Estudio de catalizadores de niquel preparados por coprecipitación y su aplicación en la producción de hidrógeno mediante reformado de derivados líquidos de la biomasa

Abstract

El hidrógeno producido de forma renovable a partir de biomasa como vector energético aparece como una de las alternativas más prometedoras a la hora de solucionar, al menos parcialmente, los actuales problemas medioambientales y energéticos. En este sentido, el objetivo de esta tesis es la obtención de nuevos catalizadores de elevada actividad, conversión de etanol y resistencia a los fenómenos de desactivación y su ensayo para la conversión de etanol en hidrógeno mediante reformado catalítico con vapor de agua. Catalizadores conteniendo Ni y soportados sobre tres sistemas de óxidos mixtos (La-Zr, La-Sn e Y-Zr) fueron preparados por medio de distintas técnicas experimentales, siendo la carga de Ni (5 y 15 % en peso) y la temperatura final de calcinación (700-950 C) las variables experimentales en su preparación. De forma adicional, se estudió la sustitución parcial de Ni por Cu en el sistema Ni-La-Zr y la relación atómica Sn/La en el sistema Ni-La-Sn. Los catalizadores fueron ensayados en la rección de reformado de etanol con vapor de agua en el rango de temperaturas de 450-650 C y caracterizados por diversas técnicas experimentales antes y después de su uso para correlacionar sus propiedades estructurales y texturales con su performance catalítica. Para aquellos catalizadores más prometedores, se hicieron ensayos de larga duración para una aproximación más cercana a su aplicación a escala industrial. Todos los catalizadores fueron activos en la reacción de estudio para la producción de mezclas gaseosas ricas en H2 y CO2. La actividad, conversión y resistencia a la desactivación son dependientes de la estructura del catalizador y las condiciones experimentales. En el caso de los catalizadores Ni-La-Zr conteniendo Cu y Ni-La-Sn, la formación de compuestos intermetálicos (NiCu y NiSn, respectivamente) llevan a una menor actividad catalítica para la ruptura de los enlaces C-C, con menores rendimientos de H2 y una mayor cantidad de intermediarios de reacción y etanol sin convertir en la mezcla final. Los sistemas Ni(15 %)-La-Zr y Ni(15 %)-Y-Zr calcinados a 950 C fueron los que en forma general mostraron mayores conversiones de etanol y rendimientos de H2, con una alta resistencia a fenómenos de desactivación.