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

ESTEBAN A. SÁNCHEZ; RAÚL A. COMELLI

Santa Fe

Jornada; XVIII Jornadas de Jóvenes Investigadores AUGM; 2010

Asociacion de Universidades Grupo Montevideo (AUGM)

La demanda de hidrógeno, el elemento más simple y abundante, está creciendo debido a los avances técnicos en la industria de celdas de combustibles. Esto hace necesario encontrar fuentes renovables de materias primas para producirlo dado que actualmente casi el 95% es obtenido a partir de alimentaciones basadas en combustibles fósiles, es decir no renovables. Por otra parte, las economías que dependen completamente del petróleo, como la mayoría de los países industrializados, tienen como debilidades la incertidumbre del suministro y precio y la dificultad para establecer un modelo de desarrollo económico y medioambiental sostenible. En consecuencia, desde la pasada década del 90 ha sido creciente el interés en buscar fuentes de materias primas alternativas, surgiendo como naturalmente obvia la biomasa, por su abundancia y sostenibilidad. En los últimos 10 años, países como EEUU, Alemania y Canadá han incrementado estudios, iniciativas y proyectos tecnológicos relacionados con el uso de biomasa como materia prima para producir bioenergía y bioproductos. Los biocompuestos, aquellos producidos a partir de fuentes renovables, están adquiriendo un papel creciente dentro de los combustibles para transporte. El biodiesel, mezcla de ésteres metílicos de ácidos grasos, es producido a partir de aceites vegetales por transesterificación con metanol. Como subproducto de dicha reacción (aproximadamente 10% en peso del producto total) se obtiene glicerol, compuesto químico que tiene tres grupos hidroxilo alcohólicos del tipo hidrofílicos. El glicerol es utilizado ampliamente en la industria química, cosmética y alimenticia, así como en formulaciones farmacéuticas. Además, es intermediario en la síntesis de un gran número de compuestos utilizados en la industria. El estudio de su transformación interesa pues proviene de materias primas renovables, lo cual permite un desarrollo medioambiental sostenible. Además, 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 por vía catalítica para la producción de hidrógeno comenzó a ser fuertemente investigada en función de la necesidad de obtener nuevas fuentes de energías renovables que puedan ser empleadas como combustibles a partir de compuestos provenientes de la biomasa. Tres catalizadores de Ni soportado sobre Al2O3, con cargas de 2,6; 5,8 y 9,9% de Ni, fueron preparados siguiendo la técnica de impregnación por humedad incipiente. Las especies de Ni presentes en la superficie del soporte son difíciles de reducir y no modifican el perfil de acidez del material base. Las especies de óxido metálico superficiales disminuyen el grado de hidratación de la superficie del soporte, sin modificar sus características. La reacción de reformado con vapor del glicerol fue evaluada catalíticamente a temperatura entre 600-700ºC, presión atmosférica, relación molar agua/glicerol 16:1, WHSV de 3,4-10,1 h-1 y velocidad de alimentación 0,17 ml/min. A 4 h de operación, la conversión fue 97,1% a 600ºC y aumentó a 99,7% a 700ºC; y la mayor selectividad a H2 (99,7%) se obtuvo a 650ºC, siendo más estable a 700ºC y todos los WHSV. Luego de 8 h, la conversión disminuye siendo más marcada a 600ºC, mientras a 700ºC y menores WHSV se mejoró levemente la estabilidad del material; y la selectividad a H2 aumentó de 96,8% a 99,9% a 700ºC y al disminuir la WHSV. A 4 y 8 h, la recuperación de fase líquida fue mayor a 600ºC, decreciendo al aumentar la temperatura. Según la distribución de co-productos luego de 4 h e igual WHSV, el principal co-producto fue metano (76-97%), que aumentó a mayor temperatura, siguiendo eteno y en menor proporción etano, y propeno. A 700ºC y mayor WHSV, el principal co-producto es eteno (47%) y luego metano (37%). Este comportamiento podría asociarse a la desactivación del catalizador.