Doctorado en Ingeniería - Ingeniería Química · 2019
Catálisis Heterogénea para el Aprovechamiento Energético de la Biomasa
El incremento gradual en el consumo energético y los trastornos climáticos causados por los gases de efecto invernadero han propiciado un cambio en las políticas estatales y el direccionamiento de la investigación hacia los combustibles de origen biomasico, atendiendo a la diversidad de fuentes renovables representado en los residuos lignocelulósico procedentes de la agro industria y agro forestales, de los cultivos de café, caña de azúcar y arroz principalmente. La disponibilidad de estos recursos en el territorio colombiano garantiza un potencial de biomasa con características propias para la generación de biocombustibles y energía directa la cual amplía inicialmente la oferta de fuentes energéticas con proyección hacia una gradual sustitución de las fuentes fósiles. En el presente trabajo de tesis se configuran dos estructuras de biorefinería para la síntesis de combustibles y energía eléctrica a partir de residuos lignocelulósico a través de la integración de la catálisis heterogénea a la transformación de moléculas plataforma, etanol y furfural en la ruta bioquímica y gas de síntesis en la ruta termoquímica. El esquema de simulación de cada una de las biorrefinerías se estructuró con base en las rutas catalíticas para la producción de octano, síntesis de butanol y producción de energía eléctrica por electro oxidación catalítica de etanol en la línea bioquímica. En la ruta termoquímica se estableció como productos principales las fracciones de combustibles líquidos para el sector de transporte obtenidos por aplicación de la tecnología catalítica de Fischer Tropsch: Gasolina, Queroseno y Diésel (Texto tomado de la fuente)
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1 páginas con «café cambio climático»
Contenido
- Introducciónp. 21
- Hipótesisp. 23
- Objetivosp. 23
- Objetivo generalp. 23
- Objetivos específicosp. 23
- Catálisis heterogénea para la conversión de la biomasap. 27
- Conversión de la biomasa en energíap. 25
- Catálisis heterogénea integrada a las biorefineríasp. 28
- Aplicación de la catálisis heterogéneap. 29
- Tratamiento de la biomasa lignocelulósicap. 32
- Ruta termoquímica para la producción de biocombustiblesp. 33
- Proceso de pirolisis y licuefacciónp. 34
- Proceso de gasificación acoplada con Fisher – Tropschp. 34
- Tipos de gasificadoresp. 36
- Síntesis de Fischer Tropschp. 38
- Catalizadores para Fischer Tropschp. 39
- Catalizadores bifuncionalesp. 41
- Reactores para síntesis de Fischer Tropschp. 42
- Fraccionamiento e hidrólisisp. 42
- Obtención de biocombustibles a partir de celulosa y hemicelulosap. 44
- Bio-alcoholes y celdas de combustiblep. 45
- Celda de combustible de alimentación directa de etanol (DEFC)p. 46
- Bio-butanolp. 50
- Metodologíap. 53
- Caracterización de las materias primasp. 53
- Preparación de la muestrap. 54
- Contenido de extractivosp. 54
- Contenido de cenizap. 55
- Contenido de Holocelulosap. 55
- Contenido de Celulosap. 56
- Contenido de ligninap. 57
- Producción experimental de etanol, furfural y precursor de octanop. 57
- Fermentación de etanolp. 58
- Deshidratación de xilosap. 58
- Síntesis del catalizador Pd/MgO-ZrO2p. 58
- Reacción de aldol condensaciónp. 59
- Síntesis de catalizadores de electro oxidación de etanolp. 59
- Preparación de electrodos catalíticos de trabajop. 60
- Caracterización electroquímicap. 60
- Evaluación electrocatalítica en soluciones de etanol y NaOHp. 60
- Métodos de análisisp. 61
- Determinación de azúcares reductoresp. 61
- Determinación de precursor de alcanop. 62
- Caracterización fisicoquímica de Pd/óxidosp. 62
- Caracterización fisicoquímica de electrocatalizadoresp. 62
- Simulaciónp. 63
- Línea bioquímicap. 64
- Línea termoquímicap. 67
- Evaluación económicap. 69
- Resultados experimentales y análisisp. 71
- Caracterización fisicoquímicap. 71
- Materias primasp. 71
- Hidrólisis ácidap. 72
- Caracterización de catalizadoresp. 73
- Difractograma de rayos x catalizador de Pd/MgO-ZrO2p. 73
- Análisis XPS de los catalizadores Pd-Ru/C y Pd-Sn/Cp. 76
- Caracterización electroquímicap. 60
- Caracterización del precursor de alcanop. 82
- Resultados de simulación y análisisp. 83
- Análisis energético de productos y demanda de energía de cada procesop. 90
- Evaluación económicap. 69
- Conclusionesp. 113
- A. Cinéticas usadas en la simulaciónp. 117
- Bibliografíap. 123
- Figura 1-2. Rutas catalíticas para la conversión del gas de síntesis. [56]p. 39
- Tropsch. [54]p. 40
- Figura 1-4. Diagrama de celda de combustible con alimentación de bioetanolp. 47
- Figura 2-1. Esquema general de la biorrefinería bioquímicap. 66
- Figura 2-2. Esquema general de la biorefinería termoquímicap. 69
- Figura 3-1. Difractograma patrón para Mg-OX y ZrO2p. 73
- Figura 3-2. Difractograma para el catalizador MgO-ZrO2p. 74
- Figura 3-3. Difractogramas para los catalizadores Pd-Sn/C y Pd-Ru/Cp. 75
- Figura 3-4. Espectros XPS de catalizadores Pd-Sn/C y Pd-Ru/Cp. 76
- precursores de alcanos [71] [107]p. 77
- Figura 3-6. Espectro XPS catalizador de Pd/MgO-ZrO2p. 78
- Figura 3-7. Espectro XPS de catalizador de Pd/MgO-ZrO2p. 78
- Figura 3-8. Espectro XPS de catalizador de Pd/MgO-ZrO2p. 79
- Figura 3-9. Espectro XPS de catalizador de Pd/MgO-ZrO2p. 80
- NaOH 1Mp. 81
- Figura 3-11. Determinación de furfural y monómero precursor de alcanop. 82
- Tabla 1-1. Potencial energético de biomasa residual en Colombia [7]p. 27
- Tabla 1-2. Reacciones principales en la gasificación de la biomasap. 35
- Tabla 1-3. Propiedades energéticas de etanol, butanol, gasolinap. 50
- Tabla 3-1. Caracterización fisicoquímica de las materias primasp. 71
- Tabla 3-2. Resultados de la hidrólisis ácida de la zoca a 115°Cp. 72
- Aldo condensación a partir de zoca de cafép. 73
- Tabla 3-4. Parámetros de red de cada catalizador con una estructura FCCp. 75
- Tabla 3-5. Áreas electroquímicamente activas determinadas con VC en NaOH 1Mp. 81
- Tabla 4-3. Costo total y porcentaje de distribución para la biorrefinería termoquímicap. 94
- Tabla A - 1. Parámetros cinéticos. Velocidad de reacción (mol/L.s) [121]p. 117
- Pt/Al2O3. 393K [122]p. 118
- HAP(Ca/P= 1,64) [133]p. 120
- Tabla A - 4. Parámetros cinéticos para FTS y WGS sobre catalizador de Fep. 121