Captura, utilização e armazenamento de carbono (CCUS)

Captura, utilização e armazenamento de carbono (CCUS)

O que é captura de carbono?

Em todo o setor de energia, a descarbonização de indústrias de difícil abatimento está ganhando força, e a captura, utilização e armazenamento de carbono (CCUS) é um facilitador crítico. O CCUS envolve a separação do CO2 de fluxos de processos industriais, seguida por compressão, transporte e sequestro geológico ou conversão em produtos de valor agregado. 

As tecnologias CCUS são essenciais para atingir as metas de emissões líquidas zero, pois sua compensação de carbono permite o uso contínuo de alguns combustíveis fósseis durante a transição energética. Essa abordagem é particularmente relevante para setores como cimento, aço e petroquímica, onde as emissões diretas são difíceis de eliminar e, portanto, essas indústrias devem encontrar formas alternativas de contribuir para a redução de gases de carbono na atmosfera.

No entanto, a implementação de tecnologias CCUS ainda enfrenta desafios técnicos e econômicos. A eficiência de captura, a energia de regeneração do solvente e a integração com a infraestrutura existente exigem otimização contínua. 

Avanços recentes em materiais sorventes, tecnologias de membrana e monitoramento de subsuperfície estão acelerando a escalabilidade. Além disso, o acoplamento do CCUS com a produção de hidrogênio e combustíveis sintéticos pode apoiar a descarbonização mais ampla do sistema energético. Como parte de uma estratégia de múltiplos caminhos, a CCUS é indispensável para atingir as metas climáticas, mantendo simultaneamente a competitividade industrial.

A importância da análise de materiais

A caracterização de materiais é fundamental para otimizar as tecnologias CCUS, desde o desenvolvimento de sorventes até a validação do armazenamento geológico. A análise precisa de área superficial, porosidade, tamanho das partículas, densidade, fluxo de pó, atividade catalítica e composição de fase impacta diretamente a eficiência de captura, a cinética de reação e a estabilidade a longo prazo. A Malvern Panalytical oferece uma combinação poderosa de soluções analíticas complementares que permitem o controle preciso sobre as propriedades dos materiais em toda a cadeia de valor de CCUS. 

Nossa experiência combinada em adsorção e porosiometria apoio o projeto de meios de captura de alto desempenho, como estruturas orgânicas metálicas (MOFs), estruturas orgânicas covalentes promissoras (COFs) e membranas, enquanto a difração avançada de raios X (XRD), fluorescência de raios X (XRF) e instrumentos de análise de espalhamento de luz garantem a integridade estrutural ideal e a conformidade com padrões regulatórios. Juntos, esses sistemas fornecem insights acionáveis que aceleram a inovação, aumentam a eficiência dos processos e apoiam relatórios ambientais robustos, tornando-os indispensáveis para a implementação escalável e econômica de CCUS. 

Ao fornecer a confiança analítica exigida tanto por investidores quanto por desenvolvedores, essas soluções também ajudam a mitigar riscos e validar projetos de CCUS financiáveis, garantindo que as tecnologias estejam prontas para a escala comercial e o sucesso operacional a longo prazo. Ao fornecer as evidências de desempenho e a confiança de dados exigidas pelos desenvolvedores, EPCs e investidores, essas soluções ajudam a reduzir o risco técnico, validar a operabilidade de longo prazo e apoiar o desenvolvimento de projetos de CCUS rentáveis para expansão comercial. 

Tecnologias de análise de materiais

Adsorção de gás

Gere insights de materiais com análise precisa de adsorção de gás
Adsorção de gás

Analisadores de XRF

Espectrômetros especializados de XRF para análise de composição elementar
Analisadores de XRF

Soluções da Malvern Panalytical para otimização de CCUS: instrumentos fundamentais para adsorventes, membranas e instrumentos do catalisador

A Malvern Panalytical está na vanguarda da inovação em caracterização de materiais, fornecendo ferramentas de ponta que atendem às complexas demandas de análise de adsorventes, membranas e catalisadores para captura, utilização e armazenamento de carbono (CCUS).

Nossas soluções contam com a confiança de laboratórios de pesquisa, desenvolvedores de processos e fabricantes industriais em todo o mundo para fornecer informações rápidas e precisas sobre o desempenho dos materiais. Essas percepções permitem que as equipes tomem decisões conscientes que melhoram a eficiência da captura, a seletividade da separação e a durabilidade do material a longo prazo nos fluxos de trabalho da CCUS, ao mesmo tempo em que fornecem a confiança de dados necessária para reduzir os riscos e validar projetos rentáveis prontos para implantação comercial.

Nosso portfólio abrangente de instrumentos de adsorção, porosimetria e porometria de fluxo capilar fornece caracterização detalhada de área superficial, estrutura de poros, comportamento de sorção de gases e propriedades de transporte em membranas. Este conjunto de ferramentas apoia a inovação de materiais em todo o desenvolvimento e controle de qualidade, ajudando organizações a otimizar a eficiência dos processos, melhorar a confiabilidade e reduzir custos operacionais.

Nossa linha inclui o 3Flex para adsorção de alta resolução e análise de microporos e mesoporos, o Breakthrough Analyzer (BTA) para desempenho dinâmica de separação de gases sob condições de processo, o AutoPore V para determinação avançada da estrutura de poros e o AccuPore para caraterização de poros passantes em membranas e folhas porosas. Juntos, esses instrumentos oferecem uma solução completa para entender como materiais porosos e membranas se comportam em ambientes reais de CCUS.

Com a Malvern Panalytical, os clientes ganham um parceiro de confiança comprometido em acelerar a inovação de materiais de CCUS, facilitando o cumprimento de metas de desempenho, garantindo a consistência na fabricação e entregando tecnologias de captura de carbono confiáveis e econômicas.

Instrumentos para análise de adsorventes e membranas

3Flex

O 3Flex fornece dados de fisissorção e quimissorção de alta resolução, essenciais para o desenvolvimento de adsorventes de próxima geração.

Os principais recursos incluem:

  • Medição de área superficial, tamanho de poro e volume de poro
  • Compreensão da economia do processo via calor isostérico de adsorção
  • Otimização do tamanho do poro para maximizar a capacidade de absorção
  • Predição de seletividade de mistura gasosa usando a Teoria da Solução de Adsorção Ideal (IAST)

[3Flex CCUS graph complete pore size distribution using dual nldft for activated carbon.png] 3Flex CCUS graph complete pore size distribution using dual nldft for activated carbon.png

BreakThrough Analyzer (BTA)

O BTA fornece avaliação precisa de adsorventes e membranas durante cenários reais de separação de gases.

Os principais recursos incluem:

  • Realização de estudos de vida útil e ciclagem para identificar os materiais mais robustos
  • Avaliação do desempenho cinético dos adsorventes
  • Avaliação dos efeitos da umidade na adsorção competitiva de CO₂/N₂

[Breaktrhough Analyzer CCUS graph CO2 breakthrough curves sia loaded with PEI.png] Breaktrhough Analyzer CCUS graph CO2 breakthrough curves sia loaded with PEI.png

AutoPore V

O AutoPore V oferece uma visão inigualável da estrutura de poros, fundamental para otimizar o comportamento de difusão e adsorção.

Os principais recursos incluem:

  • Caracterização detalhada do tamanho de poro para compreender o transporte de massa
  • Análise de distribuição de tamanho de poro, volume total dos poros, porcentagem de porosidade, tamanho das partículas e área superficial total
  • Garantia de consistência e reprodutibilidade na fabricação de adsorventes

[AutoPore V CCUS graph NaY zeolite cumulative intrusion vs pore size.png] AutoPore V CCUS graph NaY zeolite cumulative intrusion vs pore size.png

AccuPore

O AccuPore permite a medição precisa de propriedades de poros passantes, essenciais para o transporte eficiente de íons e gases.

Os principais recursos incluem:

  • Medição de ponto de bolha para determinar o maior poro
  • Distribuição de tamanho dos poros passantes para otimização do desempenho da membrana
  • Determinação do poro de fluxo médio e do menor poro
  • Análise completa da distribuição de tamanho do poro

[AccuPore - Micromeritics - increase-pressure-graphic.jpg] AccuPore - Micromeritics - increase-pressure-graphic.jpg

Soluções em catalisadores

3Flex

Fisissorção e quimissorção estática e dinâmica para caracterização de catalisadores e suportes.

Os principais recursos incluem:

  • Compreensão dos efeitos de catalisadores multimetálicos na ativação e adsorção de espécies ativas
  • Seleção de catalisadores com maior frequência de renovação
  • Investigação da influência do calor de adsorção

[Indústria de captura de carbono – 3flex graph interactions of h2 on supported ni catalyst.png] Indústria de captura de carbono – 3flex graph interactions of h2 on supported ni catalyst.png

AutoChem III / ChemiSorb Auto

Técnicas de quimissorção dinâmica para caracterizar sítios ativos em materiais catalíticos.

Os principais recursos incluem:

  • Otimização da adsorção e dissociação de H₂/O₂ em eletrodos de eletrólise
  • Determinação sobre a ocorrência de dessorção próxima às condições de reação
  • Medição e quantificação de sítios ácidos ou básicos para otimizar a reatividade e a seletividade

[Indústria de captura de carbono – Autochem graph deconvolution co2 desorbed by CaO MgO.jpg] Indústria de captura de carbono – Autochem graph deconvolution co2 desorbed by CaO MgO.jpg

Caracterização de catalisadores ICCS

Caracterização de catalisadores in situ sob condições reais de reação.

Os principais recursos incluem:

  • Compreensão das mudanças no desempenho do catalisador ao longo de períodos prolongados
  • Determinação de mecanismos de desativação para maximizar a vida útil do catalisador
  • Monitoramento de mudanças em sítios ativos, estado de oxidação, dispersão de metal e comportamento de dessorção

[Indústria de captura de carbono – Gráfico ICCS – pressure impact on reduction temperature cu oxide catalyst.png] Indústria de captura de carbono – Gráfico ICCS – pressure impact on reduction temperature cu oxide catalyst.png

Reator de fluxo (FR)

Reator de bancada para otimização do desempenho do catalisador.

Os principais recursos incluem:

  • Compreensão da cinética de reação para otimizar parâmetros e conversão.
  • Medição de seletividade, eficiência e vida útil do catalisador
  • Estudo de reações que exigem um separador de líquido/gás sob pressão e temperatura

[Indústria de captura de carbono – Gráfico do reator de fluxo – reduction of co2 in the sabatier reaction.png] Indústria de captura de carbono - Gráfico do reator de fluxo - reduction of co2 in the sabatier reaction.png

Mastersizer 3000+

Líder de categoria em difração a laser para análise de tamanho das partícula de catalisadores

Os principais recursos incluem:

  • Determinação de área superficial específica, complementar ao BET
  • Medições de atrito do catalisador usando titulação de pressão
  • Análise de distribuição de tamanho dos finos
  • Otimização da reologia e compressibilidade durante a moldagem final do pó

[Indústria de captura de carbono – Gráfico Mastersizer – laser diffraction.png] Indústria de captura de carbono – Gráfico Mastersizer – laser diffraction.png

Zetasizer

Dispersão de luz para tamanho de nanopartículas e potencial zeta.

Os principais recursos incluem:

  • Determinação do tamanho das partículas ideais para atividade catalítica ou área superficial
  • Avaliação de aglomeração por meio de medições de potencial zeta

Aeris/Empyrean

XRD de alta resolução para caracterização rápida de fases

Os principais recursos incluem:

  • Quantificação automatizada de fases de catalisadores (ex: alumina γ, zeólitas)
  • Compreensão dos sítios de adsorção por meio de análise de fase cristal
  • Determinação de pontos finais de cristalização durante a fabricação
  • Combinação de dados de fase com XRF para entender a distribuição elementar
  • Realização de medições de incidência rasante para camadas de superfície e revestimentos
  • Realização de XRD de transmissão de baixo ângulo para estudar materiais microporosos

[Indústria de captura de carbono – Gráficos Empyrean – in situ xrd diffractogram of MOF.png] Indústria de captura de carbono – Gráficos Empyrean – in situ xrd diffractogram of MOF.png

Epsilon 4 / Zetium

XRF para composição elementar e controle de carga do catalisador

Os principais recursos incluem:

  • Análise fácil em nível de ppm de elementos de terras raras (REEs) e do grupo da platina (PGM)
  • Calibrações de longa duração para análises de rotina confiáveis
  • Detecção adicional de haletos (CL, Br, I)

Micromeritics AutoChem III

Um laboratório de caracterização de catalisadores em um único instrumento
Micromeritics AutoChem III

Linha Mastersizer

Los analizadores de tamaño de partículas más populares del mundo
Linha Mastersizer

Aeris

Difratômetros de raios X compactos de bancada
Aeris

Vantagens da captura, utilização e armazenamento de carbono com a Malvern Panalytical

A captura, utilização e armazenamento de carbono (CCUS) é vital para reduzir emissões e construir um futuro mais sustentável. Seu sucesso depende de materiais avançados e monitoramento confiável. É aí que os equipamentos da Malvern Panalytical fazem toda a diferença, ajudando o CCUS a se tornar mais eficaz, confiável e escalável.

O CCUS depende de materiais avançados, incluindo adsorventes de alto desempenho, membranas seletivas e catalisadores duráveis que permanecem estáveis sob condições severas. A Malvern Panalytical oferece um kit de ferramentas inovador e holístico para o desenvolvimento de tecnologias de CCUS, abrangendo soluções de bancada para um CQ rápido para plataformas multiuso avançadas para pesquisas de ponta. Nossos instrumentos fornecem insights analíticos de classe mundial que ajudam a otimizar os processos que transformam o CO₂ em produtos úteis, apoiando toda a cadeia de valor de CCUS.

Com a Malvern Panalytical, os projetos de CCUS podem avançar mais rápido, operar com mais segurança e entregar maior valor. Com a Malvern Panalytical, os projetos de CCUS podem avançar mais rápido, operar com mais segurança e entregar maior valor. Ao fornecer insights de alta qualidade sobre materiais, ajudamos as organizações a acelerar a inovação e a construir projetos financiáveis e prontos para investimento, que contribuem significativamente para as metas globais de sustentabilidade.

Recursos úteis