UTILIZACIÓN DE TECNOLOGÍAS DE IMPRESIÓN 3D EN LA INDUSTRIA QUÍMICA: MICRORREACTOR PARA LA DESCOMPOSICIÓN CATALÍTICA DEL O3

Abstract

[ES] Los microrreactores químicos se encuentran en un momento de auge para la industria química, debido a su facilidad de escalado y el control que puede tenerse de ellos, mejorando la seguridad industrial y permitiendo la operación en continuo de sus reactivos. Por otra parte la tecnología de impresión 3D se está barajando como la tecnología que puede suponer la siguiente revolución industrial a nivel de fabricación de componentes. Se ha comprobado de forma satisfactoria la capacidad de impresoras 3D para la fabricación de reactores químicos a escala micrométrica y la fabricación de soportes catalíticos a partir de un diseño 3D, pudiendo así conformar las geometrías más adecuadas para las reacciones. Con el paso de los años, mediante la investigación y desarrollo adecuado, la impresión 3D puede suponer un nuevo camino ampliamente creativo que puede renovar y reinventar la industria química actual. Se ha seleccionado para la elaboración de este Trabajo Fin de Grado y que circule por el microrreactor fabricado, la reacción de descomposición del ozono en presencia de Óxido de Manganeso IV. Se ha comprobado la posibilidad de fabricar un composite como material imprimible, una mezcla de un polímero y el catalizador de la reacción de descomposición, es decir se ha fabricado un soporte catalítico que por el que puede pasar un flujo de ozono que gracias a la presencia del catalizador en las paredes del microrreactor consigue descomponer el ozono en oxígeno. La aplicación final del microrreactor impreso sería su utilización como filtro para la eliminación de fuentes de ozono que pueden provenir de impresoras y equipos de ventilación que pueden resultar nocivas para los seres vivos.

[CA] Els microrreactores químics es troben en un moment d'auge per a la indústria química, a causa de la seua facilitat d'escalat i el control que pot tindre's d'ells, millorant la seguretat industrial i permetent l'operació en continu dels seus reactius. D'altra banda la tecnologia d'impressió 3D està remenant com la tecnologia que pot suposar la següent revolució industrial a nivell de fabricació de components. S'ha comprovat de forma satisfactòria la capacitat d'impressores 3D per a la fabricació de reactors químics a escala micromètrica i la fabricació de suports catalítics a partir d'un disseny 3D, podent així conformar les geometries més adequades per a les reaccions. Amb el pas dels anys, per mitjà de la investigació i desenvolupament adequat, la impressió 3D pot suposar un nou camí àmpliament creatiu que pot renovar i reinventar la indústria química actual. S'ha seleccionat per a l'elaboració d'este Treball Fi de Grau i per a que circule per el microrreactor, la reacció de descomposició de l'ozó en presència d'Òxid de Manganés IV. S'ha comprobat la possibilitat de fabricar un composite com a material imprimible, una mescla d'un polímer i el catalitzador de la reacció de descomposició, és a dir s'ha fabricat un suport catalític que pel que pot passar un flux d'ozó que gràcies a la presència del catalitzador en les parets del microrreactor aconseguix descompondre l'ozó en oxigen. L'aplicació final del microrreactor imprés seria la seua utilització com a filtre per a l'eliminació de fonts d'ozó que poden provindre d'impressores i equips de ventil·lació que poden resultar nocives per als éssers vius.

[EN] Chemical microreactors are at their peak for the chemical industry, due to their ease of scaling and how easily can be controlled, improving industrial safety and enabling a continuous-flow operation process of the reactants. Additionally, the 3D printing technology is being considered as the next generation technology that can suppose the new industrial revolution when we are talking about manufacturing components. It has been found that 3D printers’ capacity could be used to make chemical reactor at micrometric scale successfully, and also manufacturing catalytic supports from a 3D CAD design, thus 3D technology can be used to generate specific and complex structures to improve catalytic reactions when a catalyst is required. Over the past few years, by means of researching and proper development, 3D printing technology can become a new way to the industrial manufacturing, more creative, limitless, that can reinvent the current chemical industry. We have chosen for this Trabajo Fin de Grado the ozone decomposition in presence of manganese oxide IV as a reaction for the microreactor. A new material has been printed from a composite, a mixture of a polymer and the catalyst from the decomposition reaction of the ozone, which is to say that a catalytic support was manufactured and it can be used to build a microreactor. Through this catalytic support flows ozone, which is decompose in oxygen as it moves forward the microreactor channel and reacts with the catalyst printed on the inner surface of the microreactor. The application of the printed reactor would be its use as a filter for removing ozone waste-flows that can come from printers and ventilation equipment that may be harmful for humans, other livings species and the environment.