Gubiani, Leonardo AndreOliveira, Lucas de2026-07-282026-07-282026-07-28https://dspace.unila.edu.br/handle/123456789/9932Trabalho 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.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. Resumen La producción de amoníaco es fundamental para la fabricación de fertilizantes nitrogenados, pero su ruta convencional, el proceso Haber-Bosch, depende mayoritariamente de hidrógeno obtenido a partir de fuentes fósiles, especialmente gas natural, lo que resulta en elevadas emisiones de CO2 y en una fuerte dependencia energética y geopolítica, escenario agravado por la posición de Brasil como mayor importador mundial de fertilizantes. Ante esto, este trabajo investigó la viabilidad técnica y energética del proceso Three Reactor Chemical Looping (TRCL) como ruta alternativa y de bajo carbono para la producción de amoníaco destinado a fertilizantes, utilizando biogás como materia prima. La metodología se basó en el modelado y la simulación del proceso en el software Aspen Plus v.14®, empleando reactores de equilibrio químico (RGibbs), un Fuel Reactor, un Steam Reactor y dos Air Reactors, con un transportador de oxígeno a base de óxido de hierro soportado en MgAl2O4 y el modelo termodinámico RKS-BM (Redlich-Kwong-Soave with Boston-Mathias Modifications). La configuración propuesta empleó dos reactores de aire para separar el suministro de nitrógeno de la regeneración del transportador de oxígeno, además de un sistema simplificado de deshidratación mediante intercambiadores de calor, tambores flash y compresores, para acondicionar las corrientes de H2 y N2 al proceso Haber-Bosch. Las condiciones operativas se optimizaron mediante un algoritmo genético implementado en MATLAB, acoplado a la simulación, con el objetivo de maximizar la producción de hidrógeno y amoníaco. Los resultados mostraron que es posible obtener corrientes de hidrógeno y nitrógeno con purezas molares de 99,84% y 98,62%, respectivamente, adecuadas para la síntesis de amoníaco, operando a temperaturas y presiones inferiores a las reportadas en la literatura, además de generar una corriente concentrada de CO2 (superior al 80% molar), lo que reduce la necesidad de unidades complejas de captura de carbono. El rendimiento global del proceso fue del 53,09%, produciéndose 0,5309 kmol/h de amoníaco por kmol de biogás. Los resultados indican que la configuración TRCL simulada presenta potencial como alternativa para la producción de amoníaco de bajo carbono. Sin embargo, la confirmación de su viabilidad técnica, energética y ambiental requiere estudios adicionales que consideren aspectos cinéticos, económicos, exergéticos y de ciclo de vida.openAccessChemical LoopingHaber-Boschamôniahidrogênio