Catalizador Arcilla nativa eliminaci n TAR Alquitr n

PROPUESTA: SÍNTESIS DE UN CATALIZADOR Co-Fe/Al-PILC PARA REFORMADO
DE VAPOR DE ALQUITRÁN DERIVADO DE LA GASIFICACIÓN DE BIOMASA
LIGNOCELULÓSICA

CONTEXTO
La biomasa comprende un amplio rango de diferentes clases de biomateriales tales como
madera, residuos forestales y de agricultura, residuos de la industria de madera y alimentos,
algas, pastos energéticos, bagazo, paja lodo residual, etc. Eluso de diferentes clases de
biomasa resulta en diferentes retos y soluciones para su transporte y almacenamiento, para
la operación de un gasificador y para la limpieza del gas de síntesis (syngas) producido
(Heidenreich y Foscolo, 2015). La gasificación de biomasa es una de las más importantes
tecnologías para la conversión de biomasa a electricidad, combustibles y químicos. El
principal obstáculoque evita la aplicación comercial de esta tecnología es la presencia de
alquitrán en los productos gaseosos. Sin embargo, el mejoramiento del comportamiento
catalítico incluye la actividad, estabilidad, resistencia a la deposición de coque y a la
agregación de las partículas de metal, así como la regenerabilidad del catalizador es
necesaria (Josuinkas et al., 2014).
Catalizador: Los catalizadoresempleados deben ser altamente activos, selectivos a
productos particulares, resistentes a la desactivación, fácilmente reciclables y mientras sea
posible, baratos y ampliamente distribuidos (Ma y Müller, 2015). En el caso de materiales
de bajo costo, no es necesario recuperarlos después del proceso. Algunos catalizadores
baratos por ejemplo óxidos metálicos a granel, alúmina y metales soportadosprincipalmente en alúmina han sido examinados para conversión catalítica del TAR
presente en la biomasa. Los catalizadores para reformado de vapor presentan altas
actividades para la eliminación de alquitrán y obtención de gas en la gasificación de
biomasa. Esos catalizadores aceleran las reacciones de reformado de vapor y seco y la
reacción de desplazamiento agua-gas (Tabla 2) (El Rub et al.,2004; Yung et al., 2009; Koike
et al., 2013).
Tabla 2: Reacciones importantes en un reactor catalítico secundario ubicado después del
gasificador

Se han estudiado catalizadores metálicos soportados en óxidos convencionales para
reformado de vapor de alquitrán derivado de biomasa, tales como: catalizadores de Ni
soportados en α-Al2O3, el cual tuvo la actividad más alta que los otros: Ni/a-Al2O3 >Ni/ZrO2 > Ni/TiO2 > Ni/CeO2 > Ni/MgO, en términos de rendimiento residual de
alquitran (Yung et al., 2009, Li, et al., 2015). Para Co-Fe/Al2O3 (estructura fcc y bcc) se obtuvo
la actividad más alta en Co-Fe/Al2O3 (Fe/Co=0,25). La mayor actividad se encontró en CoFe/Al2O3 seguido por Ni-Co/Al2O3 (Co/Ni=0.25) y Ni-Fe/Al2O3 (Fe/Ni=0,5) (Li et al.,
2015).
Las arcillas tipo caolinita y montmorillonita(por ejemplo bentonita) por su carácter ácido
han sido evaluadas como catalizadores en diversas reacciones. Las arcillas son catalizadores
aluminosilicatos amorfos que contienen sitios ácidos, muchos de esos sitios están enterrados
y son inaccesibles conllevando a una baja acidez. Dentro de la composición de las arcillas
hay alúmina en porcentajes importantes, por ejemplo en la caolinita alcanza un36% y en la
montmorillonita un 16%. Para reacciones de gasificación donde las temperaturas que se
requieren son altas para la eliminación de alquitrán, se debe tener en cuenta que los
aluminosilicatos, por encima de 850℃, pierden su actividad catalítica, su estructura porosa
y actúan como material inerte (El-Rub et al, 2004). Para superar los problemas de
inestabilidad del material arcilloso, a lastemperaturas de gasificación, se ha propuesto su
pilarización como una estrategia para superar éstos inconvenientes. La introducción de
pilares, además de aumentar la resistencia y estabilidad del material, proporciona micro y/o
mesoporosidad, aumenta el área superficial, da mayor acceso a los sitios ácidos presentes
en la arcilla natural y genera la presencia de especies potencialmente activas...