Aplicación de compuestos modelo en la elucidación de mecanismos de reducción heterogénea de NO sobre materiales carbonosos

Abstract

El futuro de la generación de energía a partir del carbón está estrechamente vinculado con la preocupación por el medio ambiente. Las nuevas tecnologías de combustión crean unas condiciones de operación favorables para la reducción de NOx proveniente de la materia volátil, disminuyendo así la proporción final de óxidos de nitrógeno. Sin embargo, el residuo carbonoso o carbonizado es un material rico en nitrógeno y constituye la principal fuente de NOx. El conocimiento de la química del carbón es fundamental para la comprensión de los mecanismos involucrados en las emisiones de óxidos de nitrógeno a partir del nitrógeno contenido en el carbón. Frente a la complejidad estructural del carbón, el empleo de compuestos modelo facilita notablemente el estudio, aportando funcionalidades conocidas en un entorno químico definido. En el presente trabajo se ha obtenido un carbón modelo de composición y propiedades definidas, que simula adecuadamente el comportamiento de un carbón bituminoso alto en volátiles, Camocha (CA). La optimización, lo que ha permitido definir con precisión sus propiedades físicas y químicas. El carbón modelo presenta el mismo tipo de centros activos que el carbón CA. Sin embargo, el carbonizado modelo es más reactivo que el carbonizado CA debido a su superior desarrollo textural y estructural. El dispositivo experimental utilizado está compuesto por un espectrómetro de masas (MS) y un espectrofotómetro infrarrojo por transformada de Fourier (IRTF) montados en paralelo, y acoplados ámbos a un analizador termogravimétrico (TG). Se han llevado a cabo experimentos de pirólisis y combustión a temperatura programada; asimismo, se ha desarrollado una sistemática experimental de análisis cuantitativo para el estudio de la reducción heterogénea de NO sobre el carbonizado modelo, analizando la influencia de la temperatura, así como del tipo y concentración de centros activos. El hecho de poder controlar la composición del carbonizado modelo y la utilización de un gas reactivo marcado isotópicamente (15NO), han resultado cruciales en el desarrollo del presente trabajo. Los resultados obtenidos han permitido el planteamiento de mecanismos de formación de especies nitrogenadas, en experimentos de pirólisis y combustión, y la elucidación de los mecanismos de reducción heterogénea de NO sobre la superficie de materiales carbonosos. Todo ello en ausencia del efecto catalítico que podría derivarse de la presencia de materia mineral.