Descomposición catalítica de biogás: estudio termodinámico y cinético y caracterización del material carbonoso producido

Abstract

El biogás es un gas generado a partir de la biodegradación de la materia orgánica y por lo tanto se trata de una fuente de energía renovable. Los principales componentes del biogás son el metano y el dióxido de carbono, y su concentración varía en función del tipo de residuo utilizado (CH4: 40-70% y CO2: 30-60%). En la actualidad, el biogás está adquiriendo un papel cada vez más importante como fuente de energía alternativa a los combustibles fósiles y son muchos los proyectos relacionados con su aprovechamiento energético. Una de las líneas de investigación del Grupo de Conversión de Combustibles del Departamento de Energía y Medioambiente del Instituto de Carboquímica (CSIC), se centra en la producción de H2 libre de CO2 y materiales nanoestructurados de alto valor añadido mediante la Descomposición Catalítica de Gas Natural (DCGN). Este proceso puede aplicarse a cualquier tipo de mezcla con alto contenido en metano, como por ejemplo, el biogás. El objetivo del presente proyecto es el estudio de la Descomposición Catalítica de Biogás (DCB) para la obtención de gas de síntesis (H2 y CO) y material carbonoso nanoestructurado de alto valor añadido. Para ello se propone realizar un estudio termodinámico y cinético del proceso en el rango de temperaturas en el que la formación de carbono esté favorecida, pero además obteniendo elevadas conversiones de los reactivos CH4 y CO2. Como punto de partida, se ha realizado un estudio termodinámico cuyo objetivo principal es identificar la ventana de temperaturas en las que se cumplen los objetivos del proyecto, es decir, la formación de carbono junto con altas conversiones de los reactivos. Para la realización de los experimentos cinéticos se ha utilizado un catalizador de níquel, empleado en trabajos anteriores por el grupo de investigación, determinando su actividad catalítica en la descomposición de biogás en distintas condiciones de operación. Además, se han establecido las condiciones de operación en las que no hay influencia de la difusión externa o interna, para asegurar el régimen cinético.