Metanización
La metanización es la conversión de monóxido de carbono y dióxido de carbono (CO x ) en metano (CH 4 ) a través de la hidrogenación . Las reacciones de metanización de CO x fueron descubiertas por primera vez por Sabatier y Senderens en 1902. [1]
La metanización de CO2 tiene muchas aplicaciones prácticas. Es un medio para eliminar el óxido de carbono de los gases de proceso y también se está considerando como una alternativa a la PROX en procesadores de combustible para aplicaciones de celdas de combustible móviles . [2]
La metanización como medio para producir gas natural sintético se ha considerado desde la década de 1970. [1] Más recientemente, se ha considerado como una forma de almacenar energía producida a partir de energía solar o eólica utilizando sistemas de energía a gas junto con el almacenamiento de gas natural existente .
Reacciones químicas
Las siguientes reacciones describen la metanización del monóxido de carbono y del dióxido de carbono respectivamente:
- -206 kJ/mol
- -164 kJ/mol
Las reacciones de metanización se clasifican como exotérmicas y se enumera su energía de formación. [1]
Existe desacuerdo sobre si la metanización del CO2 ocurre primero adsorbiendo asociativamente un átomo de hidrógeno y formando intermediarios de oxígeno antes de la hidrogenación o disociándose y formando un carbonilo antes de ser hidrogenado. [3] Se cree que el CO se metaniza a través de un mecanismo disociativo donde el enlace carbono-oxígeno se rompe antes de la hidrogenación y solo se observa un mecanismo asociativo en altas concentraciones de H2 .
La reacción de metanización sobre diferentes catalizadores metálicos transportados , incluidos Ni, [4] Ru [5] y Rh [6], se ha investigado ampliamente para la producción de CH4 a partir de gas de síntesis y otras iniciativas de generación de energía a gas. [3] El níquel es el catalizador más utilizado debido a su alta selectividad y bajo costo. [1]
Aplicaciones industriales
Creación de gas natural sintético
La metanización es un paso importante en la creación de gas natural sintético o sustituto (GNS). [7] El carbón o la madera se someten a gasificación, lo que crea un gas pobre que debe someterse a metanización para producir un gas utilizable que solo necesita pasar por un paso de purificación final.
La primera planta comercial de gas sintético se inauguró en 1984 y es la planta Great Plains Synfuel en Beulah, Dakota del Norte. [1] Todavía está en funcionamiento y produce 1500 MW de gas natural sintético utilizando carbón como fuente de carbono. En los años transcurridos desde su apertura, se han abierto otras instalaciones comerciales que utilizan otras fuentes de carbono, como astillas de madera. [1]
En Francia, la Chantrerie de la AFUL, situada en Nantes, puso en marcha en noviembre de 2017 el demostrador MINERVE. Esta unidad de metanización de 14 Nm3/día fue realizada por Top Industrie, con el apoyo de Leaf. Esta instalación se utiliza para alimentar una estación de GNC y para inyectar metano en la caldera de gas natural. [8]
Síntesis de amoniaco
En la producción de amoníaco, el CO y el CO2 se consideran venenos para los catalizadores más comúnmente utilizados. [9] Los catalizadores de metanización se agregan después de varios pasos de producción de hidrógeno para evitar la acumulación de óxido de carbono en el circuito de síntesis de amoníaco, ya que el metano no tiene efectos adversos similares en las tasas de síntesis de amoníaco.
Véase también
Referencias
- ^ abcdef Rönsch, Stefan; Schneider, Jens; Matthischke, Steffi; Schlüter, Michael; Götz, Manuel; Lefebvre, Jonathan; Prabhakaran, Praseeth; Bajohr, Siegfried (15 de febrero de 2016). "Revisión sobre metanación: desde los fundamentos hasta los proyectos actuales". Combustible . 166 : 276–296. doi :10.1016/j.fuel.2015.10.111.
- ^ Men, Yong; Kolb, Gunther; Zapf, Ralf; Hessel, Volker; Löwe, Holger (2007). "Metanización selectiva de óxidos de carbono en un reactor de microcanales: cribado primario e impacto de los aditivos de gas". Catalysis Today . 125 (1–2): 81–87. doi :10.1016/j.cattod.2007.02.017.
- ^ ab Miao, Bin; Ma, Su Su Khine; Wang, Xin; Su, Haibin; Chan, Siew Hwa (13 de junio de 2016). "Mecanismos de catálisis de la metanización de CO2 y CO". Catalysis Science & Technology . 6 (12): 4048. doi :10.1039/C6CY00478D. ISSN 2044-4761.
- ^ Xavier, K. O; Sreekala, R; Rashid, KK A; Yusuff, KK M; Sen, B (24 de febrero de 1999). "Efectos de dopaje del óxido de cerio en catalizadores de Ni/Al2O3 para metanización " . Catalysis Today . 49 (1): 17–21. doi :10.1016/S0920-5861(98)00403-9. ISSN 0920-5861.
- ^ Utaka, T (25 de junio de 2003). "Eliminación de CO de combustibles reformados con catalizadores de Cu y metales preciosos". Catálisis Aplicada A: General . 246 (1): 117–124. doi :10.1016/S0926-860X(03)00048-6.
- ^ Panagiotopoulou, Paraskevi; Kondarides, Dimitris I.; Verykios, Xenophon E. (2008). "Metanización selectiva de CO sobre catalizadores de metales nobles soportados: efectos de la naturaleza de la fase metálica en el rendimiento catalítico". Catálisis Aplicada A: General . 344 (1–2): 45–54. doi :10.1016/j.apcata.2008.03.039.
- ^ Kopyscinski, Jan; Schildhauer, Tilman J.; Biollaz, Serge MA (1 de agosto de 2010). "Producción de gas natural sintético (GNS) a partir de carbón y biomasa seca: una revisión tecnológica de 1950 a 2009". Fuel . 89 (8): 1763–1783. doi :10.1016/j.fuel.2010.01.027.
- ^ "Un demostrador Power to gas en service à Nantes". Le Moniteur (en francés). 2018 . Consultado el 9 de febrero de 2018 ..
- ^ Khorsand, Kayvan (2007). "Modelado y simulación del reactor catalítico de metanización en la unidad de amoníaco". Petróleo y carbón . 49 : 46–53.
