Avaliação da viabilidade técnico-econômica do processo de hidrogenação seletiva de CO2 a metanol

dc.contributor.advisor1Ferreira Palhares, Adriana Paula
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5736423072715628
dc.contributor.advisor1orcidhttp://orcid.org/0000-0002-1783-1973
dc.contributor.authorSilva, Kaio Martins Pedro da
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/4729948120923587
dc.date.accessioned2026-02-05T18:34:19Z
dc.date.issued2025-07-14
dc.description.abstractThis work evaluates the techno-economic feasibility of the selective hydrogenation of carbon dioxide (CO₂) to methanol, in response to the growing demand for cleaner energy sources and the global commitment to reducing greenhouse gas emissions. Methanol is a key chemical in both the chemical and energy industries, serving as a feedstock for various products or as an energy carrier. Its production from CO₂ and green hydrogen represents a promising alternative for residual carbon valorization and environmental impact mitigation. The study employs process modeling using Aspen Plus for thermochemical and phase equilibrium simulation, and Aspen Process Economic Analyzer for the economic assessment. The proposed industrial-scale model includes feed compression, catalytic reaction under optimized conditions (200 °C, 50 and 100 bar), and product separation. Operating parameters were selected based on experimental data from the literature to reflect realistic and technically feasible scenarios. A multivariate economic analysis was conducted through a design of experiments matrix that considered variations in feedstock prices (CO₂, H₂, CO) and plant lifetime. Key economic indicators were calculated, including capital expenditures (CAPEX) ranging from USD 9.7 to 12.0 million, operating expenditures (OPEX) from USD 6.2 to 8.5 million/year, minimum selling price (MSP) of methanol between USD 1.85 and 3.84/kg, and net present value (NPV) as low as USD 738 million. The results highlight the main technological bottlenecks and suggest process improvements to enhance viability. Despite current challenges, particularly the high cost of green hydrogen, future scenarios with decarbonization incentives and technological advancements may enable the economic feasibility of this sustainable route.eng
dc.description.resumoAvalia-se a viabilidade técnico-econômica da hidrogenação seletiva do dióxido de carbono (CO₂) para a produção de metanol, considerando a crescente demanda por fontes de energia mais limpas e sustentáveis e o compromisso global com a redução das emissões de gases de efeito estufa. O metanol é um composto químico de elevada importância na indústria química e energética, podendo ser utilizado como matéria-prima para diversos produtos ou como vetor energético. Sua produção a partir de CO₂ e hidrogênio verde representa uma alternativa promissora para a valorização do carbono residual e a mitigação de impactos ambientais. Este trabalho utiliza modelagem computacional para simular o processo em escala industrial, empregando os softwares Aspen Plus para a simulação termoquímica e de equilíbrio de fases, e Aspen Process Economic Analyzer para a avaliação econômica. A metodologia contempla a construção de um modelo detalhado do processo, dividido nas etapas de compressão dos reagentes, reação catalítica sob condições otimizadas (200 °C e pressões de 50 e 100 bar) e separação dos produtos. Os parâmetros operacionais foram selecionados com base em dados experimentais disponíveis na literatura, visando representar cenários realistas e tecnicamente viáveis. Para a análise econômica, elabora-se uma matriz de planejamento experimental que considera diferentes cenários de custo de insumos (CO₂, H₂, CO), além de variações no tempo de vida útil da planta, permitindo uma abordagem multivariada dos resultados. São calculados indicadores econômicos como o custo de investimento (CAPEX), que variou entre USD 9,7 e 12,0 milhões, o custo operacional anual (OPEX), entre USD 6,2 e 8,5 milhões, o preço mínimo de venda do metanol (MSP), entre USD 1,85 e 3,84/kg, e o Valor Presente Líquido (NPV), com valores de até USD 738 milhões, visando determinar sob quais condições o processo pode ser considerado financeiramente atrativo. Os resultados indicam que, embora existam desafios significativos em termos de custos dos reagentes, sobretudo do hidrogênio verde, há potencial para viabilidade econômica em cenários futuros com incentivos à descarbonização e avanços tecnológicos.por
dc.description.sponsorshipNão recebi financiamento
dc.identifier.citationSILVA, Kaio Martins Pedro da. Avaliação da viabilidade técnico-econômica do processo de hidrogenação seletiva de CO2 a metanol. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/23577.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/23577
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.courseEngenharia Química - EQ
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectHidrogenação de CO₂por
dc.subjectProdução de metanolpor
dc.subjectAnálise técnico-econômicapor
dc.subjectSimulação de processospor
dc.subjectSustentabilidade industrialpor
dc.subjectCO₂ hydrogenationeng
dc.subjectMethanol productioneng
dc.subjectTechno-economic analysiseng
dc.subjectProcess simulationeng
dc.subjectIndustrial sustainabilityeng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA
dc.subject.ods9. Indústria, Inovação e Infraestrutura
dc.subject.ods7. Energia limpa e acessível
dc.titleAvaliação da viabilidade técnico-econômica do processo de hidrogenação seletiva de CO2 a metanolpor
dc.title.alternativeEvaluation of the technical and economic feasibility of the selective hydrogenation process of CO2 to methanoleng
dc.typeTCC

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