Catalizadores heterogéneos para la obtención de BioDME

Abstract

El dimetiléter (DME) es un gas no tóxico en condiciones normales, que puede ser licuado a 6 bares de presión y que presenta propiedades similares a los gases licuados del petróleo (GLP). Cuando se quema no produce gases de efecto invernadero como NOx y SOx. Por otra parte, tiene un gran potencial como combustible, ya que posee un índice de cetano mayor que el diésel convencional. Actualmente se utiliza como propelente en los aerosoles, para controlar la combustión en gasolinas y gasóleos, como fuente energética en cocinas y calefacción y se está imponiendo su uso como carburante sustituyendo al diésel convencional y a los GLP. El DME puede ser producido a partir de CO2 o gas de síntesis por hidrogenación mediante dos rutas catalíticas diferentes. La primera ruta es un proceso en dos etapas: en la primera etapa del proceso, el metanol se sintetiza a partir de CO2 o gas de síntesis con un catalizador con carácter hidrogenante y en la segunda etapa, el metanol se deshidrata para formar DME en un catalizador ácido. La segunda ruta consiste en un proceso de una sola etapa en la que el CO2 o gas de síntesis se convierte directamente en DME usando un catalizador bifuncional (carácter hidrogenante y carácter ácido). El objetivo de este TFG es realizar una revisión bibliográfica de los catalizadores heterogéneos existentes para la producción de biodimetiléter (BioDME), obtenido a partir de CO2, mediante la ruta en una y dos etapas. Se analizarán las condiciones de reacción en todos los casos y se discutirá cuáles son los catalizadores más adecuados para la producción de este biocombustible. Además, se propondrán nuevos catalizadores que podrían ser útiles para este tipo de reacciones.

Dimethyl ether (DME) is a non-toxic gas under normal conditions, which can be liquefied at 6 bars of pressure and which has properties similar to liquefied petroleum gases (LPG). When burned, it does not produce greenhouse gases such as NOx and SOx. On the other hand, it has great potential as a fuel, since it has a higher cetane index than conventional diesel. It is currently used as a propellant in aerosols, to control combustion in gasoline and diesel fuels, as an energy source in kitchens and heating, and its use as a fuel is becoming more popular, replacing conventional diesel and LPG. DME can be produced from CO2 or synthesis gas by hydrogenation using two different catalytic routes. The first route is a two-stage process: in the first stage of the process, methanol is synthesized from CO2 or synthesis gas with a hydrogenating catalyst and in the second stage, methanol is dehydrated to form DME in an acid catalyst. The second route consists of a single-stage process in which CO2 or synthesis gas is directly converted into DME using a bifunctional catalyst (hydrogenating and acidic character). The objective of this thesis is to do a bibliographic review of the existing heterogeneous catalysts to produce biodimethyl ether (BioDME) from CO2, in one and two-stage routes. The reaction conditions in all cases will be analyzed and the most suitable catalysts for the production of this biofuel will be discussed. In addition, new catalysts or combinations that could be useful for this type of reactions will be proposed.