Aplicación de técnicas termogravimétricas al desarrollo de materiales para captura de CO2

ANDREA A MARTINEZ; PIERRE ARNEODO LAROCHETTE; AURELIEN GASNIER; FABIANA C GENNARI

Bahia Blanca

Congreso; RAFA 108; 2023

AFA

En este trabajo se estudian materiales que se componen de una amina polimérica (polietilenimina, PEI) impregnada en una matriz porosa (resorcinol formaldehído) de alta área superficial. Su interés radica en que pueden ser utilizados para capturar selectivamente CO2 en corrientes gaseosas, para luego liberarlo controladamente, en un proceso reversible. Se considera que la matriz porosa permite incrementar considerablemente el área expuesta del polímero al gas a capturar (CO2), aumentando así la actividad (velocidad, capacidad) del material, en particular en condiciones moderadas (T < 100 ºC). La aplicación sistemática de un proceso de captura/liberación del CO2 en conjunto con la caracterización textural de la matriz según su grado de impregnación por el polímero permite obtener una información fundamental sobre los factores determinantes de estos materiales. Aplicando una rampa de temperatura creciente seguida de una rampa de temperatura decreciente, se pudo observar concretamente la histéresis asociada a la captura del CO2 en estos materiales, evidenciando un límite de temperatura que separa el control cinético del termodinámico. Se pudo relacionar esta temperatura con el grado de relleno de las matrices, y su modo de relleno (axial o longitudinal). Esto ilustra la importancia de la mojabilidad del polímero en la matriz, que depende de la afinidad entre ambos, del diámetro de los poros, y de su rugosidad. En la etapa de liberación del CO2, se pudo discriminar la componente f isisorbida del CO2 (superficie disponible de la matriz) de la componente quimisorbida del CO2 (volumen disponible del polímero). Esta discriminación era necesaria para poder entender la importancia de la barrera difusional del CO2 a través del polímero sobre su capacidad de captura. Utilizando la técnica termogravimétrica se pudo mostrar que las propiedades de estos materiales dependen de diversos factores en interacción, más allá de la sola área superficial, del volumen de poros disponibles o de la cantidad de polímero empleado. Este método es reproducible, accesible, y aplicable a otras combinaciones de materiales para captura (polímero/matriz porosa) para entender los factores determinantes de su optimización.