Projet EntrepriseCaptura de dióxido de carbono y fijación de los hornos de carbón Fired. Integración de sistemas basados en líquidos iónicos para la Generación de Energía Sostenible

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Universidade Federal do Rio Grande do Sul - UFRGS Laboratory of Molecular Catalysis (LMC) Institute of Chemistry IQ-UFRGS

PROYECTO CO2

Con el calentamiento global establecido como un problema crítico para hacer frente, es muy importante para reducir las emisiones de CO2 a la atmósfera. Por lo tanto, la captura de dióxido de carbono y fijación (CCF) está recibiendo una considerable atención como posible opción de mitigación de gases de efecto invernadero que podría permitir una transición más suave y menos costosa para un futuro energético sostenible en los próximos años.

Antes de la fijación, sin embargo, es necesario separar el CO2 de su fuente de emisión, por ejemplo, los gases de combustión en una central de carbón de energía. Una de las tecnologías más aplicado comercialmente para la separación y recuperación de CO2 es la absorción química de CO2 por aminas acuosa. Esta tecnología, sin embargo, ha mostrado serias desventajas, como la baja selectividad, la degradación y corrosión de los equipos, aumentando así la operación cost.2 Por lo tanto, un líquido novela que podría facilitar la separación de CO2 de mezclas de gases sin pérdida simultánea de la captura de disolvente en la corriente de gas es muy necesario. En este sentido, los líquidos iónicos imidazolio (IL) presentan un gran potencial como alternativa para la aplicación, como se mostrará un conjunto conveniente de las propiedades físico-químicas, entre ellos: presión de vapor despreciable, de baja viscosidad, corrosión bajo, soportable en las membranas de alta estabilidad térmica y química .

Otra característica importante de esta clase de líquidos es el hecho de que sus propiedades físico-químicas (como el punto de fusión, viscosidad, capacidad de mezcla con agua o compuestos orgánicos) puede ser fácilmente ajustado simplemente modificando el lado ción de la cadena o el anión asociado. Una serie de investigaciones han demostrado que el CO2 es muy soluble en imidazolio basada en líquidos iónicos, en la que varios grupos de investigación han examinado la influencia de los aniones, cationes alquilo longitud de cadena y otros sustituyentes alquilo sobre el ring, la fluoración de la cation8 y grupos funcionales de solubilidad de CO2. Di Recientemente, nuestro grupo ha desarrollado-catiónico, los líquidos iónicos para el que la solubilidad de CO2 es del orden de 70-80% mol a tan sólo 45 bar de presión de CO2. Otro método de separación alternativa que puede ser menos costosa es el uso de membranas poliméricas. Estas membranas deben ser químicamente, térmica y mecánicamente estable a altas temperaturas y altas presiones, y un método prometedor para obtener estas propiedades sería el uso de líquidos iónicos poliméricos. De hecho, muchos grupos han demostrado que las membranas de líquidos iónicos soportados son muy eficientes para esta aplicación.


Fijación del CO2

Recientemente, Tang et al. encontró que los polímeros a partir de imidazolio basada en líquido iónico había aún mayor capacidad de absorción de CO2 que el monómero respectivo, los líquidos iónicos, con rapidez de absorción / desorción. Diversas técnicas físicas y químicas se han propuesto para la fijación de agotamiento de CO2 purificado, como la fijación de carbonatos, geológicos o el almacenamiento oceánico o de forestación.

Sin embargo, estos enfoques tienen graves desventajas en términos de factores económicos, seguridad, eficiencia, y fiabilidad para su aplicación inmediata. El catalizador de la transformación de CO2 en otros productos químicos es una alternativa importante para la fijación de CO2. La hidrogenación de CO2 La hidrogenación de CO2, (reacción de metanización), es posible una alternativa adecuada para la fijación de CO2, ya que convierte agotado CO2 en metano (CH4), que puede ser reciclada para su uso como combustible o un producto químico.

Sin embargo, las temperaturas en el rango de 300-400 º C se aplican generalmente a esta reacción, y las emisiones de CO2 se genera para producir la energía necesaria para mantener estas temperaturas. Para superar este inconveniente, un catalizador que pueda afectar a la reacción de metanización a temperaturas más bajas se requiere.

Sin embargo, la temperatura de la metanización puede reducirse a 160 º C por el uso de nanopartículas de rutenio, desarrollada por nuestro grupo, con apoyo de TiO2 preparado por el método de impregnación húmeda. Las propiedades de estos materiales puede ser mejorada mediante el control del tamaño, forma y distribución de la empresa ferroviaria las nanopartículas en la superficie. Los líquidos iónicos son la solución clave para el desarrollo de estos catalizadores. Nuestro equipo fue el primer grupo para reconocer la capacidad de ILS para sintetizar las nanopartículas de metales de transición con el tamaño y forma controlada y que los utilicen como nanocatalizadores. (REF ANGEWANDTE MORGANA E OCCAR) Imidazolio líquidos iónicos (IL) Imidazolio líquidos iónicos (IL) poseen estructuras pre-organizadas principalmente a través de enlaces de hidrógeno que inducen la direccionalidad estructural, en contraposición a las sales de clásico en el que la carga de visualización agregados de pedidos estructuras.

Estas estructuras de préstamos pueden adaptar o son adaptables a muchas especies, ya que proporcionan las regiones hidrofóbicas o hidrofílicas y una polarizabilidad direccional de alta. Esta organización estructural de los préstamos pueden ser utilizados como "conductores entrópica" de espontáneos, bien definidos, y se extendió ordenamiento de las estructuras de nanoescala.

De hecho, hemos utilizado imidazolio líquidos iónicos como una plantilla, estabilizador y disolvente para la síntesis de una gran cantidad de nanopartículas de metales de transición. La transición-nanopartículas metálicas dispersas en estos líquidos son estables y activos catalizadores para algunas reacciones en varias fases condiciones. Las propiedades catalíticas (actividad y selectividad) de estas nanopartículas de metales solubles que indiquen que poseen una superficie pronuncia como (multi-site) en lugar de un solo sitio, como propiedades catalíticas. En otros casos, las nanopartículas de metales no son estables y tienden a agregarse / aglomerado.