Captura, utilização e armazenamento de carbono (CCUS)

Absorção química (purga com amina)

O método mais utilizado, a absorção química, emprega solventes à base de aminas (como MEA, MDEA e misturas patenteadas) para capturar seletivamente o CO₂ dos gases de combustão. O processo envolve uma coluna de absorção, onde o CO₂ se liga ao solvente, e uma coluna de dessorção (stripper), onde o CO₂ é liberado para compressão e armazenamento. Essa tecnologia é comprovada, escalável e está em uso nos setores de geração de energia, cimento, siderurgia e química.

Absorção física

Solventes físicos, como o Selexol e o Rectisol, são utilizados para capturar CO₂ em altas pressões, especialmente em aplicações de pré-combustão e gás de síntese. Esses solventes absorvem CO₂ sem reação química, tornando a regeneração energeticamente eficiente em determinados processos.

Adsorção

As tecnologias de adsorção utilizam materiais sólidos (como zeólitos, carvão ativado ou polímeros funcionalizados com aminas) para capturar CO₂ de fluxos de gás. A adsorção por oscilação de pressão (PSA) e a adsorção por oscilação de temperatura (TSA) são métodos comuns de regeneração. Esses sistemas são compactos e adequados para aplicações modulares ou descentralizadas.

Separação por membrana

As tecnologias de membrana utilizam barreiras seletivas para separar o CO₂ de outros gases. As membranas poliméricas e híbridas são cada vez mais utilizadas devido à sua simplicidade, modularidade e baixo consumo de energia, especialmente em projetos de pequena escala ou de reabilitação.

Separação criogênica

Os processos criogênicos resfriam fluxos de gás a temperaturas muito baixas, fazendo com que o CO₂ se liquefaça ou se solidifique para a separação. Este método é eficaz para fluxos de CO₂ de alta pureza e é frequentemente utilizado em combinação com outras tecnologias.

Captura direta de carbono (DAC)

Os sistemas DAC extraem CO₂ diretamente do ar ambiente utilizando sorventes químicos ou físicos. Embora ainda esteja em fase inicial, a DAC é fundamental para as emissões negativas e para os setores de difícil redução.

Fixação biológica

Alguns projetos de CCUS utilizam processos biológicos, como o cultivo de algas ou reações catalisadas por enzimas, para capturar e utilizar o CO₂.

A compressão do dióxido de carbono é uma etapa crucial nos processos de CCUS, permitindo que o CO₂ capturado seja preparado para transporte ou armazenamento. Compressores especializados — geralmente centrífugos para aplicações de alto fluxo e baixa pressão e compressores de pistão para requisitos de alta pressão — são utilizados para atingir os níveis de pressão necessários, muitas vezes de até 100 bar ou mais. A medição precisa e confiável da pressão e da temperatura na entrada e na saída do compressor é essencial para uma operação segura e eficiente.

Uma vez comprimido, o CO₂ pode ser transportado por meio de gasodutos, navios ou veículos comerciais, dependendo da quantidade e do destino. Os gasodutos são a solução mais econômica e eficiente para o transporte em grande escala, sendo que o CO₂ é normalmente transportado no estado gasoso, líquido ou supercrítico. Alcançar condições supercríticas – acima de 31 °C e 74 bar – é ideal para o transporte por dutos, pois maximiza a eficiência e a segurança. O armazenamento de carbono, geralmente na forma líquida, requer um controle preciso da pressão, da temperatura e do fluxo para gerenciar as transições de fase e garantir a contenção.