Operación cíclica de adsorción de CO2 e hidrogenación a CH4: materiales con función dual, mecanismo y modelado

Abstract

El uso de combustibles fósiles para satisfacer la creciente demanda de energía da como resultado la emisión de una gran cantidad de CO2 a la atmósfera. Una alternativa para superar este problema medioambiental es la valorización del CO2 mediante su hidrogenación a CH4. Para ello, es necesario la captura y concentración previa del CO2, siendo un proceso muy costoso. Recientemente, con el fin de eliminar la costosa etapa de concentración, se ha planteado la adsorción de CO2 e hidrogenación catalítica a CH4 combinada utilizando un material con función dual (DFM). Los materiales duales, contienen un producto alcalino o alcalinotérreo que actúa como adsorbente y un metal que asiste la reacción de metanación. Los DFMs permiten la captura de CO2 y su conversión directa a metano, sin la necesidad de procesos térmicos intermedios intensivos en consumo energético.En la presente Tesis Doctoral, se han desarrollado y optimizado distintos DFMs para la adsorción de CO2 e hidrogenación a CH4. Se ha propuesto un esquema de reacción completo que describe el proceso cíclico basado en la evolución temporal de reactivos y productos. Además, se ha propuesto un modelo cinético dinámico que predice satisfactoriamente la operación sobre el DFM 4% Ru 10% Na2CO3/Al2O3 en un amplio intervalo de temperatura y concentraciones de CO2 e H2. A partir del modelo, se han simulado diferentes escenarios de operación y se ha propuesto una estrategia óptima de operación.