Monolitos

Materiales carbonosos para la adsorción de CO2 obtenidos a partir de cuesco de palma africana (Elaeis guineensis)

Carbonaceous materials for the adsorption of CO2 obtained from African palm stone (Elaeis guineensis)

Diana Paola Vargas

RESUMEN
En este trabajo se preparan y caracterizan monolitos de carbón activado tipo panal con potencial aplicación en la adsorción de dióxido decarbono. Para ello se utiliza como precursor cuesco de palma africana mediante la activación química con ácido fosfórico a diferentes concentraciones, sin el uso de ningún aglomerante. Las muestras se caracterizan por adsorción física de N2 a 77K, CO2 a 273K y calorimetrías de inmersión en benceno. Se usa simulación de Monte Carlo para analizar los datos experimentales proporcionando unainterpretación de resultados y una caracterización más detallada de las propiedades texturales, como la determinación de la distribución del tamaño de poros (PSDs) de cada uno de los materiales. Adicionalmente se presentan algunas isotermas a alta presión de CO2 y CH4 .
Palabras clave: Monolitos de carbón, activación química, ácido fosfórico, entalpía de inmersión.

ABSTRACT
In this paper weprepared and characterized activated carbon monoliths type honeycomb with potential application in the adsorption of carbon dioxide. It uses as precursor African palm stone by chemical activation with phosphoric acid at different concentrations, without using any binder. The samples were characterized by physical adsorption of N2 at 77K, CO2 at 273K, immersion calorimetry into bezene. Grand CanonicalMonte Carlo simulations were used to analyze the experimental results, providing an interpretation of results as well as a more detailed hcharacterization of the textural properties, such as the determination of the Pore Size Distribution (PSDs) of each of the materials. Additionally are some high-pressure isotherms of CO2 and CH4.
Key words: carbon monolith, chemistry activation, phosphoricacid, immersion enthalpy,
INTRODUCCCIÓN

La contaminación del aire es uno de los problemas ambientales más importantes, y es resultado de las actividades del hombre. Las causas que originan esta contaminación son diversas, entre estas se encuentran las actividades industriales, comerciales, domésticas y agropecuarias. En los últimos años la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera hapresentado un aumento. Se ha pasado de unas 280 ppm en la era preindustrial a unas 379 ppm en 2009 (aún cuando su concentración global en la atmósfera es de apenas 0,03%). Este aumento contribuye al cambio climático porque dicho gas es el principal responsable del efecto invernadero, el cual amenaza la sostenibilidad del planeta, por esta razón, en la actualidad su remoción constituye un gran reto (1,2).La captura de CO2 mediante sólidos porosos se convierte en una tarea interesante debido a la creciente cantidad de CO2 liberado a la atmósfera (principalmente en plantas de generación de energía) y su impacto en el cambio climático global (3-5). Las zeolitas, los carbones activados, las silices mesoporosas (por ejemplo MCM-41 y SBA-15) y, más recientemente, los Metal Organic Frameworks (MOFs)han mostrado resultados prometedores en términos de capacidad de adsorción y selectividad (6-12). Por otra parte, estudios recientes en este campo, demuestran que la capacidad de adsorción de CO2 en estos sólidos puede ser mejorada mediante la incorporación de grupos funcionales nitrogenados en su estructura porosa (13-14). Por desgracia, dichas funcionalizaciones en algunos casos tienen algunasdesventajas, por ejemplo: el costo, la regeneración, la lenta difusión de CO2 entre otras. El desarrollo de nuevos sólidos porosos con mejores propiedades en términos de capacidad de adsorción, selectividad y cinética de adsorción, constituye un amplio campo de trabajo, además otro aspecto importante a tener en cuenta en el diseño de un adsorbente desde el punto de vista industrial es la...