Proyectos
Catalizadores de Ni a partir de hidrotalcitas inmovilizados en monolitos para la transformación de gases de efecto invernadero
Resumen
El dióxido de carbono y el metano son los gases de efecto invernadero (GEI) más abundantes en la atmósfera, lo cual es producto, entre otros motivos, de la utilización de combustibles fósiles, la ganadería y la emisión de biogás en los rellenos sanitarios. El empleo simultáneo de estos dos GEI en la obtención de productos valorizados, que hagan parte de economías circulares rentables, es de gran interés investigativo, ambiental e industrial. El reformado seco de metano es un proceso catalítico que puede ser empleado para este propósito transformando estos dos GEI en gas de síntesis, un intermediario clave para la posterior obtención de productos químicos oxigenados. En el proceso, se han empleado catalizadores de diferentes tipos, siendo aquellos que contienen níquel los que presentan el mayor interés económico debido a su bajo costo. No obstante, a pesar de que el proceso es atractivo por el potencial de fijación y transformación de GEI que posee, el carácter endotérmico y la tendencia a la formación de carbono condicionan el proceso para su escalado, ya que los catalizadores se desactivan fácilmente por las altas temperaturas y la acumulación de residuos de coque. Nuestro grupo de investigación, desde hace varios años, ha venido realizando una investigación sistemática para el desarrollo de catalizadores de Ni-Ce obtenidos a partir de hidrotalcitas. Los resultados en términos de conversión, selectividad y estabilidad obtenidos han demostrado la potencialidad que tienen estos catalizadores y la posibilidad de que puedan ser escalados hacia mayores niveles de madurez tecnológica. Sin embargo, estos catalizadores hasta el momento han sido probados a escala laboratorio en forma de polvo, la cual no es viable a una mayor escala, pues serían necesarias grandes cantidades del catalizador, y el polvo podría generar caídas de presión en los reactores causando problemas difusionales que impactarían negativamente en la química del proceso y el rendimiento alcanzado. De esta manera se hace necesario estudiar la inmovilización de estos catalizadores en formas estructuradas que faciliten su comercialización y escalado. Al respecto, la forma comercial más conocida son los monolitos cerámicos, en donde el catalizador se deposita formando una monocapa en una estructura cerámica tipo panal de abejas que presenta una elevada resistencia térmica y mecánica. En el marco de lo expuesto, en este proyecto, se plantea estudiar la inmovilización de catalizadores de Ni promovidos con Ce que son obtenidos a partir de hidrotalcitas, en monolitos cerámicos de cordierita, con el fin de generar una presentación comercial del catalizador que posea características adecuadas para su posible escalado a mediano plazo. Dado el papel fundamental del Ce en la estabilidad del catalizador, se estudiará el efecto que tiene la concentración de este metal sobre la fisicoquímica del sólido y se estudiará el efecto de suprimir el tratamiento del catalizador con hidrógeno previo a la reacción, con el propósito de disminuir costos y facilitar la operación. El proyecto permitirá la finalización de una tesis de Maestría en Ciencias-Química, asi como vinculará dos estudiantes de pregrado (Química) para realizar su trabajo de grado, y se articulará con las actividades de divulgación y de formación realizadas en un Semillero de Investigación intersedes que incluye un estudiante del Programa Especial de Admisión y Movilidad Académica (PEAMA).
Convocatoria
Nombre de la convocatoria:Convocatoria nacional para el fortalecimiento de la formación a través del apoyo a proyectos de investigación, creación artística e innovación de la Universidad Nacional de Colombia 2022-2024
Modalidad:Modalidad Única: Proyectos de investigación, creación artística e innovación de la Universidad Nacional de Colombia 2022-2024
Responsable