outros sorventes, como CALF-203 e MUF-166, o novo MOF apresentou maior capacidade de captura e regeneração, mantendo desempenho superior mesmo sob 75% RH, condição que geralmente degrada materiais convencionais.
Impacto Ambiental e Tecnológico
Combinando as tecnologias DVS Carbon e BTA Frontier, o estudo possibilitou medições precisas e aceleradas para desenvolvimento de materiais avançados de captura de CO₂. Essa abordagem integrada é fundamental para acelerar soluções de mitigação climática e transição para uma economia de baixo carbono.
O estudo reforça que MOFs com estabilidade frente à umidade são peças-chave para a próxima geração de tecnologias de captura de carbono sustentável.
Conclusão
O MOF desenvolvido pela novoMOF provou ser altamente eficiente na captura de CO₂ em fluxos úmidos, mantendo capacidade e estabilidade excepcionais. A combinação dos instrumentos DVS Carbon e BTA Frontier oferece um método completo para avaliação de sorventes, contribuindo diretamente para o avanço das tecnologias de captura de carbono.
Perguntas Frequentes (FAQ)
O que é um MOF?
MOF (Metal–Organic Framework) é um material cristalino altamente poroso formado por íons metálicos e ligantes orgânicos, usado para capturar e armazenar gases como CO₂.
Por que estudar a co-adsorção de CO₂ e H₂O?
Porque o vapor de água interfere na captura de CO₂ em processos reais. Entender esse comportamento é essencial para desenvolver materiais eficientes sob condições úmidas.
O que diferencia o DVS Carbon e o BTA Frontier?
O DVS Carbon mede a adsorção gravimétrica com alta precisão, enquanto o BTA Frontier simula fluxos gasosos reais, avaliando o desempenho dinâmico de sorventes.
Este MOF pode ser usado em larga escala?
Sim. O material mostrou estabilidade e desempenho compatíveis com aplicações industriais de pós-combustão.
Qual é o benefício ambiental desse tipo de estudo?
Ele contribui para o desenvolvimento de tecnologias que reduzem emissões de CO₂, apoiando metas globais de sustentabilidade e mitigação do aquecimento climático.
Quem realizou o estudo?
O trabalho foi conduzido pela Surface Measurement Systems Ltd. em colaboração com a novoMOF AG, utilizando os equipamentos DVS Carbon e BTA Frontier.
