Catalizadores para la desoxigenación de compuestos modelo de Bio-Oil

Abstract

En este trabajo se estudian catalizadores para la desoxigenación de compuestos característicos de bio-oil obtenido por pirólisis rápida de biomasa, de manera de transformarlos en fracciones valiosas para ser utilizados como combustibles líquidos. Los catalizadores se seleccionaron para activar las reacciones de deshidratación de alcoholes, descarbonilación de aldehídos y cetonas, y descarboxilación de ácidos. Se escogieron catalizadores bifuncionales metal-ácido de platino, paladio, níquel o fierro, soportado en materiales de distinta acidez: alúminas, sílices o zeolitas HBEA, y HBEA modificada. La mayor parte de los resultados reportados hasta el momento sobre desoxigenación de bio-oil no han sido del todo exitosos debiéndose fundamentalmente a dos razones: 1) se usa un alto consumo de hidrógeno, o 2) en condiciones de bajo consumo de hidrógeno (con catalizadores ácidos) no se logra desoxigenar una fracción muy importante del bio-oil como es la fracción fenólica. Basado Es por ello que en este estudio se tomaron como compuestos modelo: m-cresol, fenol y anisol y se trabajó sin sobrepresión. Los resultados mostraron que es posible desoxigenar compuestos aromáticos oxigenados con catalizadores bifuncionales de baja acidez, con hidrógeno a presión atmosférica. El rendimiento hacia el producto deseado se puede regular mediante la carga de metal, la relación H2/reactivo y la temperatura de reacción. La desactivación del catalizador se debe a productos de condensación depositados sobre la superficie del catalizador, con una fracción importante de coque formado sobre las partículas metálicas. Además, se realizó el estudio de diferentes alternativas de regeneración de los catalizadores que presentaron los mejores resultados.

In this work, catalysts for the deoxygenation of model compounds of bio-oil obtain from biomass fast pyrolysis are studied. The aim was to transform these compounds into valuable liquid fuels fractions. The catalysts were selected in order to activate alcohol dehydration, aldehyde and ketone decarbonylation and acid decarboxylation reactions. Bifunctional metal-acid catalysts were selected: platinum, palladium, nickel or iron supported on materials with different acidity: aluminas , silicas or HBEA or modified HBEA zeolites. Due to deoxygenation of an important fraction, as it is the phenolic fraction of bio-oil, is the most difficult to achieved, this work took model compounds of this fraction (m-cresol, phenol and anisole) as a starting point. The results showed that it is possible to convert oxygenate aromatic compounds into high octane number molecules with bifunctional catalysts of low acidity, in presence of hydrogen at atmospheric pressure. The yield to the desired product can be regulated by the metal charge, the hidrogen/reactant ratio and reaction temperature. Catalyst deactivation is due to condensation products deposited on the catalyst surface, being a significant fraction of coke formed on the metal particles. Furthermore, the study of various alternative catalyst regeneration was performed.