Synthesis of imogolite from cement kiln dust and its potential application for bio-oil upgrading.

14 agosto, 2018 -


Tipo de Proyecto: FONDECYT INICIACIÓN.

Código del Proyecto: 11150088.

Académico Responsable: Dra. Aixa González Ruiz. (agonzalez@uct.cl)

Unidad Académica: Departamento de Procesos Industriales.

Tiempo de Ejecución: 2015-2018 (36 meses).


Resumen

El bio-oil es un biocombustible prometedor que contiene variados compuestos químicos con un alto contenido de agua y compuestos orgánicos oxigenados, originando un biocombustible con alta acidez. A su vez, las propiedades anteriores dan origen a problemas de estabilidad durante el almacenamiento y manejo del bio-oil. Uno de los procedimientos para contrarrestar dicha problemática se centra en el uso de catalizadores. Entre los catalizadores, los aluminosilicatos y metales de transición han sido comúnmente utilizados, reportándose que su efecto catalizador se debe principalmente a la presencia de sitios activos ácidos.

Imogolita es un aluminosilicato con versátiles aplicaciones y hasta ahora no ha sido reportada como catalizador del mejoramiento de la calidad del bio-oil. Adicional se ha detectado que posee mayor número de sitios activos ácidos que la zeolita y éstos pueden ser incrementados durante un tratamiento térmico de la imogolita.  Existen tres metodologías para obtener imogolita. Sin embargo, todas ellas presentan un alto costo y consumen gran cantidad de recursos naturales. Debido a ello, el proyecto contempla el uso del material particulado de las cementeras para disminuir el uso de recursos naturales y reducir el costo de la síntesis de la imogolita. En este sentido, la presente propuesta estudiará diferentes metodologías para obtener imogolita a partir de residuos sólidos de las cementeras y evaluar el efecto de la imogolita resultante en el proceso de pirólisis catalítica  de la cáscara de avena y en la calidad de uno de los productos: bio-oil.

El estudio constará de tres partes. La primera parte comenzará con la caracterización detallada de las materias primas del proceso (cáscara de avena y el material particulado de la cementera), se continuará con la síntesis de imogolita y se dará término con la caracterización de la imogolita. Las metodologías involucradas en la caracterización abarcan desde el estudio de la morfología, estructural, mineralógico y químico mediante técnicas de microscopía electrónica, difracción y fluorescencia de rayos X, espectroscopia infrarroja, área superficial específica, porosidad, digestión ácida, punto isoeléctrico y distribución de tamaño de partícula.  La segunda parte del estudio consistirá en evaluar parámetros cinéticos y variables operacionales durante el proceso de pirólisis en análisis termogravimétricos y en reactores de lecho fijo. Por último, la tercera parte del estudio abarcará el análisis de las propiedades físicas y químicas del bio-oil y el biocarbón mediante técnicas de cromatografía y de caracterización de materiales, respectivamente. Esperamos que el estudio de la imogolita proveniente del material particulado en el proceso de pirólisis pueda contribuir a la comprensión de los mecanismos que promuevan una mejora en las propiedades fisicoquímicas del bio-oil y en última instancia, puedan aportar con una metodología nueva de síntesis de imogolita de bajo costo.


 Objetivo General

Este proyecto consta de tres objetivos generales. El primero: Obtener imogolita a partir del material particulado de las cementeras por medio de diferentes metodologías. El segundo: Determinar parámetros cinéticos y evaluar la calidad del bio-oil proveniente de la pirólisis de cáscara de avena con la presencia de imogolita sin tratamiento térmico. El tercero: Determinar parámetros cinéticos y evaluar la calidad del bio-oil proveniente de la pirólisis de cáscara de avena con la presencia de imogolita con tratamiento térmico.


Objetivos Específicos

El estudio de la imogolita proveniente del material particulado en el proceso de pirólisis conllevará a resultados relevantes que puedan contribuir a la comprensión de los mecanismos que promuevan una mejora en las propiedades fisicoquímicas del bio-oil y en última instancia, podrá aportar con una metodología nueva de síntesis de imogolita de bajo costo.


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