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Título

Captura de mercurio en oxicombustión de carbón con un sorbente regenerable basado en Au/C

AutorGómez Giménez, Carmen
DirectorIzquierdo Pantoja, Mª Teresa
Palabras claveCaptura de mercurio
Oxicombustión de carbón
Oro
Nanotecnología
Fecha de publicaciónjun-2017
EditorCSIC - Instituto de Carboquímica (ICB)
ResumenEl mercurio es un elemento extremadamente tóxico que se encuentra de manera omnipresente en la naturaleza. La exposición a este contaminante, a través de la inhalación o/y la ingestión, puede suponer un riesgo para la salud y el medioambiente. La principal fuente antropogénica de emisión de mercurio a la atmósfera es la combustión de combustibles fósiles, en especial la de carbón. Durante la combustión de carbón el mercurio se volatiliza como mercurio elemental, Hg(0). Posteriormente, a medida que el gas efluente se va enfriando y entra en contacto con otros gases puede especiarse en mercurio oxidado en la fase gas, Hg(II), y mercurio unido al material particulado, Hg(p). El Hg(II) y Hg(p) pueden retenerse en los APCD, pero el Hg(0) se emitiría a la atmósfera. Además, si el CO2 emitido es separado del efluente para su captura, se pueden presentar problemas de corrosión en las unidades de tratamiento de CO2 debido al ataque del mercurio al aluminio en los intercambiadores de calor. Así pues, en oxicombustión de carbón el mercurio no es sólo un problema medioambiental sino operacional.
La tecnología de inyección de carbones activados (ACI) consigue buenas eficacias de eliminación de mercurio, pero se generan una gran cantidad de residuos y se pierde la comerciabilidad de las cenizas volantes. En este contexto, el objetivo principal de este trabajo es desarrollar un nuevo proceso de captura de mercurio eficaz que minimice la generación de residuos. Se ha llevado a cabo el desarrollo de un sorbente regenerable, basado en nanopartículas de oro depositadas sobre un soporte carbonoso, capaz de retener el mercurio mediante un proceso de amalgamiento con el oro de forma regenerable.
La deposición de oro se llevó a cabo por el método de reducción directa, aprovechando la capacidad de reducción del propio soporte carbonoso. Una vez depositado el oro nanoparticulado, los sorbentes se sometieron a un tratamiento térmico reductor y se caracterizaron mediante diferentes técnicas. El contenido en oro fue de 0.07% y el diámetro feret de 62 nm. Se evaluó la capacidad de captura del mercurio a distintas temperaturas comprendidas ( 50-150ºC), en atmósfera inerte, tanto N2 como CO2. La temperatura en ese rango no afectaba significativamente la eficacia de retención de mercurio. La capacidad de retención de mercurio en N2 era ligeramente superior que en CO2. Se evaluó el comportamiento del sorbente en presencia de distintos componentes de un gas efluente en ausencia de Hg en una cámara catalítica acoplada al XPS, con el fin de estudiar las propiedades catalíticas del oro nanométrico y la posible oxidación del soporte.
Se estudió la influencia de la presencia de distintos componentes (O2, H2O, SO2, NO, HCl) en la capacidad de retención de mercurio del sorbente a 50ºC en atmósfera de oxicombustión simulada, con una concentración inicial de mercurio de 100 μg/m3. Los principales resultados muestran que el oro tiene cierta actividad catalítica en presencia de diferentes componentes de los gases, lo que lleva a que parte del Hg(0) alimentado pueda oxidarse. Este mercurio oxidado tiene una gran afinidad por el soporte, que también se modifica en presencia de los distintos componentes del gas, como se deduce de experimentos llevados a cabo únicamente con el soporte.
Paralelamente, se realizó un estudio de regenerabilidad de los sorbentes, llevando a cabo diversos ciclos de captura de mercurio-regeneración. Se observó una elevada repetitividad en los ciclos, indicando que la capacidad de retención del sorbente no se ve afectada de forma significativa después de varios ciclos de retención-regeneración. Una vez evaluado el sorbente en la planta a escala de laboratorio, éste también se probó en una planta piloto de lecho fluidizado burbujeante que trabaja en condiciones reales de oxicombustión. Durante los experimentos se quemó lignito nacional y el sorbente alcanzó eficacias aproximadas del 95%, incluso en ciclos de regeneración.
URIhttp://hdl.handle.net/10261/151372
Aparece en las colecciones: (ICB) Tesis
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