Captura y conversión de CO2 empleando materiales sustentables desarrollados a partir de cáscaras de arroz

Abstract

La captura y almacenamiento del dióxido de carbono es una vía promisoria para la reducción de las emisiones de CO2 a largo plazo, considerando que los combustibles fósiles continuarán siendo una de las mayores fuentes de energía en el futuro inmediato. Además, el desarrollo de procesos que vinculen la captura y transformación de dicho gas en moléculas de mayor valor agregado, se presenta como una alternativa muy promisoria. Sin embargo, para que esta opción sea viable es necesario que el impacto y los costos sean económica y ambientalmente aceptables y un punto clave es el desarrollo de nuevos materiales de bajo costo. En este contexto en este Proyecto se plantea el aprovechamiento de residuos agroindustriales, específicamente cáscara de arroz, para el desarrollo de nanomateriales basados en sílice efectivos en la captura de CO2 mediante procesos de adsorción a temperaturas moderadas. La valorización de las cáscaras de arroz producidas en grandes volúmenes en las plantas arroceras permite solucionar una problemática ambiental en la provincia de Santa Fe y fortalecer las capacidades competitivas de la empresa contribuyendo a mejorar la productividad y establecer vínculos con grupos de Investigación de la Facultad de Ingeniería Química, UNL y del INGAR. En este proyecto se plantea sintetizar materiales basados en sílice efectivos para la captura y conversión de CO2. A partir de silicatos de litio se prepararán gránulos esféricos y/o cilíndricos mediante una técnica de extrusión-esferonización como aditivos formadores de poros para desarrollar una microestructura porosa. Los gránulos sorbentes se probarán sistemáticamente en cuanto al rendimiento de captura de CO2, la resistencia a la compresión y la resistencia al desgaste. Además, se sintetizarán materiales de estructura controlada con diferentes morfologías controladas empleando las soluciones concentradas de silicato de sodio obtenidas de las cenizas de las cáscaras de arroz. Con la síntesis de este tipo de materiales se busca desarrollar sólidos que capturen CO2 y sean activos a la reacción de metanación o producción de metanol a baja temperatura, a fin de mejorar la flexibilidad del proceso y la eficiencia energética.

The capture and storage of carbon dioxide is a promising way to reduce CO2 emissions in the long term, considering that fossil fuels will continue to be one of the largest sources of energy in the immediate future. Furthermore, the development of processes that link the capture and transformation of said gas into molecules with greater added value is presented as a very promising alternative. However, for this option to be viable it is necessary that the impact and costs be economically and environmentally acceptable and a key point is the development of new low-cost materials. In this context, this Project proposes the use of agroindustrial waste, specifically rice husk, for the development of silica-based nanomaterials effective in capturing CO2 through adsorption processes at moderate temperatures. The valorization of rice husks produced in large volumes in rice plants makes it possible to solve an environmental problem in the province of Santa Fe and strengthen the competitive capabilities of the company, contributing to improving productivity and establishing links with research groups from the Faculty of Chemical Engineering, UNL and INGAR. This project aims to synthesize effective silica-based materials for the capture and conversion of CO2. Spherical and/or cylindrical granules will be prepared from lithium silicates using an extrusion-spheronization technique as pore-forming additives to develop a porous microstructure. The sorbent granules will be systematically tested for CO2 capture performance, compression strength and wear resistance. In addition, materials of controlled structure with different controlled morphologies will be synthesized using concentrated sodium silicate solutions obtained from the ashes of rice husks. With the synthesis of this type of materials, the aim is to develop solids that capture CO2 and are active in the methanation reaction or methanol production at low temperature, in order to improve the flexibility of the process and energy efficiency.