Desarrollo de catalizadores de níquel soportado sobre alúmina para la producción de hidrógeno a partir de glicerol

ESTEBAN ANDRÉS SÁNCHEZ; RAÚL A. COMELLI

Santa Fe

Jornada; XVIII Jornadas de Jovenes Investigadores de la AUGM; 2010

Asociacion de Universidades Grupo Montevideo (AUGM)

La demanda de hidrógeno está creciendo debido a los avances en la industria de celdas de combustibles. Esto hace necesario encontrar fuentes renovables de materias primas para producirlo, pues actualmente casi el 95% es obtenido a partir de alimentaciones basadas en combustibles fósiles no renovables. La reacción de producción de biodiesel obtiene glicerol como subproducto, compuesto químico ampliamente utilizado en la industria química, cosmética y alimenticia, así como en formulaciones farmacéuticas.El incremento de la producción de biodiesel está aumentando la oferta del glicerol y disminuyendo progresivamente su precio, lo cual incentiva la investigación de aplicaciones que permitan sintetizar productos químicos con valor agregado. La transformación del glicerol para producir hidrógeno es un proceso de interés que promueve un desarrollo ambiental sostenible mediante la utilización de una materia prima renovable y la generación de un combustible renovable de próxima generación. El reformado catalítico con vapor del glicerol permite la obtención de hidrógeno. Tres catalizadores de Ni impregnado sobre g-Al2O3 fueron preparados empleando la técnica de humedad incipiente, con cargas de 2,6; 5,8 y 9,9% p/p de metal. Los materiales fueron caracterizados mediante desorción de amoníaco a temperatura programada (DTP-NH3), reducción a temperatura programada (RTP) y espectroscopia infrarrojo con Transformada de Fourier (FTIR). La evaluación catalítica fue realizada con el catalizador con carga intermedia de níquel en un reactor de lecho fijo, flujo continuo descendente, controlado térmicamente, alimentando una solución acuosa de glicerol al 20% y co-alimentando N2, con un vaporizador previo al reactor y un condensador al egreso. Las condiciones operativas fueron: temperatura 600, 650 y 700ºC, presión atmosférica, relación molar agua/glicerol 16:1, WHSV 3,4; 5,0 y 10,1 h-1, velocidad de alimentación de solución de glicerol 0,17 ml/min y tiempo de operación 4 y 8 horas. El seguimiento de la reacción se realizó por cromatografía gaseosa, compatibilizando el análisis on-line de la corriente de no condensados detectada con FID y TCD, junto con el análisis off-line de la fracción condensada recuperada una vez finalizada la reacción mediante otro FID. Las especies Ni son difíciles de reducir y no modifican el perfil de acidez del soporte, disminuyendo su grado de hidratación superficial. La reacción de reformado con vapor del glicerol luego de 4 h, alcanzó 97,1% de conversión a 600ºC y 99,7% a 700ºC; y la mayor selectividad a H2 (99,7%) se obtuvo a 650ºC, siendo más estable a 700ºC. A 8 h, la conversión disminuyó siendo más marcada a 600ºC, mientras a 700ºC y menores WHSV se mejoró la estabilidad del material; la selectividad a H2 aumentó de 96,8% a 99,9% a 700ºC, al disminuir WHSV. A 4 y 8 h, la recuperación de fase líquida fue mayor a 600ºC, decreciendo al aumentar la temperatura. A 4 h e igual WHSV, el principal co-producto obtenido fue metano (76-97%), aumentando a mayor temperatura, siguiendo eteno, etano, propeno y otros compuestos. A 700ºC y mayor WHSV, el patrón de distribución de co-productos cambió, obteniéndose eteno (47%) y metano (37%), efecto asociado a la desactivación catalítica por formación de depósito carbonoso.