ROMEO: nuevo concepto de reactor para intensificación de procesos
Autora: Raquel Portela, ICP-CSIC
Un consorcio* de empresas, universidades y centros de investigación europeos en el que participa el Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (ICP) del CSIC y que está coordinado por Evonik acaba de poner en marcha el proyecto de investigación ROMEO (Reactor Optimization by Membrane Enhanced Operation). El proyecto está financiado por la Unión Europea con 6.000.000 € dentro de la temática SPIRE-05-2015 de Horizonte 2020, que persigue nuevas metodologías de reactores catalíticos adaptables para intensificación de procesos.
Romeo propone integrar las etapas de reacción y de procesamiento aguas abajo en una sola unidad desarrollando un nuevo concepto de reactor de membrana según el esquema de la figura 1:
Figura 1. Concepto propuesto en Romeo
Los nueve socios van a trabajar por una meta ambiciosa: reducir hasta un 80% el consumo de energía y un 90% las emisiones en dos procesos catalíticos de gran relevancia industrial: la hidroformilación, empleada para la producción de aldehídos a partir de alquenos y en la que que se producen reacciones consecutivas indeseadas, y la reacción de water-gas shift (WGS), que produce hidrógeno a expensas de monóxido de carbono cuya eficiencia se ve limitada por el equilibrio (CO + H2O D CO2 + H2). En caso de éxito se prevé revolucionar la ingeniería de procesos químicos y dar un enorme paso hacia la sostenibilidad debido a una reducción drástica en el consumo de energía y la generación de emisiones derivadaas de la intensificación de procesos. La clave para conseguirlo consiste en convertir procesos homogéneos en heterogéneos, y en retirar producto o subproducto continuamente de la mezcla de reacción tan pronto como es formado de modo que, por ejemplo, se incremente la selectividad (retirando el aldehído en la hidroformilación) o se reduzcan las limitaciones termodinámicas (retirando el H2 en la reacción de water-gas shift).
En el transcurso de los próximos cuatro años se pretende demostrar la viabilidad científica y técnica del concepto aplicándolo a estas dos reacciones modelo muy diferentes, y diseñar un protocolo para estender su aplicación a multitud de otros procesos industriales. Si bien el proceso es aparentemente simple posee numerosos retos técnicos que la experiencia y multidisciplinaridad aportada por los socios, que cubren todos los puntos clave, ayudarán a resolver.
El primer reto es la inmovilización de un catalizador homogéneo en una membrana conservando las propiedades catalíticas y de modo que el producto de la reacción (aldehído para la hidroformilación, CO2 para la reacción de desplazamiento del gas de agua) se separe selectivamente. Para ello se pretende incorporar el catalizador homogéneo en películas delgadas de líquidos iónicos no volátiles creadas sobre un soporte. Este soporte funcionará además como membrana, o se incorporará a una membrana, de modo que se consiga una separación eficiente del producto deseado.
* Los nueve socios del proyecto Romeo son Evonik (coordinador), la Universidd FAU Erlangen-Nürnberg (Alemania), la Universidad RWTH Aachen (Alemania), la Universidad Técnica de Dinamarca, BioEnergy2020+ GmbH (Austria), LiqTech International A/S (Dinamarca), la European Membrane House (Bélgica), el CSIC (España), y Linde AG (Alemania).