Producción catalítica de aromáticos (BTXs) renovables a partir de mezclas de olefinas y parafinas provenientes de pirólisis de plásticos

Abstract

[ES] El manejo actual de los residuos plásticos y su consumo excesivo tienen como consecuencia un desaprovechamiento significativo de valiosos recursos. Es imperativo aumentar la tasa de reciclaje de plásticos e implementar políticas de circularidad y sostenibilidad en su producción y consumo. Diversas técnicas, incluyendo tratamientos catalíticos, pueden transformar productos de bajo valor en compuestos de alto valor añadido, como los BTXs (benceno, tolueno y xileno), contribuyendo a la creación de procesos más sostenibles que cumplen con los Objetivos de Desarrollo Sostenible de las Naciones Unidas. Con este propósito, y en base a resultados previos obtenidos en el grupo de investigación del ITQ (UPV-CSIC), se han realizado ensayos con catalizadores sólidos basados en zeolitas (alumino-silicatos microporosos), en particular la zeolita H-ZSM-5 (con topología MFI), con la incorporación de metales como Ga, Zn, Re, W y Mo, para llevar a cabo de manera efectiva la producción de compuestos aromáticos del tipo BTXs a partir de la aromatización de mezclas de parafinas y olefinas en el rango de C_6 a C_10 que simulan la composición de un líquido de pirólisis proveniente de residuos plásticos. Se ha estudiado el efecto en la actividad catalítica y el rendimiento a BTXs de la incorporación de Ga y/o Zn en la zeolita y también de su acidez, es decir, la variación en la relación Si/Al. También se han realizado tratamientos de desilicación post-síntesis para la obtención de zeolitas jerarquizadas, con creación de mesoporos y disminución de la acidez, así como el bloqueo parcial de los sitios ácidos de Brønsted mediante el intercambio con metal alcalino. Además, para aumentar la actividad catalítica, la producción de BTXs y la estabilidad del catalizador se han realizado dopados con metales de transición (Re, W y Mo). Tras estas investigaciones, los materiales Ga/Z25 y Mo-Ga/Z25 han resultado los mejores catalizadores para la reacción de aromatización de mezclas de parafinas y olefinas. La eficiencia y estabilidad de estos dos catalizadores se han evaluado mediante pruebas catalíticas de larga duración (30 horas), siendo el catalizador dopado con Mo el que ha mostrado mejores prestaciones. Finalmente, el catalizador Mo-Ga/Z25 ha sido evaluado en una muestra real correspondiente a la fracción ligera de líquidos de pirólisis de residuos plásticos que contenía principalmente hidrocarburos (parafinas y olefinas) de cadena media y larga, entre otros. En definitiva, el trabajo desarrollado en este proyecto muestra cómo, mediante un proceso catalítico sostenible a partir de hidrocarburos derivados de la pirólisis de residuos plásticos y utilizando catalizadores sólidos basados en materiales que contienen Ga y Mo, es posible obtener compuestos aromáticos renovables y de alto valor añadido, tales como los BTXs.