Membranas de reactores para productos químicos de valor añadido
Los alcanos de cadena corta con un máximo de cuatro átomos de carbono y CO2 presentes en el gas natural, el carbón y la biomasa podrían sustituir a los hidrocarburos de cadena larga del petróleo como materia prima para otros productos químicos. No obstante, se trata de moléculas muy estables y no reactivas, difíciles de convertir en productos de valor añadido. Un equipo de científicos inició el proyecto CARENA (Catalytic membrane reactors based on new materials for C1-C4 valorization), financiado por la UE, para aliviar la dependencia de la industria química con respecto al petróleo crudo. Los socios desarrollaron membranas y catalizadores para convertir materias primas alternativas en productos químicos para aplicaciones energéticas y productos tales como disolventes, adhesivos y revestimientos protectores. CARENA se centró en la activación de tres materias primas: metano, propano y CO2. Actualmente, el metano es la materia prima de referencia de la industria para producir hidrógeno y productos químicos básicos tales como el metanol y el amoníaco. El equipo de trabajo aplicó un proceso directo de conversión de metano en metanol. Se utilizaron membranas conductoras de oxígeno en diferentes escalas con el fin de verificar el flujo de oxígeno, que es crítico para desarrollar un reactor para el acoplamiento oxidativo del metano. Tradicionalmente el propano se convierte en ácido acrílico en dos pasos utilizando como intermediario el propileno purificado. CARENA desarrolló un proceso novedoso que implica la deshidrogenación oxidativa del propano y después la oxidación selectiva del propileno a ácido acrílico en una mezcla de propano/propileno. Los resultados experimentales indicaron que es muy posible que ocurra la coquización en condiciones de deshidrogenación del propano utilizando membranas de paladio. Los científicos investigaron el uso de membranas selectivas basadas en marcos metalorgánicos para reducir la coquización a temperaturas altas. El equipo de trabajo investigó dos rutas que podrían mejorar mucho la reutilización del CO2 en la industria química: la conversión directa del CO2 en carbonato de dimetilo y metanol. Es de gran utilidad utilizar reactores de membrana pues ambas reacciones están muy limitadas por la conversión en el equilibrio. Un catalizador nuevo para acelerar la conversión funciona a temperaturas que coinciden con las de las membranas nuevas. La tecnología de los reactores de membrana catalítica desarrollada en el proyecto CARENA proporcionará un alivio importante a la industria química, que hasta ahora ha sido dependiente del petróleo crudo como materia prima para la síntesis de numerosos productos. Superar el desafío asociado a la conversión de hidrocarburos de cadena corta a partir de gas natural y otras fuentes en precursores útiles hará posible la independencia de la industria química de la UE.
Palabras clave
Membranas de reactores, productos químicos, materia prima, metano, propano, CO2, CARENA
