Investigadores de IMDEA Energía han desarrollado un proceso que permite obtener casi el triple de hidrocarburos aromáticos a partir de biomasa lignocelulósica y prolongar hasta ocho veces la actividad del catalizador utilizado. El avance abre nuevas posibilidades para sustituir materias primas fósiles en la industria química.
Los hidrocarburos aromáticos son compuestos empleados como materias primas en la fabricación de plásticos, disolventes, combustibles y numerosos productos químicos. Actualmente se obtienen principalmente a partir del petróleo, por lo que producirlos utilizando recursos renovables constituye una de las vías de desarrollo de la química de base biológica.
El trabajo realizado por IMDEA Energía combina la pirólisis de biomasa a baja temperatura con el posterior coprocesamiento de aceites vegetales no comestibles mediante un catalizador de zeolita ZSM-5. Los resultados se han publicado en la revista científica Chemical Engineering Journal.
Más producción y menor pérdida de actividad del catalizador
Uno de los principales obstáculos para producir hidrocarburos aromáticos mediante pirólisis catalítica es la rápida pérdida de eficacia del catalizador. Durante la conversión de la biomasa se generan sustancias que se depositan sobre él y bloquean progresivamente sus zonas activas, lo que obliga a regenerarlo o sustituirlo con frecuencia.
Para reducir este problema, el equipo investigador descompuso primero la biomasa a una temperatura inferior a la habitual. De esta forma se limita la formación de algunos de los compuestos responsables del deterioro del catalizador. Posteriormente, los productos obtenidos se procesaron junto con aceites vegetales no destinados a la alimentación.
Los ensayos, realizados con madera de roble y paja de trigo, mostraron que esta combinación permite obtener casi tres veces más hidrocarburos aromáticos que el proceso convencional utilizado como referencia. El catalizador tardó además hasta ocho veces más en perder su actividad.
La mejora de la estabilidad resulta especialmente relevante para avanzar hacia aplicaciones de mayor escala, ya que puede reducir las paradas y las operaciones necesarias para regenerar o reemplazar el catalizador.
Una vía para valorizar biomasa en la industria química
El estudio muestra el potencial de la biomasa lignocelulósica no solo como fuente de energía, sino también como materia prima para obtener compuestos de mayor valor añadido. La combinación de recursos como la madera, los restos agrícolas y los aceites vegetales no comestibles puede favorecer el desarrollo de procesos integrados de biorrefinería y ampliar las posibilidades de aprovechamiento industrial de estas materias primas renovables.
La investigación incluye una primera evaluación económica y ambiental. Según IMDEA Energía, los resultados apuntan a que el proceso podría generar mayores ingresos por tonelada de materia prima tratada que otras alternativas, debido al valor de los compuestos obtenidos.
No obstante, se trata todavía de una tecnología en fase de investigación. Será necesario seguir avanzando en su escalado, en la continuidad del proceso y en la disponibilidad y coste de las materias primas para determinar su viabilidad industrial. Los resultados obtenidos resuelven, en cualquier caso, dos dificultades importantes: aumentar la producción de compuestos aromáticos y prolongar la actividad del catalizador.
Referencia
Pagano et al., Chemical Engineering Journal, volumen 547, artículo 181049
https://sacyr.com/-/como-transformar-los-residuos-organicos-en-productos-de-valor?utm_
Imagen: Equipo de la Unidad de Procesos Termoquímicos de IMDEA Energía. IMDEA Energía/Sacyr.