EnglishEl desarrollo de catalizadores que presenten alta actividad y selectividad a los productos deseados, y que a su vez sean estables en las condiciones de reacción, constituye un aspecto fundamental para la mejora de la eficiencia de los procesos de conversión de recursos energéticos. A este respecto, los materiales de carbono presentan una serie de características que los hacen idóneos para las reacciones en fase líquida, como las que tiene lugar en los procesos de refino de petróleo y de conversión de biomasa. Los materiales de carbono presentan una alta estabilidad en medios ácidos y básicos, alta resistencia mecánica y térmica, alta superficie específica y porosidad, química superficial fácilmente modificable, y la posibilidad de recuperar la fase activa mediante combustión. Esta línea de investigación consiste en la utilización de los materiales de carbono avanzados mencionados anteriormente como soporte de catalizadores para distintos procesos de conversión de fracciones pesadas de petróleo, obtención de biocombustibles con propiedades mejoradas y la síntesis de las denominadas “moléculas plataformas” a partir de biomasa lignocelulósica, tal y como se detalla a continuación.
a) Hidrocraqueo de residuo de vacío
Esta línea de investigación ha sido realizada en colaboración con el Chemical Engineering Department del Imperial College de Londres (Reino Unido) y está motivada por la creciente demanda mundial de energía y la disminución de las reservas de petróleo ligero. Los crudos pesados contienen mayores cantidades de asfaltenos y generan grandes cantidades de fracciones pesadas, tales como residuos atmosféricos y de vacío, que son muy difíciles de refinar con las tecnologías existentes. Esta investigación consistió en la utilización de catalizadores basados en CNF recubiertas de láminas de MoS2 y decoradas con Ni para el hidroprocesado de un residuo de vacío, estudiando entre otras variables del proceso de preparación de los catalizadores, el efecto del tratamiento de funcionalización de las CNF en el comportamiento catalítico frente a la conversión de asfaltenos, azufre y metales presentes originalmente en residuo de vacío.
b) Hidrodesoxigenación (HDO) de bio-oils
Los bio-oils procedentes de la pirólisis de biomasa tienen un contenido en oxígeno muy alto (típicamente 35-40 %) lo que dificulta su uso directo como combustible. Por tanto, los bio-oils deben ser sometidos a postratamientos destinados a mejorar sus propiedades físico-químicas antes de ser utilizados directamente como combustibles para el transporte. La hidrodesoxigenación (HDO) catalítica tiene un potencial muy alto para la obtención de combustibles de alto grado a partir de bio-oils, que sean compatibles con la infraestructura ya disponible para los combustibles fósiles. El objetivo de esta línea de investigación cosiste en mejorar la eficiencia del tratamiento de HDO mediante la minimización del consumo de hidrógeno y la extensión de la vida del catalizador. Para ello, se estudian catalizadores basados en carburos de molibdeno soportados en materiales de carbono avanzados en la HDO de guayacol, compuesto modelo que representa las moléculas presentes en los bio-oils. Además de estudiar las características químicas y morfológicas del soporte en la dispersión de la fase activa, se han seguido diferentes rutas de formación de los carburos que permite variar tanto la distribución de tamaños de Mo2C como la localización de la nanopartículas de Mo2C (en el interior o exterior de los filamentos de carbono).
c) Conversión selectiva en una etapa (one-pot) de celulosa
Otra línea de investigación de nuestro grupo está relacionada con la conversión selectiva de celulosa. La celulosa supone el 40-45% de la composición de la biomasa lignocelulósica y se considera la fuente de biomasa no comestible más abundante de la tierra, y que por tanto no compite con los cultivos destinados a la alimentación. El desarrollo de tecnologías avanzadas de procesado y transformación de este recurso renovable permitirá hacer frente a nuestra sociedad a los numerosos cambios en el paradigma energético que tiene que afrontar en las próximas décadas. El principal objetivo de esta línea de investigación consiste en la obtención de productos químicos de alto valor añadido e interés industrial, tales como sorbitol, manitol y dioles, mediante la hidrogenación hidrolítica one-pot de celulosa con catalizadores bifuncionales basados en nanopartículas metálicas soportadas en materiales de carbono avanzados. La conversión one-pot consiste en una primera etapa de hidrólisis, por la cual la celulosa se trasforma en glucosa gracias a la acción de los centros ácidos (grupos oxigenados y sulfonados) del soporte carbonoso, seguida de una segunda etapa de hidrogenación/hidrogenólisis de las moléculas de glucosa catalizada por nanopartículas metálicas para formar polialcoholes tales como sorbitol.
Publicaciones relacionadas:
Pinilla JL, Purón H, Torres D, de Llobet S, Moliner R, Suelves I, et al. Carbon nanofibres coated with Ni decorated MoS2 nanosheets as catalyst for vacuum residue hydroprocessing. Appl Catal B. 2014;148–149:357-65.
Pinilla JL, Purón H, Torres D, Suelves I, Millan M. Ni-MoS2 supported on carbon nanofibers as hydrogenation catalysts: Effect of support functionalisation. Carbon. 2015;81:574-86.
Purón H, Pinilla JL, Suelves I, Millan M. Acid treated carbon nanofibers as catalytic support for heavy oil hydroprocessing. Catal Today. 2015;249:79-85.
Remón J, Arauzo J, García L, Arcelus-Arrillaga P, Millan M, Suelves I, et al. Bio-oil upgrading in supercritical water using Ni-Co catalysts supported on carbon nanofibres. Fuel Process Technol. 2016;154:178-87.
