Strategies for the improvement of catalyst stability in the steam reforming of biomass pyrolysis volatiles.

Abstract

Esta Tesis se enmarca en una amplia línea de investigación que aborda el desarrollo de procesos térmicos y catalíticos para la valorización de residuos de biomasa para la obtención de combustibles líquidos, materias primas (olefinas, aromáticos) o H2. La motivación de esta Tesis radica en estudios previos sobre la gasificación de biomasa y plásticos [1], con y sin catalizador, la gasificación y reformado en línea del HDPE [2], pirólisis y reformado en línea de distintos plásticos y pirólisis y reformado en línea de biomasa [3,4].La tecnología propuesta con dos reactores en línea, un reactor spouted bed para la pirólisis rápida de biomasa (primera etapa) y un lecho fluidizado para el reformado (segunda etapa), ha demostrado ser una estrategia viable para la producción de H2. Los conocimientos adquiridos en la pirólisis y reformadocatalítico con vapor en línea de biomasa con un catalizador comercial y reformado fueron el punto de partida para establecer las condiciones óptimas de funcionamiento del proceso [3]. Asimismo, el estudiode la desactivación y regeneración del catalizador comercial fijó la deposición de coque como principal mecanismo de desactivación del catalizador, aunque se observó una ligera sinterización del Ni causante de la desactivación irreversible del catalizador. En este escenario, el catalizador de Ni/Al2O3 fue modificado en trabajos posteriores con objeto de mejorar la actividad y estabilidad del catalizador y progresar en el desarrollo del proceso [4].Aunque se han conseguido significativos avances en el proceso de pirólisis y reformado de biomasa para la obtención de hidrógeno, la desactivación del catalizador sigue siendo uno de los principales retos a abordar, causado por la compleja naturaleza de los volátiles formados en la pirólisis de la biomasa. Por ello, esta Tesis persigue el objetivo general de mejorar la estabilidad del catalizador de reformado, para lo cual, se pretenden realizar avances en el diseño de reactores, catalizadores y optimización de las condiciones de operación. Atendiendo, a la experiencia adquirida en estudios previos, es sabido que la deposición de coque depende de la composición de la corriente de volátiles a tratar, pero la contribución de cada uno de los compuestos en el mecanismo de formación de coque es aún incierta. Por lo tanto, en esta Tesis se aborda la modificación de la corriente de volátiles mediante estrategias como la optimización de las condiciones de operación de la primera etapa o el uso de catalizadores guarda, en aras de obtener una mayor estabilidad del catalizador de reformado y avanzar hacia el escalado del proceso.