Study of the composition effect on the mechanical properties of a material made by Ecuadorian clay and sand for CO2 capture.

Abstract

La captura y almacenamiento de carbono (CAC) ha sido una de las estrategias más estudiadas en la actualidad para mitigar las emisiones de CO2, ya que es capaz de alcanzar el conjunto de objetivos propuesto en el acuerdo de París en el 2015 de almacenar al menos 1 Gt de CO2 por año hasta el 2030. En la cadena del proceso de CAC, la captura y separación de CO2 es el proceso más importante debido al gran costo energético que este representa. Entre las tecnologías de captura y separación de CO2 disponibles, se encuentra el proceso de adsorción, en el cual se utilizan adsorbentes sólidos con el fin de separar el CO2 de los otros gases efluentes. Actualmente, los adsorbentes que se han investigado son los MOFs, materiales mesoporosos de sílice, carbón activado, zeolitas, arcillas y óxidos metálicos. Muchos de estos adsorbentes sólidos durante el proceso de separación del CO2 han demostrado problemas en la resistencia mecánica o capacidad de adsorción ante la humedad y temperatura elevadas. Por esta razón, en el presente trabajo se determinaron las propiedades mecánicas de un material alternativo en forma de pellas preparado a partir de arcillas y arenas ecuatorianas con alto contenido de óxidos metálicos para captura de CO2. El material fue preparado a diferentes composiciones de arena ferruginosa utilizando la arcilla como aglomerante y soporte. Se sometieron a las muestras a la prueba de impacto de caída libre con el fin de obtener el número de caída en la cual se rompe y al ensayo de compresión uniaxial para determinar la resistencia a la compresión, el módulo de elástico y la tenacidad. Para la prueba de impacto de caída libre, se utilizaron muestras con porcentaje en peso de arena de 0 (muestra de control), 1, 5, 10, 15, 20, 25 y 50 % y se analizó la influencia del porcentaje de arena ante el impacto a la caída. Adicionalmente, se evaluó el comportamiento de pellas humedecidas a un porcentaje en peso de arena de 0, 15 y 25%. Con respecto al ensayo de compresión uniaxial, se sometieron a las muestras con contenido de arena en peso de 0, 15 y 25% a diferentes condiciones a la máquina universal de ensayos. Las condiciones utilizadas fueron muestras mezcladas con arena tamizada, arena sin tamizar y humedecidas. Para ambas pruebas se determinó el tipo de rotura ocurrido. Las fases minerales que componen las pellas fueron analizadas por difracción de rayos X y se cuantificó el contenido mineral mediante el método de refinamiento de ajuste del patrón completo de difracción en polvo.