Bioenergía

Es Elemental: Diseñar el catalizador de biocombustible perfecto

Es elemental: diseñar el catalizador de biocombustible perfecto

Científicos del Laboratorio Nacional Oak Ridge crearon un nuevo proceso de producción de catalizadores que duplica la producción de BTX renovables, un grupo de productos químicos de alto valor que se pueden utilizar para producir una variedad de artículos de uso diario, desde botellas de refrescos hasta neumáticos.

La producción de combustibles y productos renovables está recibiendo un impulso del Grupo 13 en la tabla periódica.

Hace varios años, los investigadores del Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL) desarrollaron un nuevo proceso para convertir el etanol renovable en una mezcla de hidrocarburos. Esta mezcla renovable se puede mezclar con gasolina, diesel o combustible para aviones, y se puede convertir en benceno, tolueno y xilenos (BTX), productos químicos de uso común que se utilizan comúnmente para fabricar plásticos y caucho. Ahora, los científicos de ORNL han descubierto la clave para duplicar la producción de BTX renovable modificando el catalizador de zeolita altamente versátil.

Perfeccionando la "Piedra de ebullición"

Las zeolitas llegaron oficialmente a la escena en 1756, cuando el geólogo sueco Axel Cronstedt acuñó el nombre de la palabra griega que significa "piedra hirviente". Muchos ocurren naturalmente como minerales, mientras que otros son sintéticos y están hechos para aplicaciones comerciales específicas. Las zeolitas estaban en uso mucho antes de que se acuñara el término; de hecho, las zeolitas naturales fueron utilizadas por primera vez por los romanos para filtrar su agua potable. Desde entonces, han encontrado aplicación en una amplia variedad de industrias, que van desde la refinación de petróleo hasta la fabricación de detergentes.

El secreto detrás del éxito comercial de las zeolitas reside en su estructura. Las zeolitas son sólidos cristalinos hechos de silicio, aluminio y oxígeno, pero lo más importante es que forman un armazón con pequeñas cavidades y canales internos que son ideales para reacciones químicas, como la conversión de biomasa en combustibles y productos.

Basándose en los éxitos del pasado, ORNL se propuso descubrir cómo optimizar este marco interno. La clave de la optimización, los investigadores de ORNL pronto descubrieron, proviene de un elemento metálico único: el galio. Cuando los científicos agregaron cationes de galio a las zeolitas, vieron un aumento de dos veces en el rendimiento de BTX

Y eso no es todo...

El equipo de investigación también desarrolló un nuevo método para fabricar los catalizadores de zeolita. La mayoría de los BTX producidos a partir de etanol hoy usan un catalizador preparado con materiales más caros e implica un proceso de varios pasos que requiere agua. El proceso ORNL simplifica la síntesis del catalizador, eliminando la necesidad de agua y reduciendo los costos de producción del catalizador.

Llegando a una tienda cerca de ti

BTX se utiliza en una amplia gama de aplicaciones industriales y tiene un margen de beneficio mayor que los biocombustibles.

Las biorrefinerías que utilizan este proceso pueden crear un flujo de ingresos adicional recuperando BTX durante la conversión y vendiéndolo a fabricantes de plástico y caucho para su uso en productos cotidianos, como botellas de refrescos y neumáticos. De hecho, Vertimass LLC, una empresa emergente con sede en California, tiene licencia de la tecnología de ORNL y actualmente está trabajando en la ampliación.

¿Querer aprender más? Lea sobre la ciencia detrás de esta tecnología de conversión y consulte el artículo recientemente publicado de ORNLpara aprender cómo los cationes de galio están optimizando la producción de biocombustibles y bioproductos. Este trabajo fue financiado a través del Programa de Investigación y Desarrollo de Conversiones de la Oficina de Tecnologías de Bioenergía , que se enfoca en abordar ampliamente los desafíos técnicos para lograr biocombustibles y bioproductos asequibles.