Pirólisis del 2-metilfurano: formación de Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos (PAH) y de hollín

Baena Juan, Cristian
Alexandrino De Freitas, Katiuska (dir.)

Alzueta Anía, María U. (ponente)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2014
Departamento de Ingeniería Química y Tecnologías del Medio Ambiente, Área de Tecnologías del Medio Ambiente

Graduado en Ingeniería de Tecnologías Industriales

Resumen: Las estrictas regulaciones de emisiones para el sector de transportes, así como el agotamiento de las reservas y los precios crecientes del petróleo crudo, han hecho aumentar el esfuerzo para desarrollar nuevos combustibles más sostenibles. Un nuevo combustible prometedor es el 2-metilfurano (2-MF). El 2-MF es un éter cíclico insaturado considerado de carácter renovable, donde la materia prima es la fructosa. Este biocombustible posee características interesantes como su gran densidad energética y un número de octano relativamente alto. Además, contiene oxígeno en su estructura. En la práctica, ya se ha testado, tanto como combustible así como aditivo, en motores mostrando resultados prometedores. En este contexto y con el objeto de contribuir con el estudio sobre este biocombustible, este trabajo tuvo como principal objetivo el de estudiar la formación de hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH) y de hollín en la pirólisis de 2-MF en un reactor de flujo a presión atmosférica durante 3 h en condiciones estacionarias variando la temperatura de operación (T=700-1200 ºC) y la concentración de 2-MF ([2-MF]= 9000 y 18000 ppm). De este modo, se identificó la influencia que ejerce la temperatura de operación y la concentración inicial de 2-MF en la formación de los productos de pirólisis de 2-MF: PAH, hollín y gases ligeros. Los resultados experimentales indican que los 16 PAH prioritarios más relevantes en orden decreciente son: naftaleno, acenaftileno, pireno, fenantreno y fluoranteno. Mientras que la temperatura umbral para la formación de hollín ha sido 900 ºC. Por otro lado, la descomposición de 2-MF se da a partir de temperaturas superiores a 800 ºC afectando al comienzo de formación de los productos de pirólisis (CO, CO2 y H2), en especial de los precursores de hollín (C2H2, C2H4, C6H6). La concentración inicial de 2-MF influye en gran medida sobre los productos de pirólisis (PAH, hollín y gases ligeros). Como conclusión de todos los resultados se puede concluir que el aumento de la temperatura favorece la formación de hollín y disminuye el rendimiento de los gases y de los PAH; mientras que con el aumento de la concentración de 2-MF se produce un ligero aumento en el rendimiento a hollín. Los resultados de este estudio proporcionan una prueba más de la importancia de la formación del primer anillo aromático en la formación de PAH. La interacción entre diferentes anillos aromáticos, en presencia de acetileno, parece ser particularmente importante para la formación de PAH más pesados y de hollín a altas concentraciones de combustible. También una vía más directa, como es la formación de radicales aromáticos de 2-MF, parece contribuir para una mayor formación de PAH y hollín. Sin embargo, los valores de rendimiento a hollín de 2-MF a 1200 oC (51,08% y 52,44%, a 45000 y 90000 ppm de carbono, respectivamente) quedan muy lejos de compuestos como el etileno (38,7% y 41,1% para 30000 y 100000 ppm y de carbono), el etanol (28,7% para 100000 ppm de carbono) y el metilformato (0% para 5030 ppm de carbono); lo que se determina que posiblemente el 2-MF no resulta una buena alternativa como biocombustible y/o aditivo para reducir las emisiones de hollín provenientes de los motores, en especial del diésel en las condiciones de operación trabajadas. Sin embargo, para verificar la no viabilidad del uso de 2-MF como biocombustible y/o aditivo para reducir las emisiones de hollín resultantes de los combustibles convencionales, en especial del gasóleo, se propone como trabajos futuros: 1. Estudiar la formación de PAH y hollín en atmosferas oxidantes (O2, CO, CO2, NOx). 2. Estudiar la formación de PAH y hollín a alta presión.

Palabra(s) clave (del autor): pirólisis ; 2-metilfurano ; 2-mf ; pah ; hollín ; diésel ; compuestos oxigenados

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Grado