Síntesis de catalizadores de Ni/γ-Al2O3 y su aplicación en la gasificación de residuos lignocelulósicos derivados del pino

Abstract

Gasification is a process that was used extensively during the early last century, but in recent years has sparked renewed interest, mainly because of its application in the treatment of forestry, agricultural, industrial and urban residues, as first step for sustainable energy production. In most research on this topic air, oxygen, steam, or mixtures of the three have been used as "gasifying agents." However, in many of these developments no catalysts were used. Recently, in order to streamline the process and to reduce severity on the operating conditions at which gasification reactions are carried out, there have been various studies on the effects of catalysts in promoting one or more of the reactions taking place. Nickel catalysts supported mainly on - alumina, under inert gas atmosphere or under pressure of product gases, exhibited high yields of synthesis gas, rich in hydrogen and carbon monoxide, in a range of relatively low temperatures (500°C - 650°C) and moderate pressures (5 bar-15 bar). In this work the catalyst preparation was performed based on the synthesis of -alumina from industrial grade materials and thereafter depositing, by incipient impregnation , nickel in amounts of 10 wt%, 15 wt% and 20 wt%; with these catalysts disintegration of gases from the pyrolysis of pine sawdust was carried out, yielding syngas with CO/H2 in different proportions. A sensitivity analysis of results was performed, finding that the best catalyst Ni/ - alumina is the one with 10 wt% of metal. These results were obtained in a self- designed reactor at laboratory scale.

La gasificación es un proceso que fue ampliamente utilizado en los inicios del siglo pasado, y en años recientes ha despertado de nuevo interés principalmente por su aplicación en el tratamiento de residuos forestales, industriales e incluso urbanos, como primer paso para producir energía de manera sustentable. En gran mayoría de investigaciones acerca de este proceso aire, oxígeno, vapor, o mezclas de los tres han sido utilizados como “agentes gasificantes”. Sin embargo, en muchos de estos desarrollos no se emplearon catalizadores. Recientemente, a fin de hacer más eficiente el proceso y moderar las condiciones a las que las reacciones de gasificación se llevan a cabo, se han presentado diversas investigaciones sobre los efectos de catalizadores en favorecer una o varias de las reacciones que se llevan a cabo. Los catalizadores principalmente de níquel soportados en gama-alúmina, bajo atmósfera de gas inerte o bajo presión de los mismos gases producidos, exhibieron altos rendimientos a gas de síntesis, rico en hidrógeno y monóxido de carbono, en un intervalo de temperaturas relativamente bajas (500°C - 650° C) y presiones moderadas (5 bar- 15 bar). En este trabajo se realizó la preparación de catalizadores partiendo de la síntesis de gama-alúmina, usando materiales de calidad industrial y depositando, posteriormente, por impregnación incipiente, níquel en proporciones de 10%p, 15%p y 20%p; con estos catalizadores se desintegraron los gases provenientes de la pirólisis de aserrín de pino, obteniéndose gas de síntesis con diferentes proporciones CO/H2. A los resultados se les realizó un análisis de sensibilidad, encontrando que el mejor catalizador tipo Ni/ -Al2O3 es aquel con 10%p del metal. Estos resultados fueron obtenidos en un reactor, escala laboratorio, de diseño propio.