PRODUÇÃO DE AMÔNIA DE BAIXO CARBONO PARA FERTILIZANTE VIA CHEMICAL LOOPING
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Data
2026-07-27
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Resumo
A produção de amônia é fundamental para a fabricação de fertilizantes nitrogenados, mas
sua rota convencional, o processo Haber-Bosch, depende majoritariamente de hidrogênio
obtido de fontes fósseis, especialmente o gás natural, resultando em elevadas emissões de
CO2 e em forte dependência energética e geopolítica, cenário agravado pela posição do
Brasil como maior importador mundial de fertilizantes. Diante disso, este trabalho investigou
a viabilidade técnica e energética do processo Three Reactor Chemical Looping (TRCL)
como rota alternativa e de baixo carbono para a produção de amônia destinada a
fertilizantes, utilizando biogás como matéria-prima. A metodologia baseou-se na
modelagem e simulação do processo no software Aspen Plus v.14®, empregando reatores
de equilíbrio químico (RGibbs), um Fuel Reactor, um Steam Reactor e dois Air Reactors,
com transportador de oxigênio à base de óxido de ferro suportado em MgAl2O4 e modelo
termodinâmico RKS-BM (Redlich-Kwong-Soave with Boston-Mathias Modifications). A
configuração proposta empregou dois reatores de ar para separar o fornecimento de
nitrogênio da regeneração do transportador de oxigênio, além de um sistema simplificado
de desidratação por trocadores de calor, tambores flash e compressores, para condicionar
as correntes de H2 e N2 ao processo de Haber-Bosch. As condições operacionais foram
otimizadas por meio de um algoritmo genético implementado em MATLAB, acoplado à
simulação, visando à maximização da produção de hidrogênio e amônia. Os resultados
mostraram ser possível obter correntes de hidrogênio e nitrogênio com pureza molar de
99,84% e 98,62%, respectivamente, adequadas à síntese de amônia, operando em
temperaturas e pressões inferiores às reportadas na literatura, além de gerar uma corrente
concentrada de CO2 (acima de 80% molar), o que reduz a necessidade de unidades
complexas de captura de carbono. O rendimento global do processo foi de 53,09%,
produzindo-se 0,5309 kmol/h de amônia por kmol de biogás. Os resultados indicam que a
configuração TRCL simulada apresenta potencial como alternativa para a produção de
amônia de baixo carbono. Entretanto, a confirmação de sua viabilidade técnica, energética
e ambiental requer estudos adicionais que considerem aspectos cinéticos, econômicos,
exergéticos e de ciclo de vida.
Abstract
Descrição
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Instituto Latino-Americano de Tecnologia, Infraestrutura e Território da Universidade Federal da Integração Latino- Americana, como requisito parcial à obtenção do título de Bacharel em Engenharia Química.
Palavras-chave
Three Reactor Chemical Looping, Haber-Bosch, Amônia, Hidrogênio.