Eliminación de contaminantes provenientes de motores diesel: desarrollo de sistemas estructurados para la conformación de filtros catalíticos

Abstract

El trabajo de esta tesis abordó el desarrollo de catalizadores para la eliminación de contaminantes diesel, especialmente hollín, desde los aspectos fundamentales del estudio de catalizadores en polvo hasta su deposición en estructuras resistentes mecánica y térmicamente. Más aún, se ensayaron algunas de las formulaciones en un banco de pruebas y se comenzó a construir en colaboración con otros profesionales un banco para ensayos propios. Se comenzó estudiando el catalizador Cobalto, Bario y Potasio en polvo y se avanzó hacia el desarrollo de catalizadores estructurados tipo monolitos (discos o panal de abeja). Puesto que la porosidad intrínseca de la arcilla empleada se pierde al calcinar a elevada temperatura, resultó necesario agregar agentes generadores de poros (AGP), esto es, aditivos temporales que se queman durante la etapa de calcinación otorgando porosidad a la estructura. Además se prepararon series de catalizadores estructurados con Cobalto y Cerio como componentes activos, resultando estos últimos más activos que los primeros. Se conformaron filtros tipo wall-flow mediante el tapado alternado de los extremos de los canales con diferentes materiales. Por otro lado y como una alternativa novedosa se abordó el desarrollo de catalizadores estructurados para la conformación de filtros de hollín diesel a través del desarrollo de estructuras cerámicas flexibles (papeles cerámicos). La aplicación a mayor escala de estas estructuras se continúa estudiando en un trabajo interdisciplinario a través de proyectos de innovación tecnológica y proyectos de cambio de escala, en conjunto con empresas tanto del sector privado como estatales.

The thesis is about the development of catalysts for the removal of Diesel contaminants, especially soot, from the fundamental aspects of the study of powder catalysts until their deposition on mechanically and thermally resistant structures. Moreover, some of the formulations were tested on a test bench and it was initiated the construction of our own test bench in collaboration with professionals of the Technical school dependent on the Engineering Faculty. The first formulation studied contained Cobalt, Barium and Potassium, and it was prepared as a powder. As a further step, the research was orientated towards the development of structured ceramic catalytic monoliths (discs or honeycomb). Since the intrinsic porosity of the clay used (sepiolite) was lost when calcining at high temperature, it was necessary to add pore-generating agents (AGPs), that is, temporary additives that are burned during the calcination step, giving porosity to the structure. In addition, series of catalysts structured with Cobalt and Cerium as active components were prepared, the latter being more active than the former. Wall-flow filters were formed by alternately plugging the channels ends with different materials. On the other hand, as a novel alternative, the development of structured catalysts for the formation of diesel soot filters through the development of flexible ceramic structures (ceramic paper) was prepared. The real scale application of these structures continues being studied in an interdisciplinary work through projects of technological innovation and projects of change of scale, in conjunction with companies both from the private and state sectors.