Desarrollan, mediante herramientas de simulación molecular y de procesos, nuevas estrategias para la selección de líquidos iónicos en el tratamiento del sulfuro de hidrógeno (H2S)
Los compuestos volátiles de azufre pertenecen al conjunto de compuestos responsables de la contaminación atmosférica, por lo que su separación y eliminación han adquirido gran importancia. Entre estos compuestos destaca el papel del sulfuro de hidrógeno (H2S) como principal precursor de la lluvia ácida, cuando se oxida a dióxido de azufre (SO2). Además, es bien conocido en la industria energética del gas natural por su elevada toxicidad y por ser el causante de problemas de corrosividad o envenenamiento de catalizadores.
Actualmente se dispone de varias vías para el tratamiento del H2S, entre las que destacan los procesos de absorción. Los absorbentes más utilizados a escala industrial presentan una capacidad de absorción elevada, aunque también una volatilidad alta, posible degradación y corrosividad considerable, entre los que destacan las disoluciones de monoetanolamina (MEA) o el N-metil-2-pirrolidona (NMP). Estas propiedades desfavorables hacen necesaria la búsqueda de tecnologías más limpias, sostenibles y pertenecientes al concepto de química verde.
Ahora, un equipo del departamento de Ingeniería Química de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) ha propuesto el uso de líquidos iónicos como alternativa a dichos absorbentes industriales.
El uso de líquidos iónicos se presenta como absorbentes eficaces para el tratamiento de sulfuro de hidrógeno (H2S). /UAM
Los líquidos iónicos son sales que se encuentran en estado líquido a temperaturas inferiores a los 100ºC, y presentan propiedades muy favorables para su uso como absorbentes, tales como volatilidad prácticamente nula, baja corrosividad, alta estabilidad térmica y química y elevado poder solvente.
El trabajo, publicado en la revista Separation and Purification Technology, se modeliza la operación de absorción de H2S con líquidos iónicos, utilizando para esto el simulador molecular COSMOtherm (herramienta computacional que permite predecir las propiedades termodinámicas entre solutos sin necesidad de datos experimentales previos), y el simulador de procesos Aspen Plus (programa que, mediante relaciones de ingeniería básica, como los balances de materia y energía, equilibrios entre fases y equilibrios químicos, permite la modelización de procesos industriales).
Alternativa verde
En una primera etapa fueron obtenidas propiedades termodinámicas de la mezcla entre el H2S y el líquido iónico (en términos de constantes de Henry y entalpías de exceso, que fueron elegidas como propiedades de referencia para analizar la interacción entre el líquido iónico y el H2S), sin necesidad de información experimental previa, prediciendo el comportamiento de sistema para la preselección de un conjunto de líquidos iónicos óptimos para la absorción de H2S.
En cuanto a la etapa de simulación de procesos, los científicos observaron que el alto control de la cinética del proceso, debido a la trasferencia de materia entre el H2S y el líquido iónico, que fue determinante a la hora de establecer tanto las condiciones de operación de la columna de absorción como el líquido iónico a emplear. Como resultado, el trabajo propone el líquido iónico [Emim][DCN] como absorbente, al ser el que proporciona recuperaciones más altas a una temperatura de 50ºC.
Además, atendiendo a la regeneración, los líquidos iónicos suponen una ventaja respecto a los disolventes orgánicos convencionales, ya que se puede realizar una desorción del H2S mediante una destilación simple, sin necesidad de usar columnas de rectificación (más costosas) o por pérdidas de disolvente en la corriente de salida.
De este modo, de acuerdo con los autores, los líquidos iónicos constituyen una alternativa verde a los disolventes orgánicos convencionales debido a sus propiedades favorables y, además, ratifican el interés creciente a nivel industrial por operaciones con líquidos iónicos.
Referencia bibliográfica:
Santiago, R., Lemus, J., Xiao Outomuro, A., Bedia, J., Palomar, J. 2020. Assessment of ionic liquids as H2S physical absorbents by thermodynamic and kinetic analysis based on process simulation. Separation and Purification Technology 233, 116050. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2019.116050
