Síntesis de CaTiO3 como soporte de un catalizador de Ni para la metanación de CO2

Abstract

Con el objetivo de disminuir la concentración de CO2 en la atmósfera, principal componente de los gases de efecto invernadero, existen diversas alternativas. La estudiada en este trabajo, fue la metanación de CO2 mediante catalizadores de Ni. El objetivo de este trabajo fue el estudio del efecto de la carga de Ni y del CTO como soporte, impregnado y dopado, en la actividad del catalizador sobre la metanación. Con el objeto de conocer las propiedades de los catalizadores sintetizados, se estudiaron cargas de Ni de 2,5; 5 y 10% en peso del catalizador, impregnado y dopado, usando CO2-TPD, H2-TPR y Difracción de Rayos X (DRX). De la primera técnica, se desprende que el catalizador que permitía adsorber un mayor porcentaje de CO2 sobre el CTO, y un bajo porcentaje sobre el Ni, fue el dopado con 10% de Ni, simbolizado por 10D. Del H2-TPR se obtuvo que los catalizadores impregnados se reducen en mayor proporción que los dopados, por lo que en los primeros existiría un mayor porcentaje de Ni metálico con su rol activo (adsorción y disociación de H2). De la DRX, se obtuvo que los catalizadores impregnados tienen tamaño de cristalito de CTO mayor que los del CTO (blanco) y de NiO que aumentan en tamaño al incrementar el porcentaje en peso de Ni, mientras que los catalizadores dopados tienen tamaños de cristalito de CTO incluso menor al CTO y de NiO que disminuyen al incrementar el porcentaje en peso de Ni (y menores a los obtenidos en los catalizadores impregnados). En relación a la conversión de CO2, los catalizadores que obtuvieron una conversión máxima de 80% a 350°C, temperatura en el rango óptimo para la metanación, fueron los catalizadores impregnados y dopados con 10% de Ni, 10I y 10D. Sin embargo, el 10D comienza su actividad a 25°C menos que el 10I. La selectividad a CH4 de todos los catalizadores, a excepción del 2,5D, fue cercana a 100% entre 200 y 400°C. La prueba de estabilidad térmica se realizó a 450°C durante 40 horas; la conversión de 10D al inicio y fin de la prueba fue de 60% y 59%, respectivamente, mientras que la conversión del 10I al inicio y fin de la prueba fue de 59% y 58%, respectivamente. Por otro lado, la selectividad de ambos catalizadores se mantuvo relativamente constante y cercana a 86% durante toda la prueba. Por lo que no se observa una diferencia significativa entre ambos catalizadores en las pruebas de estabilidad térmica. De estos catalizadores, 10D y 10I, el primero obtuvo mejores propiedades de adsorción de CO2 sobre el CTO, tamaños de cristalito menores de CTO y NiO (mayor área para adsorción), actividad catalítica a menor temperatura y una alta estabilidad térmica (similar al 10I), por lo que es el que se propone para la metanación de CO2.