Comparación de la reactividad de MgH2 con dos fuentes de CO2 para la producción de combustibles sintéticos

Abstract

En este trabajo se evaluó el uso de MgH2 como fuente segura de H2 para la conversión termoquímica de CO2 a combustibles sintéticos, empleando CO2 gaseoso o un sólido portador del mismo (Li2CO3), en ausencia y presencia de Ni como catalizador. Sin fase catalítica activa, a través de mecanismos de reducción directa con co-formación de hidrocarburos superiores, se obtuvieron rendimientos de CH4 de 46,4 y 68%, considerando CO2 gaseoso (400 ºC, 24 h, relación molar MgH2:CO2 de 2:1) y partiendo de Li2CO3 (450 ºC, 5 h, relación molar relación molar MgH2: Li2CO3 de 4:1), respectivamente. En presencia de Ni, se observó una mejora en los valores de conversión y selectividad de CH4. Los mayores valores de rendimiento de metano obtenidos fueron 74,2 y 90% para el sistema 4MgH2-CO2 luego de un calentamiento a 350 ºC por 48 horas y para el sistema 2MgH2-Li2CO3 a 400 ºC por 5 horas, respectivamente. Esto se debe a que la presencia de especies con función catalítica favorece la ocurrencia del proceso de Sabatier como ruta complementaria. Por un lado, reciclando CO2 gaseoso es factible generar mezclas combustibles CH4-H2 (aproximadamente de composición 70%-30%) y, por otro lado, empleando un carbonato como fuente sólida, obtener CH4 como fase gaseosa altamente mayoritaria.

In this work, the use of MgH2 as a safe source of H2 for the thermochemical conversion of CO2 to synthetic fuels was evaluated, using gaseous CO2 or a solid carrier (Li2CO3), in the absence and presence of Ni as catalyst. Without an active catalytic phase, through direct reduction mechanisms with co-formation of higher hydrocarbons, CH4 yields of 46.4 and 68% were obtained, considering gaseous CO2 (400 ºC, 24 h, MgH2:CO2 molar ratio of 2:1) and starting from Li2CO3 (450 ºC, 5 h, molar ratio MgH2:Li2CO3 molar ratio of 4:1), respectively. In the presence of Ni, an improvement in CO2 conversion and CH4 selectivity values was observed. The highest methane yield values obtained were 74.2 and 90% for the 4MgH2-CO2 system after heating at 350 ºC for 48 hours and for the 2MgH2-Li2CO3 system at 400 ºC for 5 hours, respectively. The presence of species with a catalytic function favors the occurrence of the Sabatier process as a complementary route. On the one hand, by recycling gaseous CO2 it is possible to generate CH4-H2 fuel mixtures (approximately 70%-30% composition) and, on the other hand, by using a carbonate as a solid source, it is possible to obtain CH4 as the main gaseous component.