Regeneração final dos reagentes (cloreto de sódio e amônia)

deve ser alcançada através do reuso da solução em vários ciclos de lixiviação e carbonatação, a fim de obter o máximo de rendimento na produção de CaCO3 e

consumir o mínimo de água no processo de carbonatação mineral. Teoricamente, o NaCl usado na etapa de captura de CO2, pode ser totalmente recuperado, pois no

final desta etapa, ele estará dissolvido na solução ou precipitado no sólido da captura de CO2. De acordo com a Figura 53, a etapa de carbonatação mistura o sólido da

captura de CO2 à solução de lixiviação precipitando o Ca2+ como CaCO3, mas também

recuperando-se o NaCl, equações 47 e 48. A amônia é parcialmente recuperada nos processos de lixiviação e eliminação de HCO3-, equações 24, 25, 26 e 46.

Um outro procedimento para garantir a recuperação final de NaCl e NH3 é a

adição do sólido da captura de CO2 à solução final de cloreto de amônio após seu

Página | 113 de captura de CO2 pela salmoura amoniacal. Ela não é espontânea e necessita de

aquecimento a 102 °C para decomposição de NH4Cl e NaHCO3, liberando-se por

volatilização os gases NH3 e CO2 da solução, equação 50. Há liberação também de

vapor de água, que juntamente com CO2 e NH3, podem formar NH4HCO3, conforme

identificado experimentalmente. O ideal é que os gases sejam solubilizados em água para iniciar um novo ciclo de captura de CO2 e conversão em CaCO3.

NH4Cl (aq) + NaHCO3(aq) NH3(aq) + CO2(aq) + NaCl (aq) + H2O (l) Eq. 50

∆H 25°C = 49 kJ ∆G 25°C = 20 kJ

Esta reação foi realizada em uma montagem experimental, segundo a Figura 74. Neste sistema, foi obtido a regeneração de 100 % de amônia e 43 % de CO2, que

foram quantificados por titulação das soluções de ácido sulfúrico e hidróxido de sódio, respectivamente. A solução de hidróxido de sódio não foi eficiente para capturar totalmente o CO2 na temperatura ambiente. O aumento da temperatura, da

concentração da solução e da pressão do gás favorecem a captura de CO2 em

soluções aquosas de NaOH (KORDYLEWSKI et al., 2013; YOO et al., 2013).

Figura 74: Montagem experimental do sistema de regeneração final de amônia e cloreto de sódio.

A velocidade da reação de regeneração final de amônia e cloreto de sódio foi acompanhada determinando-se a concentração de amônio e hidrogenocarbonato em solução em função do tempo, segundo a Figura 75.

Página | 114 Figura 75: Variação das concentrações de amônio e hidrogenocarbonato em solução em função do tempo de reação da regeneração de NaCl e NH3 a 102°C.

De acordo com a Figura 75, a concentração de HCO3- aumenta inicialmente em

função da adição do sólido da captura de CO2 (NaHCO3). Ela se reduz a zero em

aproximadamente 60 min, quando os íons HCO3- decompõem-se totalmente na

reação com os íons amônio, equação 50. Neste experimento, os íons amônio não foram totalmente decompostos, porque a quantidade do sólido da captura de CO2 não

foi suficiente para neutralizá-los completamente. Logo, a determinação da composição do sólido da captura de CO2 (seção 3.6.3.1) é fundamental para calcular a massa

exata deste sólido a ser adicionado, a fim de garantir a regeneração completa da amônia e do cloreto de sódio.

Como a solução de lixiviação após a regeneração final constitui-se de NaCl saturado, a água da solução foi completamente evaporada, e conseguiu-se recuperar 96 % da massa inicial de NaCl usada na captura de CO2. Porém, a evaporação da

água é desnecessária e possui um consumo elevado de energia. Bastaria a injeção de amônia nesta solução nas proporções adequadas da salmoura amoniacal do processo Solvay, para iniciar um novo ciclo de captura de CO2. Conforme apresentado

na seção 3.6.6, a presença na solução dos íons lixiviados da escória, pode prejudicar o reuso da solução em uma planta industrial, devido à formação de incrustações nos equipamentos e tubulações. Além disso, pode-se também aumentar as impurezas do sólido precipitado na captura de CO2 (NaHCO3) e do carbonato de cálcio precipitado

Página | 115 3.6.7.1 Caracterização química do cloreto de sódio recuperado e

recristalizado Difração de raios X

Figura 76: Difratograma de raios X do cloreto de sódio recristalizado após a regeneração final e evaporação completa da água da solução de lixiviação.

De acordo com a Figura 76, somente o cloreto de sódio (halita) foi identificado através da difração de raios X. Impurezas podem estar presentes, mas em concentração menor do que 5 %, que é o limite comum de detecção desta técnica analítica.

Espectroscopia na região do Infravermelho

Figura 77: Espectro de infravermelho do cloreto de sódio recristalizado após a regeneração final e evaporação completa da água da solução de lixiviação.

O espectro de infravermelho do cloreto de sódio regenerado mostra bandas acima de 3400 cm-1 _{relacionadas as transições nos modos vibracionais de estiramento}

Página | 116 de NH4Cl da captura de CO2. As outras bandas do espectro podem nos indicar

também, a presença de carbonatos (seção 3.6.3.1). O cloreto de sódio não apresenta bandas ativas no infravermelho, pois ele é um sal cristalino composto somente por ligações iônicas.

Análise térmica

Figura 78: Análise térmica do cloreto de sódio recristalizado após a regeneração final e evaporação completa da água da solução de lixiviação.

A análise térmica indica uma pureza elevada do cloreto de sódio, porque não há perda de massa no aquecimento do material até 800 °C. Acima desta temperatura, inicia um evento endotérmico de perda de massa relacionado a fusão e volatilização do cloreto de sódio (PUBCHEM, 2014).

Portanto, conclui-se que o cloreto de sódio apresenta impurezas, todavia, em concentração muito pequena (< 5 %).

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