La biomasa es mucho más compleja que la materia prima convencional y el desarrollo de los catalizadores necesarios es tradicionalmente un proceso largo y complicado. Para que Europa cumpla su objetivo a largo plazo de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en un 80-95% para 2050, La conversión rentable de la biomasa en combustibles es esencial.

El proyecto FASTCARD, financiado con fondos comunitarios, utilizó dos rutas diferentes para cumplir los compromisos europeos de producción de biocombustibles avanzados. El primero involucró la 'licuefacción' de biomasa y es el más cercano a competir económicamente con los combustibles fósiles, mientras que el segundo empleó la gasificación de biomasa, lo que puede ser un desafío económico a corto plazo. "La iniciativa integró estudios teóricos fundamentales y conocimientos realizados a nivel molecular con modelos y actividades experimentales realizadas a escala piloto, "dice el coordinador del proyecto, el Dr. Duncan Akporiaye.

La investigación permitió la implementación a corto y largo plazo de la producción avanzada de biocombustibles basada en la industrialización rápida y que reduce el riesgo de los procesos nanocatalíticos a través de cadenas de valor de base líquida y gas. El consorcio lo combinó con modelos microcinéticos y de nivel de diseño de procesos para comprender mejor los mecanismos y la economía subyacentes a estos procesos. "Estos modelos ayudarán a identificar catalizadores prometedores de próxima generación, así como en la ampliación del laboratorio a la escala industrial, "explica el Dr. Akporiaye.

Desempeño mejorado

Los investigadores desarrollaron un nuevo 'diseño racional' para nanocatalizadores basado en modelos físicos y matemáticos escalables. Esto se utilizó para predecir el rendimiento de las materias primas biológicas para un mejor control. También crearon relevantes para la industria, metodologías perspicaces de reducción de escala para evaluar el impacto de diversas materias primas biológicas en el rendimiento del catalizador. Según el Dr. Akporiaye:"Los modelos microcinéticos se pueden aplicar a los cuatro pasos principales de las dos rutas hacia combustibles avanzados".

Los socios del proyecto abordaron los principales desafíos que influyen en la eficiencia y la implementación de los cuatro pasos catalíticos clave en los procesos de base biológica. Incluyeron la mejora de la selectividad y la estabilidad en el hidrotratamiento (HT) y el aumento del craqueo catalítico de co-fluido con contenido de bioaceites (co-FCC), que forman la cadena de valor de los líquidos. El uso de HT ayudó a desarrollar una nueva generación de catalizadores para producir una alimentación conjunta a las unidades FCC existentes, minimizando así el nivel general de tratamiento. Los desafíos incluyeron el rendimiento del catalizador para reducir el consumo de hidrógeno, presión y temperatura para mejorar la durabilidad y aumentar la selectividad en relación con la eliminación de oxígeno.

El paso de co-FCC pudo coprocesar bioalimentos y destilados de petróleo crudo en unidades de FCC, mostrando un rendimiento similar o mejor que un catalizador FCC de última generación, maximizando el contenido de la mezcla de piensos. El nuevo catalizador debe coincidir con las especificaciones de estabilidad hidrotermal y reducir el uso de recursos estratégicos como tierras raras y metales preciosos en al menos un 20%.

Riesgo reducido

Los científicos también seleccionaron y probaron catalizadores de reformado de hidrocarburos (HC) en condiciones realistas para producir gas de síntesis a partir de biomasa e investigaron el efecto del níquel y / o paladio con hierro sobre las propiedades catalíticas. Además, El paso de Fischer Tropsch tolerante al dióxido de carbono se utilizó para desarrollar nuevos catalizadores destinados a pequeñas plantas deslocalizadas de 500-3 000 barriles por día de biomasa a combustible líquido, que mejoró la selectividad y estabilidad de C5 + HC para operar a temperaturas más altas, bajo condiciones fluctuantes de gas de síntesis. Esto resultó en una mayor productividad, mayores ahorros de energía y reducción de los gastos de capital.

FASTCARD proporciona una mayor comprensión del proceso a escala piloto para las dos rutas clave hacia los biocombustibles avanzados. “El proyecto ayudará a las empresas participantes a traducir los resultados experimentales realizados previamente a escala de laboratorio a la escala piloto, reduciendo así los riesgos e incertidumbres asociados con el avance hacia la plena comercialización, "señala el Dr. Akporiaye.