síntese de líquidos iônicos com potencial de aplicação

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V Mostra de
Pesquisa da PósGraduação
SÍNTESE DE LÍQUIDOS IÔNICOS COM POTENCIAL DE
APLICAÇÃO NA CAPTURA DE DIÓXIDO DE CARBONO
DE CORRENTES GASOSAS
Nicole da Silva Pelissoli1,3, Aline Aquino1,2,3, Tatiana Magalhães1,2,3,
Rosane Ligabue(orientadora)1,2,3, Jeane Dullius1,2,3, Sandra Einloft1,2,3, Marcus Seferin1,2,3.
1
Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Tecnologia de Materiais, PUCRS, 2 Faculdade de Química,
PUCRS, 3CEPAC
Resumo
Introdução
O aquecimento global, decorrente em grande parte das emissões de gases de efeito
estufa, provenientes da queima de combustíveis fósseis, tem despertado o interesse da
comunidade científica, industrial e do público em geral, no sentido de mitigação destes gases,
principalmente o CO2. Consequentemente, uma área de intensa pesquisa reside no
desenvolvimento de novos métodos e materiais para o seqüestro de CO2. (ZHAO et al, 2010).
Atualmente, o principal processo comercial de captura de CO2 baseia-se na sua
absorção química por aminas orgânicas. Embora, esta seja uma tecnologia eficiente, apresenta
inúmeras desvantagens como, degradação de aminas pela reação com impurezas, necessidade
de secagem dos reagentes, perda de aminas voláteis aumentando o custo operacional, elevada
quantidade de energia requerida para a regeneração do solvente e corrosão dos equipamentos
devido à formação de carbamato (GUPTA et al., 2003; NEVES et al., 2007).
Neste contexto, percebe-se grande interesse na pesquisa e desenvolvimento de um
solvente que facilite a captura de carbono de misturas gasosas sem a perda e degradação do
mesmo durante o processo de separação. Estudos de novos materiais para captura de dióxido
de carbono têm revelado a aplicação de líquidos iônicos (LI’s) e poli(líquidos iônicos) como
solventes potenciais para absorção química deste gás de efeito estufa (LEE et al., 2006;
MAGINN et al., 2004; TANG et al., 2005a). Líquidos iônicos, os quais são sais líquidos
próximo a temperatura ambiente com diversas combinações possíveis de cátions / ânions, são
indicados para a captura de CO2, pois apresentam propriedades como baixa pressão de vapor,
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larga faixa de temperatura na qual são líquidos, não inflamabilidade, estabilidade térmica e
química, harmonização possível entre características físico-químicas e capacidade de
dissolução seletiva de diferentes compostos orgânicos e inorgânicos, variando a composição
do líquido iônico (TARIQ et al., 2009; ANOUT et al., 2009).
Autores como Antony (2002), Muldoon (2007) e seus colaboradores, estudaram a
solubilidade de diferentes gases em diversos LI’s. Em geral, LI’s exibem baixa solubilidade
para os gases H2, O2, N2, Ar e CO e elevada solubilidade para os gases CO2, NH3 e SO2, o que
torna os LI’s materiais com potencial para captura de dióxido de carbono (WERNER et al,
2010).
O presente trabalho propõe a síntese de líquidos iônicos a partir de sais imidazólicos, a
caracterização destes quanto a sua estrutura e propriedades, e a avaliação da solubilidade
frente ao CO2, empregando microbalança termogravimétrica.
Metodologia
Neste trabalho foi realizada a síntese de líquidos iônicos modificados, objetivando-se o
aumento da capacidade destes de absorver CO2. Estes novos materiais foram sintetizados a
partir de sais imidazólicos, uma vez que os mesmos já são bem conhecidos na literatura e
encontrados comercialmente.
Quanto à avaliação de solubilidade frente ao CO2, os LI’s sintetizados serão testados
em microbalança termogravimétrica.
Resultados e Discussão
Primeiramente realizou-se a síntese do Cloreto de 1-Butil-3-metilimidazólio
(BMIM.Cl), a qual foi realizada conforme processo descrito na literatura (EINLOFT, 1993 e
DULLIUS, 2002). Em um reator de vidro, sob atmosfera de nitrogênio, foi colocada uma
mistura 2:1 (v/v) de cloreto de butila e 1-metilimidazol que permaneceu em refluxo por 24 h,
a temperatura de 90°C e agitação constante. Ao término da reação removeu-se o excesso do
cloreto de butila. O produto foi dissolvido em acetonitrila seca e cristalizado a 0°C. Retirou-se
o sobrenadante e foi adicionado mais acetonitrila. Está solução foi então gotejada em tolueno
seco (razão volumétrica de 2:5) para precipitar o sal BMIM.Cl
.
O Cloreto de 1-Butil-3-metilimidazólio já foi caracterizado por infravermelho (IV) e
ressonância magnética nuclear de próton (RMN-1H). A partir deste líquido iônico estão sendo
sintetizados sais com diferentes ânions e diferentes radicais no anel imidazólio.
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Conclusão
Baseados no conhecimento que se tem até o momento, conclui-se que a captura de
dióxido de carbono com LI’s pode ser bastante eficiente, o que justifica maiores esforços na
investigação e desenvolvimento destes materiais.
Referências
ANOUTI, M.; CARAVANIER, M. C.; DRIDI, Y.; JACQUEMIN, J.; HARDACRE, C.; LEMORDANT, D.
Liquids Densities Heat Capacities, Refractive Index and Excess Quantities for {Protic Ionic Liquids + Water}
Binary Sistem Journal Chemistry Thermodinamics Vol.41, pp. 799-808, 2009.
ANTHONY, J. L.; MAGINN, E. J.; BRENNECKE, J.F. Solubilities and Thermodynamic Properties of Gases in
the Ionic Liquid 1-n-Butyl-3-ethylimidazolium Hexafluorophosphate. Journal Physical Chemistry B, Vol.106,
pp. 7315-7320, 2002.
DULLIUS, J. Reações de Oxidação de alcoóis e olefinas promovidas por complexos de metais de transição
imobilizados em líquidos iônicos fluorados. Porto Alegre. 2002. 95p. Tese (Doutorado em Ciências dos
Materiais). Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Brasil.
EINLOFT, S. Estudo de Processos de Dimerização de propeno catalisados por complexos de níquel em
meio bifásico. Porto Alegre. 1993. 128p. Tese (Doutorado em Engenharia Metalúrgica e dos Materiais).
Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Brasil.
GUPTA, M.; COYLE, I.; THAMBIMUTHU, K. CO2 Capture Technologies and Opportunities in Canada. In:
1st Canadian CC&S Technology Roadmao Workshop: 2003, Canadá.
MAGINN, E. J. Desing and Evaluation of Ionic Liquids as Novel CO2 Absorbents. Notre Dame: In, 46556,
2004. 17p.
MULDOON, M. J.; AKI, S. N. V. K.; ANDERSON, J. L.; DIXON, J. K.; BRENNECKE, J. F. Improving
Carbon Dioxide Solubility in Ionic Liquids. Journal Physical Chemistry B, Vol. 111, pp. 9001-9009, 2007.
NEVES, S. B.; MEDEIROS, A. C. G.; MUSTAFÁ, G. S. Captura de CO2: Tecnologias para a Separação de
CO2 de Correntes Industriais Gasosas. In: Seminário Brasileiro sobre Seqüestro de Carbono e Mudanças
Climáticas: 2007, Natal.
TANG, J.; SUN, W.; TANG, H.; RADOSZ, M.; SHEN, Y. Enhanced CO2 Absorption of Poly(ionic liquid)s.
Macromolecules. Vol. 38, pp. 2037-2039, 2005a.
TARIK, M.; FORTE, P. A.; GOMES, M. F.; LOPES, J. N.; REBELO, L. P. Densities and Refractive indices of
Imidazolium and Phosphonium Based Ionic Liquids: Effect of Temperature, Alkyl Chain Length and anion.
Journal Chemistry Thermodinamics, Vol. 41, pp. 790-798, 2009.
WERNER, S.; HAUMANN, M.; WASSERSCHEID, P. Ionic Liquids in Chemical Engeneering. Reviews in
Advance, pp. 203-231, 2010.
ZHAO, Q.; WAJERT, J. C.; ANDERSON, J. L. Polymeric Ionic Liquids as CO2 Selective Sorbent Coatings for
Solid-Phase Microextraction. Analytical Chemistry, Vol. 82, Nº 2 (2010) , pp.707-713.
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