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Repositorio de la Universidad de Oviedo. > Producción Bibliográfica de UniOvi: RECOPILA > Tesis >

Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10651/15155

Title: Transformación de derivados de la biomasa en combustibles líquidos mediante procesos de aldolización-hidrogenación catalítica
Author(s): Faba Peón, Laura
Advisor: Ordóñez García, Salvador
Díaz Fernández, Eva
Other authors: Ingeniería Química y Tecnología del Medio Ambiente, Departamento de
Keywords: Ingeniería y tecnología del medio ambiente
Issue date: 11-Jan-2013
Publisher: Universidad de Oviedo
Format extent: 432 p.
Abstract: El agotamiento de las reservas de combustibles fósiles y la concienciación acerca de problemas medioambientales como el efecto invernadero han fomentado el desarrollo de energías alternativas respetuosas con el Medio Ambiente. La obtención de combustibles líquidos destinados al transporte es sensiblemente más compleja que la obtención de electricidad o calor. La biomasa es la única fuente de energía con la capacidad de transformarse en productos competitivos con el diesel o las gasolinas minerales. Para eliminar los problemas que genera la obtención de estos combustibles mediante las denominadas tecnologías de 1ª generación (competencia por suelo y recursos entre los cultivos energéticos y los destinados a la alimentación), es necesario desarrollar tecnologías más competitivas que utilicen de forma genérica (cualquier residuo lignocelulósico) la biomasa para su transformación en biocombustibles (2ª generación). Los procesos catalíticos son los más prometedores, aunando bajo coste energético y gran flexibilidad de materia prima. Este trabajo aborda la conversión de hemicelulosa en combustible de calidad diesel en 3 etapas catalíticas: hidrogenación-hidrolítica, condensación aldólica e hidrogenación completa. Para la 1ª etapa se utilizó como materia prima la arabinogalactosa. La hidrogenación hidrolítica es un proceso hasta ahora estudiado para la obtención de alcoholes, produciéndose aldehídos como productos secundarios. Este trabajo, por el contrario, se orienta hacia la deshidratación como reacción principal. Se estudian las condiciones de operación (temperaturas y tiempos de reacción) y catalizadores para maximizar la selectividad de furfural y 5-hidroximetilfurfural. Se estudiaron catalizadores microporosos y mesoporosos. Ambos soportes se analizaron en sus formas protonadas y con metales nobles activos en hidrogenación. Los mejores resultados se obtuvieron con H b-11 y H-b-25, (más de 40 % de selectividad a aldehídos en 4 horas a 185°C y 20 bares de H2). Estos compuestos tienen 5 o 6 carbonos, por lo que su hidrogenación total daría lugar a alcanos con un muy bajo índice de octano. Es necesario introducir una etapa en la que se produzcan nuevos enlaces C-C: la condensación aldólica. Se estudió la condensación aldólica entre el furfural y la acetona, obteniendo aductos de entre 8 y 13 C (condensación simple y doble). Se estudiaron diferentes materiales básicos (Mg-Zr, Mg-Al y Ca-Zr), analizando diferentes parámetros de reacción. Los mejores resultados fueron obtenidos con Mg-Zr, con más de un 75 % de selectividad. Se identificó como principal reacción secundaria la autocondensación de la acetona, reacción que se estudió de forma paralela. Los resultados obtenidos fueron relacionados con las propiedades físico-químicas de los catalizadores. Se detectaron dos puntos críticos en esta reacción: por un lado, los análisis de TPO demostraron la existencia de fenómenos de adsorción de los productos sobre la superficie catalítica (desactivación por ensuciamiento superficial); por otro lado, se observó que un aumento en la basicidad no ofrece la mejora esperada. Para minimizar la adsorción se estudió la condensación en atmósfera reductora, con catalizadores bifuncionales (Pd/Mg-Zr, Pd/Mg-Al y Pd/Ca-Zr). Estos materiales, en presencia de H2, producen una hidrogenación parcial de los condensados, disminuyendo la adsorción y mejorando la estabilidad. Para una mejor distribución de los centros básicos, el Mg-Zr se soportó sobre materiales carbonosos. La buena dispersión obtenida sobre los grafitos, permite una mejora de los resultados de actividad. La última etapa es la hidrogenación de los aductos de condensación. Se determinó el metal más activo (con catalizadores de alúmina impregnados en Pd, Pt, Ru y Rh) y la temperatura y presión óptima de reacción. Los mejores resultados se obtuvieron con el Pt, trabajando a 220 °C y 55 bares de H2. Posteriormente se optimizó el soporte catalítico, obteniéndose una mayor selectividad con Pt/CA.
URI: http://hdl.handle.net/10651/15155
Local notes: DT(SE) 2013-024
Appears in Collections:Tesis
Tesis doctorales a texto completo

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