Technical, economic and environmental performance of formic acid production from carbon dioxide (2022)
- Authors:
- Autor USP: LOPES, JOÃO VITOR MONTEIRO - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PQI
- Subjects: DIÓXIDO DE CARBONO; HIDROGÊNIO; SIMULAÇÃO
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: Implementar inovações como a captura e utilização de carbono para a produção de produtos químicos requer uma abordagem sistemática para garantir a competitividade com os processos convencionais e a capacidade de reduzir as emissões de dióxido de carbono (CO2). A hidrogenação de CO2 é uma rota potencial para produzir combustíveis sintéticos e produtos químicos de valor agregado, mas como é um processo de demanda energética elevada, seus custos e o impacto de mitigação precisam ser minuciosamente avaliados, considerando as fontes das matérias-primas utilizadas e seus desempenhos técnico, econômico e ambiental. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho é avaliar a produção de ácido fórmico por hidrogenação de CO2 como método potencial de mitigação de emissões de CO2. A pesquisa foi desenvolvida nas seguintes etapas: (i) estudo de fontes de CO2 e hidrogênio (H2) para identificar combinações que resultem em processos de hidrogenação de CO2 mais sustentáveis; (ii) modelagem e simulação das rotas selecionadas para obtenção dos balanços de massa e energia e condições operacionais do processo e; (iii) análise técnico-econômica e ambiental dos processos de produção de ácido fórmico. Resultados com base em análise de decisão multicritérios sugeriram o uso de dióxido de carbono oriundos de indústrias siderúrgicas e da produção de óxido de etileno combinados com hidrogênio provenientes do gás de coque e da produção de etileno, respectivamente, como potencialmente mais sustentáveis do que outras combinações de fontes de matérias-primas avaliadas. O processo convencional para produção de ácido fórmico e uma rota inovativa foram simulados no Aspen Plus, considerando as combinações de fontes de CO2 e H2 definidas. No geral, a rota inovativa custa cerca de 30% a mais que a convencional e emite45% menos CO2, e ambas consomem aproximadamente a mesma quantidade de energia, mas de diferentes tipos. A análise de rentabilidade mostrou que seriam necessários, no mínimo, US$ 5 em créditos de carbono por tonelada de CO2 evitado para que o processo inovador atinja o breakeven ao longo da vida útil da planta e US$ 182 para torná-lo competitivo em comparação com a rota convencional.
- Imprenta:
- Data da defesa: 19.08.2022
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ABNT
LOPES, João Vitor Monteiro. Technical, economic and environmental performance of formic acid production from carbon dioxide. 2022. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2022. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-18102023-100423/. Acesso em: 29 dez. 2025. -
APA
Lopes, J. V. M. (2022). Technical, economic and environmental performance of formic acid production from carbon dioxide (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-18102023-100423/ -
NLM
Lopes JVM. Technical, economic and environmental performance of formic acid production from carbon dioxide [Internet]. 2022 ;[citado 2025 dez. 29 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-18102023-100423/ -
Vancouver
Lopes JVM. Technical, economic and environmental performance of formic acid production from carbon dioxide [Internet]. 2022 ;[citado 2025 dez. 29 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-18102023-100423/
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