Catalizadores activos y estables para la eliminación de contaminantes gaseosos

Abstract

En la actualidad es intensa la labor científica por la búsqueda de fuentes alternativas de energía, pero hasta el momento siguen siendo los combustibles fósiles la principal opción para generar potencia. En condiciones de combustión pobre (alta relación aire/combustible) las plantas de energía de gas natural de pequeño tamaño o los motores de combustión tienen bajo consumo de combustible logrando menos costos adicionales, sin embargo, el tratamiento de los óxidos de nitrógeno emitidos en estos casos es un problema que aún no está totalmente resuelto. Especialmente porque los métodos comerciales actuales no son del todo efectivos, es el caso de los catalizadores de tres vías y del uso de amoníaco que no resulta práctico para la combustión a pequeña escala debido a su toxicidad. En este sentido, la propuesta de reducir los óxidos de nitrógeno con diferentes tipos de hidrocarburos sobre catalizadores zeolíticos o a base de óxidos ha dado resultados prometedores. En esta Tesis se proponen diferentes catalizadores en base a zeolitas a las que se le incorporaron metales activos para reducir catalíticamente estos óxidos con metano en presencia de exceso de oxígeno. También se estudia el mecanismo de la reacción y el rol de las especies superficiales mediante el uso de diversas técnicas de caracterización, incluidas experiencias in situ. La estabilidad hidrotérmica de los sistemas zeolíticos es un aspecto que también se contempla en esta Tesis. Los sólidos se evaluaron durante 25 horas en corriente reaccionante con alto contenido de agua y elevada velocidad espacial.

At present is intense the scientific work by finding alternative sources of energy, but so far fossil fuels are still the main option for generating power. In poor combustion conditions (high air / fuel ratio) power plants natural gas-fired or small combustion engines have low fuel consumption achieving less additional costs, however, the treatment of nitrogen oxides emitted in these cases is a problem that is not yet fully resolved. Especially because the current commercial methods are not entirely effective, it is the case of three-way catalysts and the use of ammonia. The latter is not practical for small-scale combustion due to its toxicity. In this regard, the proposal to reduce nitrogen oxides with different types of hydrocarbons over zeolitic or based on oxides catalysts has shown promising results. This thesis propose various based on zeolites catalysts with catalytically active metals to reduce these oxides with methane in the presence of oxygen excess. Also studied the mechanism of reaction and the role of surface species using various characterization techniques including in situ experiences. The hydrothermal stability of zeolite systems is an area that is also considered in this thesis. The solids were evaluated for 25 hours at reaction stream with high water content and high space velocity.