Deep Learning Surrogate Models for High-Pressure CO2 Adsorption: A Bayesian Approach with Extended Peng-Robinson Equation

  • Autor
  • Marlon de Souza Gama
  • Co-autores
  • Felipe Rocha Pinto , Carla L. Manske Camargo , Frederico Wanderley Tavares , Amaro Gomes Barreto Jr.
  • Resumo
  • Accurate modeling for the removal of carbon dioxide (CO2) by adsorption entails the integration of principles of mass,

    energy, and momentum conservation with adsorption models. In this context, the thermodynamic description of

    adsorption equilibrium can be approached at various levels of detail. However, incorporating highly detailed isotherms

    presents a significant challenge for adsorption column solvers, as it requires solutions at each time step and position,

    leading to a substantial increase in computation time. To address this challenge, we developed a Deep Neural Network

    to train a surrogate model using adsorption data obtained through the solution of an extended Peng-Robinson model for

    confined fluids. These equilibrium data for CO2 adsorption were obtained by a Magnetic Suspension Balance (MSB),

    which enables sorption measurements at elevated pressures. We evaluated the extended Peng-Robinson model within a

    Bayesian framework to generate a collection of pseudo-experimental points, aiming to be used as inputs to train a model

    based on pattern identification techniques. The Bayesian structure is advantageous as it incorporates information from

    experimental data and prior assumptions of general knowledge (a priori knowledge) to generate posterior distributions

    of parameters and models. Finally, the output from the surrogate model is integrated into the mass balance equations

    while solving the partial differential equations that describe an adsorption column for CO2 removal. This approach

    results in a model for the evolution of the mass front in a fixed bed, facilitating enhanced accuracy in predicting system

    behavior.

  • Palavras-chave
  • Carbon dioxide removal, Multiscale model, Confined fluids, Deep Neural Network, Bayesian statistics
  • Área Temática
  • Modelagem e Simulação
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O Encontro Brasileiro sobre Adsorção (EBA) é um evento reconhecido que ocorre a cada dois anos desde 1996, alternando entre cidades do Nordeste e Sul/Sudeste do Brasil. O objetivo principal do evento é fornecer um espaço para discussões entre a comunidade científica, acadêmica e empresarial, nacional e internacional, que esteja interessada na área de adsorção, promovendo assim o intercâmbio de ideias e resultados de pesquisas.

A 15ª edição do EBA acontecerá presencialmente em Maceió/Al, de 20 a 22 de novembro de 2024, sendo organizado por professores do Centro de Tecnologia da Universidade Federal de Alagoas(CTEC/UFAL). O evento contará com 5 palestras plenárias, apresentações de trabalhos convidados, apresentações de trabalhos orais selecionados e 3 sessões de pôsteres. Além disso, houve a “Escola de Adsorção”, que ofereceu 5 aulas sobre o tema “adsorção”, ministradas por renomados professores e pesquisadores da área.

Maceió, cidade sede do envento, é uma cidade encantadora, belissímas praias, excelente infraestrutura de hotéis, restaurantes e entretenimento. Localizada na região nordeste país, seu aeroporto possui voos diretos para diversos capitais do país, bem como para a Europa.

 

Maceió/AL, novembro de 2024.

Comissão Organizadora

15º Encontro Brasileiro sobre Adsorção - EBA

  • Adsorção e Energia
  • Adsorção aplicada à Catálise
  • Adsorção aplicada ao meio ambiente
  • Biotecnologia
  • Fundamentos de Adsorção
  • Modelagem e Simulação
  • Sintese e Caracterização

Comissão Organizadora:

Prof. Dr. Lucas Meili (Presidente da Comissão Organizadora) 

Prof. Dr. Amaro Gomes Barreto Jr.

Prof. Dr. Daniel Pinto Fernandes 

Prof. Dr. João Batista Rocha Maia Neto

Prof. Dr. Rodolfo Junqueira Brandão 

Dra. Pollyanna Vanessa dos Santos Lins

Dra. Rafaela Gabriel

 

Comitê Científico:

  • Amaro Gomes Barreto Júnio (UFRJ)
  • Célio L. Cavalcante Jr. (UFC)
  • Daniel Pinto Fernandes (UFAL)
  • Diana C. S. Azevedo (UFC)
  • Frederico Wanderley Tavares (UFRJ)
  • Guilherme Luiz Dotto (UFSM)
  • Igor Tadeu Lazzarotto Bresolin (UNIFESP)
  • Ivanildo José da Silva Junior (UFC)
  • Juliana Amorim Coelho (UFRN)
  • Leandro V. A. Gurgel (UFOP)
  • Liliana Amaral Feris (UFRGS)
  • Lucas Meili (UFAL)
  • Lucienne Lobato Romanielo (UFU)
  • Marcos Juliano Prauchner (UnB)
  • Maurício Alves da Motta Sobrinho (UFPE)
  • Nehemias Curvelo Pereira (UEM)
  • Pollyanna V. S. Lins (UFAL)
  • Rafaela Gabriel (UFAL)
  • Rodolfo Junqueira Brandão (UFAL)
  • Sibele Berenice Castellã Pergher (UFRN)
  • Sérgio Botelho de Oliveira (UFBA)
  • Tirzhá Lins Porto Dantas (UFPR)

Email do evento: 

eba15maceio@gmail.com

 

Comissão organizadora: 

 

Prof. Dr. Lucas Meili (Presidente da Comissão Organizadora) (lucas.meili@ctec.ufal.br)

Prof. Dr. Amaro Gomes Barreto Jr.

Prof. Dr. Daniel Pinto Fernandes ( daniel.fernandes@ctec.ufal.br)

Prof. Dr. João Batista Rocha Maia Neto (joao.maia@ctec.ufal.br)

Prof. Dr. Rodolfo Junqueira Brandão (rodolfo.brandao@ctec.ufal.br)

Dra. Pollyanna Vanessa dos Santos Lins ( polly_lins91@hotmail.com)

Dra. Rafaela Gabriel

Comitê Científico:

  • Amaro Gomes Barreto Júnio (UFRJ)
  • Célio L. Cavalcante Jr. (UFC)
  • Daniel Pinto Fernandes (UFAL)
  • Diana C. S. Azevedo (UFC)
  • Frederico Wanderley Tavares (UFRJ)
  • Guilherme Luiz Dotto (UFSM)
  • Igor Tadeu Lazzarotto Bresolin (UNIFESP)
  • Ivanildo José da Silva Junior (UFC)
  • Juliana Amorim Coelho (UFRN)
  • Leandro V. A. Gurgel (UFOP)
  • Liliana Amaral Feris (UFRGS)
  • Lucas Meili (UFAL)
  • Lucienne Lobato Romanielo (UFU)
  • Marcos Juliano Prauchner (UnB)
  • Maurício Alves da Motta Sobrinho (UFPE)
  • Nehemias Curvelo Pereira (UEM)
  • Pollyanna V. S. Lins (UFAL)
  • Rafaela Gabriel (UFAL)
  • Rodolfo Junqueira Brandão (UFAL)
  • Sibele Berenice Castellã Pergher (UFRN)
  • Sérgio Botelho de Oliveira (UFBA)
  • Tirzhá Lins Porto Dantas (UFPR)

 

Patrocínio:

DpUnion Instrumentação Analítica e Científica

Parceiros: 

Universidade Federal de Alagoas (UFAL)

Centro de Tecnologia (CTEC/UFAL)

Fundação Universitária de Desenvolvimento de Extensão e Pesquisa (FUNDEPES)

Secretaria de Estado da Ciência, da Tecnologia e da Inovação (SECTI)

Centro de Inovação do Jaraguá 

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Alagoas (FAPEAL)

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