NUEVOS REACTORES DE MICROONDAS PARA INTENSIFICACION DE REACCIONES CATALITICAS

2022

AGENCIA ESTATAL DE INVESTIGACION

INV. COMPETITIVA PROYECTOS

Catalá Civera José Manuel

La industria química es responsable de una fracción importante de las emisiones de GEI de la UE. La producción química es muy intensiva en el uso de recursos energéticos y materiales. Una de sus principales fuentes de CO2 está relacionada con (1) la generación de calor para reactores químicos y (2) procesos no selectivos, que implican la producción de residuos y múltiples pasos que conducen a una baja eficiencia energética. El objetivo es un nuevo paradigma en la producción química que impulsará la eficiencia energética y la participación renovable de la industria química, así como su transición ecológica hacia un modelo sostenible y eficiente en el uso de los recursos. Para lograr esto, se desarrollará en RHINO en el subproyecto 2, una tecnología innovadora para la catálisis mejorada realizada con microondas con un calentamiento local sin contacto para procesos intensificados y de alta presión. La irradiación de MW se transfiere directamente a través de las excitaciones en partículas iónicas y dipolares, lo que facilita las reacciones en las superficies. La activación molecular selectiva y sin contacto disminuye las necesidades energéticas. La gran profundidad de penetración de los MW en los materiales permite el calentamiento volumétrico directo sin la transferencia de calor desde la superficie exterior que se produce en el calentamiento convencional. Actualmente no existe una tecnología electrificada que coincida con los requisitos termodinámicos y cinéticos de todos los sistemas de reacción. En el caso de los reactores electroquímicos de membrana, los basados en electrolitos sólidos requieren una alta temperatura de operación, incompatible con muchas aplicaciones industriales. A temperaturas más bajas (≤400 °C), el electrolito no puede impulsar la reacción mediante el movimiento de iones debido a la baja conducción iónica. En el caso de los reactores de microondas, el catalizador empleado se puede calentar de forma selectiva y la reacción se puede incrementar sustancialmente en los elementos activos. Para tal propósito, se debe lograr el control de la temperatura y también se estudiará profundamente la interacción entre los materiales y las microondas. Para ello, se llevará a cabo el desarrollo de novedosos reactores MW compatibles con otras técnicas de observación in situ para estudios de interacciones MW-material dando como resultado nuevos conceptos de reactor más allá del estado del arte. Las nuevas celdas de MW permitirán la investigación fundamental de materiales en estado sólido de microondas centrados en el estudio del "calentamiento local" y sus implicaciones en los procesos redox considerados. Esto permitirá la irradiación electromagnética y el procesamiento a frecuencia de MW en tiempos reducidos y temperaturas de reacción más bajos, lo que conducirá a una mayor eficiencia y selectividad energética.