{"id":132984,"date":"2016-04-27T08:36:23","date_gmt":"2016-04-27T07:36:23","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/?p=132984"},"modified":"2016-04-15T08:46:39","modified_gmt":"2016-04-15T07:46:39","slug":"catalizadores-eficientes-y-economicos-para-la-oxidacion-de-covs","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/2016\/04\/27\/132984","title":{"rendered":"Catalizadores eficientes y econ\u00f3micos para la oxidaci\u00f3n de COVs"},"content":{"rendered":"

Autora: Raquel Portela, ICP-CSIC<\/span><\/strong><\/p>\n

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\n<\/strong>Los <\/span>compuestos org\u00e1nicos vol\u00e1tiles<\/span><\/a> (COVs, o por sus siglas en ingl\u00e9s VOCs, <\/span>volatile organic compounds<\/em>) son da\u00f1inos para la salud y el entorno incluso a muy bajas concentraciones, especialmente por su capacidad de producir oxidantes fotoqu\u00edmicos. Entre las fuentes antropog\u00e9nicas de COVs m\u00e1s importantes y que est\u00e1n reguladas por normativa se encuentran las actividades que implican el uso de <\/span><\/span>disolventes<\/span><\/a> y de <\/span>pinturas y barnices<\/span><\/a>. Adem\u00e1s de reducir las emisiones mediante el\u00a0fomento de buenas\u00a0pr\u00e1cticas y tecnolog\u00edas menos contaminantes, como se pretende con la medida n\u00famero 25 del\u00a0<\/span>Plan Azul +\u00a0<\/span><\/a>de la Comunidad de Madrid (2013-2020), es necesario optimizar las tecnolog\u00edas de eliminaci\u00f3n de \u00a0COVs de las emisiones que no pueden ser evitadas. <\/span><\/span><\/p>\n

En el caso de bajas concentraciones de contaminante cuya recuperaci\u00f3n tiene poco inter\u00e9s en caudales grandes de aire resulta muy costoso tanto retener los COVs mediante m\u00e9todos no destructivos, como subir la temperatura hasta 700-1200 \u00baC para conseguir su oxidaci\u00f3n t\u00e9rmica. El uso de lechos catal\u00edticos, principalmente basados en metales u \u00f3xidos met\u00e1licos soportados en s\u00f3lidos porosos, permite reducir a 250-400 \u00baC la temperatura requerida para oxidar los COVs con elevadas eficiencias a CO<\/span>2<\/sub> y H2<\/sub>O.<\/span><\/span><\/p>\n

La actividad catal\u00edtica, la viabilidad econ\u00f3mica y el impacto ambiental de los catalizadores son par\u00e1metros clave para que puedan ser usados ampliamente en la industria y que dependen en gran medida del m\u00e9todo de preparaci\u00f3n y del grado conseguido de dispersi\u00f3n y accesibilidad del metal en el soporte. <\/span><\/p>\n

La preparaci\u00f3n convencional de catalizadores s\u00f3lidos es relativamente compleja y costosa, ya que implican varias etapas de s\u00edntesis, que incluyen la obtenci\u00f3n del soporte, la incorporaci\u00f3n del catalizador y la activaci\u00f3n, para las que suelen ser necesarios una serie de tratamientos t\u00e9rmicos<\/span>1<\/span><\/sup><\/a>. Recientemente investigadores del Instituto de Cat\u00e1lisis y Petroleoqu\u00edmica (<\/span>ICP<\/span><\/a>) del CSIC han propuesto un m\u00e9todo basado en la utilizaci\u00f3n de carb\u00f3n pre-impregnado (ICP por sus siglas en ingl\u00e9s: <\/span>impregnated carbon procedure<\/em>) para fabricar s\u00f3lidos estructurados funcionalizados muy activos catal\u00edticamente. Este procedimiento reduce al m\u00ednimo el consumo de energ\u00eda y reactivos al llevar a cabo en una sola etapa la dispersi\u00f3n del precursor del metal y su reducci\u00f3n in situ<\/em> junto con la generaci\u00f3n de grandes macroporos<\/span><\/span>2<\/span><\/sup><\/a>,<\/span><\/sup>3<\/span><\/sup><\/a>. El m\u00e9todo consiste en el amasado de una pasta acuosa compuesta por un aglomerante y carb\u00f3n activado (AC) donde el precursor de la fase activa ha sido pre-impregnado. Adem\u00e1s, un \u00f3xido met\u00e1lico puede ser incluido como soporte. La pasta, una vez homog\u00e9nea, se extruye con la forma final deseada: monolito, pastilla, etc. Este s\u00f3lido se transforma entonces en un catalizador activo en un \u00fanico tratamiento t\u00e9rmico en atm\u00f3sfera pobre en ox\u00edgeno. Con la calcinaci\u00f3n se consolida la estructura cer\u00e1mica y se queman las part\u00edculas de carb\u00f3n, con lo que se genera macroporosidad y adem\u00e1s se transfiere la fase activa dispersa al soporte final de manera similar a la deposici\u00f3n qu\u00edmica de vapor; simult\u00e1neamente se produce la reducci\u00f3n del cati\u00f3n met\u00e1lico, ya sea por acci\u00f3n del carb\u00f3n directamente o por la del del mon\u00f3xido de carbono formado.<\/span><\/p>\n

El grupo de Espectroscopia y Cat\u00e1lisis industrial (<\/span>SpeICat<\/span><\/a>) del ICP ha desarrollado mediante el m\u00e9todo descrito catalizadores <\/span>s\u00f3lidos con muy bajo contenido en Pt (0.2% en peso) y alta actividad catal\u00edtica para la oxidaci\u00f3n de COVs, tal y como se recoge en un art\u00edculo reciente<\/span><\/span>4<\/span><\/sup><\/a>. El aglomerante empleado es <\/span>sepiolita<\/span><\/a> natural, arcilla accesible y econ\u00f3mica que aporta meso\/macroporosidad. Este silicato de magnesio se puede combinar con al\u00famina o titania para mejorar la afinidad del monolito por el precursor met\u00e1lico empleado, y por tanto la dispersi\u00f3n final. Si se comparan estos materiales con catalizadores de composici\u00f3n equivalente preparados por impregnaci\u00f3n h\u00fameda del soporte preconformado las ventajas son m\u00faltiples; a la sencillez del m\u00e9todo de preparaci\u00f3n propuesto se a\u00f1ade que la actividad para oxidaci\u00f3n de COVs es claramente favorable, como se observa en la <\/span><\/span>Figura 1. La conversi\u00f3n obtenida por impregnaci\u00f3n convencional del soporte de sepiolita (curva negra) o sus mezclas con los \u00f3xidos met\u00e1licos es muy inferior a la obtenida cuando el carb\u00f3n pre-impregnado act\u00faa como generador de macroporos, agente dispersante y reductor de la fase activa (m\u00e9todo ICP,curva naranja, arriba). Cabe destacar que en el caso de sepiolita sola, cuando se emplea carb\u00f3n s\u00f3lo para generar macroporosidad en el soporte, y no para dispersar la fase activa, y se realiza la impregnaci\u00f3n convencional a posteriori, la conversi\u00f3n disminuye (curva morada, abajo), porque el metal tiende a agregarse en los poros. Al a\u00f1adir uno de los \u00f3xidos met\u00e1licos, con punto de carga cero elevado, y por tanto mayor afinidad por el precursor al pH de impregnaci\u00f3n, la conversi\u00f3n del material impregnado a posteriori mejora, pero sigue siendo inferior a la obtenida mediante la pre-impregnaci\u00f3n del carb\u00f3n.<\/span><\/span><\/p>\n

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Figura <\/span><\/strong>1. <\/span><\/strong>Esquema resumen de la preparaci\u00f3n de catalizadores extruidos basados en platino sobre sepiolita, y del efecto que tienen el carb\u00f3n activado y el m\u00e9todo de impregnaci\u00f3n en la porosidad, dispersi\u00f3n y actividad oxidativa. La curva negra de actividad, referencia, es la obtenida sin emplear CA. La curva violeta y la micrograf\u00eda correspondiente (abajo) son las obtenidas cuando se emplea CA en la extrusi\u00f3n pero se impregna el material una vez consolidado; en ausencia de un \u00f3xido met\u00e1lico como soporte la macroporidad favorece la formaci\u00f3n de aglomerados. La curva naranja representada sobre su micrograf\u00eda (arriba) se obtiene pre-impregnando el CA (m\u00e9todo ICP), con lo que se simplifica la preparaci\u00f3n y se favorece la dispersi\u00f3n. Ver el art\u00edculo completo en <\/span>4<\/span><\/sup><\/a>.<\/span><\/span><\/p>\n


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Bibliograf\u00eda:<\/span><\/strong><\/p>\n

1.<\/span>\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 <\/span>P. \u00c1vila, M. Montes and E. E. Mir\u00f3, Chem. Eng. J.<\/em>, 2005, 109, 11-36. <\/span>http:\/\/dx.doi.org\/10.1016\/j.cej.2005.02.025<\/span><\/a><\/span><\/p>\n

2.\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 J. Blanco, A. L. Petre, M. Yates, M. P. Martin, S. Suarez and J. A. Martin, Advanced Materials<\/em>, 2006, 18, 1162-1165. <\/span>http:\/\/dx.doi.org\/10.1002\/adma.200501061<\/span><\/a><\/p>\n

3.\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 <\/span>EP1952885A1, 2008<\/span><\/a>. <\/span><\/span><\/p>\n

4.\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 R. Portela, V. E. Garc\u00eda-S\u00e1nchez, M. Villarroel, S. B. Rasmussen and P. \u00c1vila, Appl. <\/em>Catal., A<\/em><\/span>, 2016, 510, 49-56. <\/span>http:\/\/dx.doi.org\/10.1016\/j.apcata.2015.10.050<\/span><\/a><\/span><\/p>\n

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Autora: Raquel Portela, ICP-CSIC Los compuestos org\u00e1nicos vol\u00e1tiles (COVs, o por sus siglas en ingl\u00e9s VOCs, volatile organic compounds) son da\u00f1inos para la salud y el entorno incluso a muy bajas concentraciones, especialmente por su capacidad de producir oxidantes fotoqu\u00edmicos. Entre las fuentes antropog\u00e9nicas de COVs m\u00e1s importantes y que est\u00e1n reguladas por normativa se encuentran las actividades que implican el uso de disolventes y de pinturas y barnices. Adem\u00e1s de reducir las emisiones mediante el\u00a0fomento de buenas\u00a0pr\u00e1cticas y tecnolog\u00edas menos contaminantes, como se pretende con la medida n\u00famero 25 del\u00a0Plan Azul +\u00a0de la Comunidad de Madrid (2013-2020), es necesario\u2026<\/p>\n","protected":false},"author":29,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0},"categories":[543,547],"tags":[],"blocksy_meta":{"styles_descriptor":{"styles":{"desktop":"","tablet":"","mobile":""},"google_fonts":[],"version":4}},"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/132984"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/users\/29"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=132984"}],"version-history":[{"count":4,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/132984\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":132991,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/132984\/revisions\/132991"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=132984"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=132984"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=132984"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}