Catalizadores libres de metales nobles para la eliminación simultánea de hollín y NOx en motores diésel

Abstract

Los motores diésel generan elevadas emisiones de material particulado (hollín) y óxidos de nitrógeno (NOx). Ambos contaminantes resultan altamente perjudiciales por lo que se ha implementado una legislación cada vez más restrictiva a su respecto. El uso de tecnologías de tratamiento de post-combustión es imprescindible para disminuir el nivel de emisiones de estos contaminantes. Una de las alternativas consideradas es su eliminación conjunta, haciendo pasar los gases de escape por un filtro catalítico que sea capaz de retener el hollín y oxidarlo en presencia de NOx. Con esta aplicación como objetivo, en la presente tesis doctoral se han estudiado sistemas catalíticos bimetálicos libres de metales nobles, estructurados sobre monolitos de cordierita, compuestos por un metal activo y un promotor alcalino soportados sobre alúmina.

Un estudio preliminar utilizando catalizadores Me:K (Me=Cu, Co o V) sobre alúmina en polvo mostro una buena actividad en la eliminación simultanea de hollín y NOx. Posteriormente, se desarrolló y optimizo un método para soportar dichas fases catalíticas sobre monolitos de cordierita. Los ensayos de actividad, utilizando los catalizadores soportados sobre la cordierita, demostraron la importancia de la movilidad del promotor alcalino en la actividad del catalizador. Se optimizaron las propiedades de la catalítica depositada variando el precursor de alúmina empleado. Se observó que el precursor de alúmina influye tanto en las propiedades texturales como en las fases activas formadas. El papel del promotor alcalino en este tipo de sistemas fue analizado. Por un lado, se estudió la influencia en la actividad de los diferentes compuestos de K formados según la temperatura de calcinación. Además, se estudió la actividad y la estabilidad de catalizadores preparados con diferentes metales alcalinos o alcalinotérreos. Por último, los catalizadores se sometieron a velocidades espaciales próximas a las reales encontradas a la salida de un motor diésel. Este parámetro tiene un gran efecto en la actividad y bajo estas condiciones es necesario el uso de un catalizador previo de oxidación del NO a NO2 para conseguir buenas actividades en la oxidación del hollín.