Modelamiento Termodinámico de la Producción de Hidrógeno, a través de la Gasificación Catalítica de Glucosa y 2-metoxi-4-metilfenol. Efecto de Temperatura, Vapor/Biomasa y Catalizador/Biomasa.

Abstract

En esta tesis se aborda el problema de la producción de hidrógeno a través de la gasificación de la biomasa y se pretende contribuir a la solución de dos problemas: el primero es proporcionar una fuente de energía alternativa para la producción de hidrógeno como un vector energético y; el segundo es la limpieza del medio ambiente al liberarlo de biomasa que eventualmente puede ser basura. Concretamente, se usó el Reactor CREC Riser Simulator para la gasificación de glucosa y lignina a través de experimentos térmicos (sin catalizador) y catalíticos usando el catalizador 20 % Ni/5 % La2O3/-Al2O3. Se trabajó a la temperatura de 650 °C, con tiempo de reacción de 20 s, se variaron las relaciones vapor/biomasa y catalizador/biomasa, con valores de 1 g/g, 1.5 g/g, 2 g/g, 2.5 g/g y 6.25 g/g, 12.5 g/g, 25 g/g, respectivamente. Usando la ley de van’t Hoff y las expresiones de las constantes de equilibrio se dedujo un modelo termodinámico para calcular las fracciones molares de los diferentes productos de la reacción. Se comprobó la validez de este modelo estudiando su comportamiento ante el cambio de los valores de las variables temperatura (550 °C, 600 °C, 650 °C, 700 °C, 750 °C y 800 °C) y relación vapor/biomasa (0.4 g/g, 0.6 g/g, 0.8 g/g, 1 g/g, 1.5 g/g, 2 g/g y 2.5 g/g). Los resultados del modelo termodinámico logran predecir las tendencias de las fracciones molares de la mayoría de los compuestos y siempre son inferiores a los datos experimentales. Por lo anterior, aún es necesario analizar más las variables que lo afectan, tales como el tipo de reacciones que se efectúan (incluyendo alquitranes), los valores óptimos de presión, temperatura y cantidad de catalizador, desviaciones de la idealidad del sistema reaccionante, etcétera. De esta forma, esta tesis ha contribuido al conocimiento científico y tecnológico para la producción de hidrógeno ya que las predicciones del modelo termodinámico permitirán encontrar las mejores condiciones de operación para el reactor y finalmente establecer criterios para el escalamiento de un reactor a mayor tamaño.