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Title

Desarrollo y modificación superficial de adsorbentes para la captura de CO2 postcombustión

AuthorsGonzález Plaza, Marta
AdvisorPevida García, Covadonga ; Rubiera González, Fernando ; Pis Martínez, José Juan
Issue Date3-Oct-2014
Abstract[EN] Climate Change is a global phenomenon, caused by the increase in greenhouse gas emissions, the main cause being CO2 emissions arising from fossil fuel combustion. Moreover, due to the increase in global energy demand, fossil fuels are expected to remain the dominant source of energy in the near future. Therefore, CO2 capture and storage technologies will be essential if the global energy demand is to be met without contributing to global warming. The research carried out in this work falls within the framework of postcombustion CO2 capture by adsorption. More precisely, it focuses on the production of adsorbents specific for CO2 capture, by means of the development and surface modification of low-cost porous solids. During the course of the research, two different types of commercial adsorbents were evaluated as CO2 adsorbents: activated alumina and activated carbons. Activated carbons were also developed from biomass residues, olive stones and almond shells through a carbonisation step followed by physical activation with CO2. In addition, the surface chemistry of the adsorbents was modified in order to study its influence on CO2 adsorption. Surface modification was conducted by two techniques: wet impregnation with amines, and heat treatment in the presence of ammonia gas. The adsorbents were chemically and texturally characterised, and their CO2 capture capacity was evaluated by means of a thermogravimetric analyser, in pure CO2, between 25 and 100 ºC. Finally, the CO2 capture performance of selected adsorbents was evaluated using a binary mixture of CO2 and N2, representative of postcombustion conditions, in a purpose-built experimental device. With this equipment, the breakthrough curves of the materials were obtained, and three different regeneration strategies studied: Vacuum Swing Adsorption (VSA), Temperature Swing Adsorption (TSA) and VTSA.
[ES] El cambio climático es un fenómeno global, causado por el incremento de las emisiones de gases de efecto invernadero; el principal contribuyente son las emisiones de CO2 procedentes del uso de combustibles fósiles. Se estima que debido al incremento de la demanda energética mundial, los combustibles fósiles seguirán siendo una de las principales fuentes de energía en las próximas décadas, a pesar del incremento en el uso de energías renovables. Por tanto, las tecnologías de captura y almacenamiento de CO2 serán necesarias para abastecer de energía al planeta sin contribuir al calentamiento global. El presente trabajo se enmarca dentro de la temática de captura de CO2 postcombustión mediante adsorción. En concreto, en la obtención de adsorbentes específicos para la captura de CO2, a partir del desarrollo y modificación superficial de sólidos porosos de bajo coste. En el transcurso de la investigación se han evaluado distintos tipos de adsorbentes comerciales como adsorbentes de CO2: alúmina activada y carbones activados. También se han desarrollado carbones activados a partir de residuos de biomasa, cáscara de almendra y huesos de aceituna, mediante una etapa de carbonización seguida de activación física con CO2. Asimismo, se ha estudiado el efecto de la modificación de la química superficial de estos adsorbentes sobre la adsorción de CO2. Para ello, se han empleado dos técnicas distintas: impregnación con aminas y tratamientos con amoniaco gas. Los adsorbentes han sido caracterizados química y texturalmente, y su capacidad de captura de CO2 ha sido evaluada a presión atmosférica en una corriente de CO2 puro, con la ayuda de un analizador termogravimétrico, en un intervalo de temperaturas comprendido entre 25 y 100 ºC. En último lugar, se ha estudiado el comportamiento de adsorbentes seleccionados en una mezcla binaria de CO2 y N2, representativa de condiciones postcombustión. Para ello se ha diseñado y puesto a punto un dispositivo experimental, que permite obtener las curvas de ruptura de los materiales, así como ensayar distintas estrategias de regeneración: reducción de presión (VSA), incremento de temperatura (TSA), o una combinación de ambas (VTSA).
DescriptionTesis doctoral presentada en el Departamento de Ingeniería Química y Tecnología del Medio Ambiente de la Universidad de Oviedo, junio de 2009.
URIhttp://hdl.handle.net/10261/102907
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