Hidrotalcitas con níquel nanoparticulado como absorbente de CO2 útil para la producción de gas natural sintético (2022)
RESUMEN : El cambio climático generado por al calentamiento global ha impulsado la necesidad de implementar procesos energéticos que permitan reducir el uso de combustibles fósiles y las emisiones de los gases responsables del efecto invernadero, como el dióxido de carbono (CO2). La reacción de metanación, consiste en la conversión de CO2 que junto con el hidrogeno (H2) produce metano (CH4), principal componente del gas natural (GN), constituyéndose en una ruta alterna para la producción de gas natural sintético (GNS). Con la finalidad de mejorar la tecnología en el proceso de metanación, se han investigado diferentes catalizadores con el objetivo de aumentar el rendimiento de la reacción e implementarla a nivel industrial. Se propone el uso de materiales de doble función (DFM) como catalizador en la reacción de metanación, los cuales tienen la ventaja frente a los catalizadores comerciales de absorber selectivamente el CO2 para ser transformado en GNS, con lo cual, hay una disminución del requerimiento de energía debido a la eliminación de la etapa de captura del CO2 para su posterior transformación. En este trabajo se sintetizaron dos catalizadores de níquel tipo hidrotalcitas, con relaciones molares de Ni/Mg de 50 y 75 (HT50 y HT-75, respectivamente), mediante el método de co-precipitación a pH constante. Las hidrotalcitas se caracterizaron física y químicamente con las técnicas de ICP, área BET, SEM, XRD, CO2-TPD y H2-TPR. Además, estos catalizadores fueron evaluados puros y con mezclas al 50% con una hidrotalcita comercial (Pural-MG70), se estudió la absorción de CO2 y producción de CH4 como DFM a tres temperaturas (≤320°C). El catalizador que presentó mayor absorción de CO2 y actividad catalítica fue la hidrotalcita HT-75, arrojando valores de 1.95 mol CO2/kg catalizador para la absorción de CO2 y 1.26 mol CH4/kg catalizador para la producción de CH4 a 300°C. Este catalizador presentó mayor capacidad de absorción de CO2 y mayor producción de CH4 en comparación a otros catalizadores reportados con rutenio. Estas propiedades se deben a las interacciones metal-soporte, la alta alcalinidad y la buena dispersión del metal obtenidas en este catalizador, lo cual permite una actividad catalítica a bajas temperaturas (≤320°C), pocas veces reportado en los DFM.