Estudio teórico de procesos de hidrotratamiento catalítico de alquitranes y derivados de biomasa

Abstract

[ES] Debido a la continua demanda de energía, no se puede considerar a las fuentes fósiles como recursos de obtención energética a largo plazo. Es por ello que surgen nuevas técnicas y métodos de estudio con el fin de poder aprovechar recursos naturales, que sean renovables y además medioambientalmente respetuosos. La biomasa es uno de los recursos renovables en auge que proporciona una gran versatilidad de productos, además de que su uso ayuda a contribuir en la eliminación de residuos. Este trabajo se focalizará en el aprovechamiento de residuos lignocelulósicos para obtener productos de interés y aplicación en diversos sectores industriales. En este contexto, y después de un tratamiento termo-químico primario (i.e. gasificación, hidrólisis, etc.) de los residuos de biomasa lignocelulósica, se obtienen derivados que pueden tratarse por distintos procesos. De entre esos procesos, destacan los hidrotratamientos catalíticos. En particular, se estudiarán dos procesos de interés. Por un lado, el hidrotratamiento de alquitranes (Proceso 1) provenientes de la gasificación de biomasa lignocelulósica; y por otro lado, la hidrogenación de ácidos y ésteres grasos para la obtención de hidrocarburos, y en particular, alcoholes grasos. En este trabajo se llevará a cabo un estudio teórico de ambos procesos, utilizando datos de bibliografía y también datos experimentales, estos últimos obtenidos en trabajos preliminares y con distintos catalizadores desarrollados en el ITQ. En particular, para el Proceso 1 se indagará en la literatura de la industria petroquímica tanto en los tipos de procesos comúnmente utilizados como en los productos obtenidos, específicamente en procesos de craqueo catalítico y de hidrocraqueo, evaluando el tipo de metal o metales empleados, la fortaleza ácida de los catalizadores y las condiciones de operación. Estos datos se compararán con los resultados experimentales recientemente obtenidos en el ITQ para el hidrotratamiento catalítico de compuestos del tipo alquitranes en condiciones suaves de reacción. Para el Proceso 2, se estudiará bibliografía de la industria oleoquímica, en particular, la hidrogenación catalítica de ácidos y ésteres grasos para la producción de biocombustibles (i.e. hidrocarburos en el rango de gasolina y queroseno), así como para la obtención de productos de alto valor añadido y de gran versatilidad, como por ejemplo los alcoholes grasos. Estos datos se compararán con los resultados recientemente alcanzados en el ITQ para la hidrogenación catalítica de ácidos grasos en condiciones moderadas de reacción. En ambos procesos se realizarán simulaciones mediante el software ASPEN Plus introduciendo en los cálculos algunos datos debidamente seleccionados. Se estudiarán los efectos de la variación de los principales parámetros de reacción (temperatura, presión, tiempo de contacto, tipo y cantidad de catalizador, etc.) en la obtención de los productos de interés en cada uno de los procesos, seleccionado las condiciones óptimas que permitan maximizar su rendimiento y evaluando también aspectos de eficiencia y sostenibilidad.