Eliminación de compuestos orgánicos volátiles (COVS) mediante el uso de catalizadores estructurados a base de esponja de alúmina impregnados con óxidos metálicos

Abstract

Desde el descubrimiento del petróleo, este y sus derivados se convirtieron en la energía que mueve al mundo gracias a sus menores costos de producción, así como a su fácil manejo y almacenaje. Sin embargo, los combustible fosiles se caracterizan por ser combustibles sucios, traduciéndose en una creciente contaminación ambiental, dando como resultado que en las ultimas décadas la humanidad le preste mayor atención a los daños producidos por estos combustibles al ambiente, formándose así gran cantidad de organizaciones sociales y gubernamentales que se han dado la tarea de proveer regulaciones que permitan la utilización de combustibles fósiles de una forma más eficiente y limpia. Los catalizadores estructurados son ampliamente utilizados en los procesos de descontaminación ambiental, existiendo una gran variedad de acuerdo al material utilizado como soporte. Estos tipos de catalizadores, son empleados para disminuir emisiones como la de los compuestos orgánicos volátiles (COVs), que son sustancias precursoras del “smog” fotoquímico, derivadas de las emisiones industriales y de los vehículos, convirtiendo estas en sustancias inertes o menos nocivas. En este trabajo se plantea la producción de filtros catalíticos estructurados de esponja de alúmina e impregnados con óxidos metálicos, que permitan la eliminación de los compuestos orgánicos volátiles, estudiando su actividad, selectividad y estabilidad en la remoción de estos compuestos, con un menor costo a los ya conocidos catalizadores impregnados con metales nobles. Para lograr este objetivo, se prepararon seis catalizadores, cada uno con aproximadamente 0,16 % en peso del correspondiente óxido metálico y de las combinaciones de óxidos de cobalto-molibdeno, así como níquel-platino en esponjas de α-alúmina recubiertas con una capa γ-alúmina preparada mediante la mezcla de 50 % de polvo de γ-alúmina, 40 % de agua y 10 % de ácido clorhídrico concentrado. Estos catalizadores fueron utilizados en las reacciones de oxidación catalítica de dos tipos de compuestos orgánicos volátiles: aromáticos y oxigenados, trabajando con m-xileno y tolueno. En general, la incorporación de la capa de γ-alúmina sobre la esponja de α-alúmina incrementó el área superficial del soporte de menos de 10 m2/g a 59 m2/g. Los catalizadores impregnados con óxidos metálicos permiten alcanzar conversiones entre 95 y 100 % en la oxidación catalítica de m-xileno en un rango de temperaturas entre 740 y 776 °C, por su parte la reacción con tolueno la conversiones obtenidas se encontraron entre 53 y 99 % en un rango de temperaturas entre 596 y 915 °C. Los productos gaseosos de las reacciones de oxidación catalítica, revelan que la combustión de los gases fue completa, ya que existe una marcada presencia de CO2 y agua en menor proporción. Finalmente la actividad de los catalizadores en la reacción de m-xileno y tolueno obedeció la siguiente tendencia Ni-Pt > MoO > Co3O4-MoO > Co3O4 > MnO > NiO y Ni-Pt > Co3O4-MoO > MnO > Co3O4 > NiO > MoO respectivamente.