Captura de co2 mediante adsorbentes silíceos mesoestructurados funcionalizados con grupos amino

Resumen

Esta investigación plantea la síntesis de materiales silíceos mesoestructurales y su modificación con compuestos que contienen grupos amino para la obtención de adsorbentes altamente selectivo al CO¿, como las centrales térmicas. Se han empleado una serie de materiales silíceos mesoestructurados con diferentes propiedades texturales. Posteriormente se han empleado las técnicas de anclaje, condensación e impregnación para la incorporación de grupos funcionales en estos soportes silíceos. Se han obtenido conclusiones relevantes en el estudio de las condiciones de secado de estos materiales, determinando las etapas de calentamiento de estos sólidos con objeto de su desgasificación o regeneración deben ser realizadas en ausencia de aire para evitar la degradación de los compuestos aminados. También se ha estudiado la posición de los grupos amino incorporados mediante cada técnica de funcionalización y se ha encontrado una relación entre la disposición de dichos grupos amino y la eficacia en la captura de CO¿, de los adsorbentes. A modo de resumen, la técnica de anclaje incorpora una cantidad considerable de grupos amino, dispuestos en las paredes de los materiales y altamente accesibles para el CO¿. Por el contrario, la funcionalización por co-condensación llevada a cabo en un medio ácido produce la deposición de los grupos amino en el interior de las paredes silíceas y su protonación, lo cual dificulta la reacción posterior con CO¿. En cuanto a la impregnación de moléculas voluminosas, se han detectado diferencias entre la polietilenimina (PEI) y la tetraetilenpentamina (TEPA) en cuanto a su dispersión en la estructura porosa y a la accesibilidad de sus grupos amino, siendo estos aspectos más interesantes en las moléculas TEPA. Además se ha desarrollado un procedimiento novedoso de incorporación de grupos amino consistente en la impregnación de sólidos previamente funcionalizados por anclaje. Esta técnica, denominada ¿doble funcionalización¿, ha dado lugar a las capacidades de adsorción de hasta 235mg CO¿./g ads, con eficiacias de 0,45 mol CO¿/mol N, muy próximas al máximo teórico. Esta capacidad de adsorción se encuentra, además, entre los mayores valores registrados en bibliografía. Estos resultados se han asignado a una sinergia entre los grupos amino incorporados con cada técnica. Además, la presencia de grupos amino móviles favorece la segunda etapa de reacción de CO¿, que consiste en el encuentro de un grupo amino con un zwitterión que debe ceder un protón para estabilizar su carga. Finalmente, se han evaluado las propiedades de adsorción de CO¿ de estos materiales en condiciones similares a las industriales en captura postcombustión. Se han tenido en cuenta la dilución del CO¿ hasta un 15%, la presencia de un 5% de humedad y de impurezas como el SO¿, así como el empleo de estos sólidos en sucesivos ciclos de adsorción-desorción. De manera general, estos materiales se presentan como buenos candidatos para su empleo en las condiciones industriales.