Evaluación de catalizadores soportados para la hidrogenación de CO2

Abstract

Recientemente se ha desarrollado un notable interés en diversas estrategias encaminadas a valorizar CO2 proveniente de diferentes efluentes industriales, como pueda ser el CO2 obtenido en la producción de biometano a partir de biogás. Dicha valorización puede efectuarse a través de su hidrogenación con H2 producido a partir de electricidad renovable, bien para producir CH4, pudiendo ser empleado como gas natural sustituto (SNG), o CO, con el que se puede producir gas de síntesis. En este proceso, las dos principales reacciones son la metanación de óxidos de carbono, altamente exotérmicas, y la reacción inversa de desplazamiento de gas a agua, moderadamente endotérmica. Debido a las limitaciones termodinámicas y a la alta estabilidad de la molécula de CO2, es de suma importancia la selección de las condiciones de operación en las que se lleva a cabo la reacción, así como el empleo de un catalizador adecuado. Por ello, en este Trabajo Fin de Grado se han diversos catalizadores de Co soportados en la reacción de hidrogenación de CO2, con el fin de poder analizar el efecto de distintas variables sobre su comportamiento catalítico: método de síntesis, contenido de metal activo o soporte utilizado, entre otras. Los catalizadores 15 % Co/Al2O3 y 5 % Co/Al2O3 (IHI), preparados mediante el mismo método de impregnación a humedad incipiente, han obtenido resultados prometedores en cuanto a actividad y rendimiento y selectividad a CH4. Por otro lado, los catalizadores que contenían Mg en su soporte han presentado un mayor rendimiento y selectividad a CO, a pesar de obtener menores conversiones de CO2.

Recently, notable interest has arisen in various strategies aimed at valorizing CO2 from different industrial effluents, such as CO2 obtained in the production of biomethane from biogas. Such valorization can be carried out through its hydrogenation with H2 produced from renewable electricity, either to produce CH4, which can be used as substitute natural gas (SNG) or to CO, with which synthesis gas can be produced. In this process, the two main reactions are the methanation of carbon oxides, highly exothermic, and the reverse water gas shift reaction, moderately endothermic. Due to thermodynamic limitations, such as the high stability of the CO2 molecule, it is of great importance the selection of the reaction conditions and the use of a suitable catalyst. For that reason, in this Final Degree Project different Co supported catalysts have been studied in the hydrogenation of CO2, in order to analyze the effect of some variables on the catalysts’ performance: synthesis method, active metal content or support used, among others. 15 % Co/Al2O3 and 5 % Co/Al2O3 (IHI) catalysts, prepared by the same incipient wetness impregnation method, have obtained promising results in terms of CO2 conversion and CH4 yield and selectivity. On the other hand, catalysts containing Mg in their support have presented higher CO yield and selectivity, despite their lower CO2 conversions.