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Tecnologías de Adsorciónpara la Captura de CO2
Eloy S. Sanz Pérez
Departamento de Tecnología Química, Energética y MecánicaUniversidad Rey Juan Carlos
Tecnologías de captura, almacenamiento y usos del CO2Curso de verano (URJC) 02_07_2019
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2
Efecto Invernadero. Cambio ClimáticoEmisiones de CO2 (1960-2017) Temperatura media 1880-2018
(0 para el periodo 1951-1980)
NASA's Goddard Institute for Space Studies (GISS)
ResultadosObjetivosINTRODUCCIÓN Conclusiones
Muir Glacier (Alaska)2014
US Department of Energy (2018)
1941
Procedimiento
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3
Meteorología Vs Clima
ResultadosObjetivosINTRODUCCIÓN ConclusionesProcedimiento
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4
ResultadosObjetivosINTRODUCCIÓN ConclusionesProcedimiento
Panorama energético mundial. Mal comienzoConsumo mundial de energía 1965-2017
BP Statistical Review of World Energy 2018
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5
ResultadosObjetivosINTRODUCCIÓN ConclusionesProcedimiento
Panorama energético mundial. Buenas noticias
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6
ResultadosObjetivosINTRODUCCIÓN ConclusionesProcedimiento
Soluciones. Eficiencia energética y 100% RE
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7
ResultadosObjetivosINTRODUCCIÓN ConclusionesProcedimiento
Soluciones. Eficiencia energética y 100% RE
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8
ResultadosObjetivosINTRODUCCIÓN ConclusionesProcedimiento
1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 20200
1000
2000
3000
4000
5000Número de publicaciones (Scopus)
Año
Artículos científicos
Captura de CO2: How green can black be?
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9
ResultadosObjetivosINTRODUCCIÓN ConclusionesProcedimiento
Dónde Capturar CO2
Origen de las emisiones de CO2 (UE)
OCDE y Foro Económico Mundial
• 50% de grandes fuentes estacionarias.
• 50% de fuentes pequeñas y/o móviles.
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10
ResultadosObjetivosINTRODUCCIÓN ConclusionesProcedimiento
Cuándo Capturar CO2
Pre-combustión
• Típicas con gas natural o gas de síntesis (CO+H2)
• Reformado con vapor, gasificación de carbon pulverizado (IGCC), coque o resíduos de petróleo.
• Procesos costosos y complejos.
• Captura de CO2 relativamente sencilla (15-60% vol.).
Durante la combustión
• Costes elevados. Dos tecnologías principalmente.
• Oxicombustión. O2 puro + recirculación. Menos gases de combustion y mayor pureza de CO2 (90% vol.).
• Carbonatación-calcinación. Condiciones del CO2 (p, T, Ci)
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11
ResultadosObjetivosINTRODUCCIÓN ConclusionesProcedimiento
Cuándo Capturar CO2
Post-combustión
• Numerosas tecnologías disponibles.
• Generalmente es necesario desulfurar los gases de combustion.
• Necesario también eliminar otras impurezas.
• Baja concentración de CO2 (4-14% vol.), función del combustible.
Condiciones del CO2 (p, T, Ci)
Captura Directa del Aire
• Única tecnología con emisiones negativas.
• Sin limitación de localización.
• Muy baja concentración de CO2 (0,04% vol.).
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12
Composición (base seca): 80% N2, 13% CO2, 6% O2
SO2, NOx, Agua: ~ 9% H2O
ResultadosObjetivosINTRODUCCIÓN Conclusiones
45ºC, 1 atm
Captura Post-combustión. Centrales Térmicas
Procedimiento
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13
Cómo Capturar CO2
ResultadosObjetivosINTRODUCCIÓN ConclusionesProcedimiento
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14
Hidróxidos Alcalinos y Alcalino-térreos (1/2)
• Bajo coste de materias primas. Eliminación simultánea de SO2
• Elevado coste energético
Carbonatación-calcinación
Reacciones Involucradas
ResultadosObjetivosINTRODUCCIÓN ConclusionesProcedimiento
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15
Hidróxidos Alcalinos y Alcalino-térreos (2/2)
Proceso ~Kraft (aq) Reacciones Involucradas
• Posibilidad de emplear KOH en vez de NaOH, pero resulta más caro.
• Contacto NaOH-aire/gases de combustion: lecho fijo o torre spray.
ResultadosObjetivosINTRODUCCIÓN ConclusionesProcedimiento
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16
ResultadosObjetivosINTRODUCCIÓN ConclusionesProcedimiento
Hidróxidos Alcalinos y Alcalino-térreos (2/2)
Carbon Engineering Ltd.US Patent 8119091
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ResultadosObjetivosINTRODUCCIÓN ConclusionesProcedimiento
Captura Directa del Aire (Direct Air Capture)
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18
ResultadosObjetivosINTRODUCCIÓN ConclusionesProcedimiento
Captura Directa del Aire (Direct Air Capture)
K. Lackner
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19
ResultadosObjetivosINTRODUCCIÓN ConclusionesProcedimiento
Zeolitas
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20
ResultadosObjetivosINTRODUCCIÓN ConclusionesProcedimiento
Zeolitas
www.europe.iza-structure.org
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21
Metal Organic Frameworks (MOFs)
ResultadosObjetivosINTRODUCCIÓN ConclusionesProcedimiento
Al3+
Co2
+
Cr3+
Cu2+
Cd2+
Ni2+
Zn2+
Fe3+
Mg2+
Yb3+Tb3+
Ho3+
INORGANIC SALTS
ZIF-8
(Park, K. et al., PNAS, 2006, 103, 10186)
MIL-53(Al)
(Loiseau, T. et al., Chem. Eur. J., 2004, 10, 1373)
IRMOF-3
(Eddaoudi, M. et al., Science, 2004, 10, 1373)
HKUST-1
Chui, S.S.-Y. et al., Science, 1999, 283, 1148
O
OH
HO O
OH
ON
HN
HOOH
O
O
ORGANIC LIGANDS
O OH
NH2
HO O
(Bernini, M.C. et al., Inorg. Chem, 2011, 50, 5958)
Ho2(Suc)3UiO-66
(Cavka, J.H. et al., JACS, 2008, 130, 13850)
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22
ResultadosObjetivosINTRODUCCIÓN ConclusionesProcedimiento
Metal Organic Frameworks (MOFs)
T. N. Lieu, et al. Catal. Sci. Technol (2016)
C. Serre, et al. Angewandte Chemie International Edition (2004)
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23
ResultadosObjetivosINTRODUCCIÓN ConclusionesProcedimiento
Metal Organic Frameworks (MOFs)
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24
ResultadosObjetivosINTRODUCCIÓN ConclusionesProcedimiento
Carbones activados
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25
Captura Post-combustión. TecnologíasAbsorción Adsorción
ResultadosObjetivosINTRODUCCIÓN ConclusionesProcedimiento
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26
Adsorbentes porosos con grupos amino
Menor Toxicidad / Corrosividad
Aminas inmovilizadas: menos pérdidas
Regeneración más económica
Adsorbentes convencionales Empelados actualmente a gran escalaMEA, DEA, MDEA
✗ Corrosión✗ Degradación de aminas✗ Evaporación de aminas✗ Consumo energético
Absorción Adsorción
Zeolite(Estructura FAU)
CarbónActivado
ResultadosObjetivosINTRODUCCIÓN Conclusiones
PCO2= 0,15 atm; T = 45°C
CO2
Procedimiento
Captura Post-combustión. Tecnologías
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27
• PSA (Pressure Swing Adsorption); VSA
• TSA
• Combinaciones (TVS)
• Nuevos desarrollos: MSA
Captura Post-combustión. TecnologíasDesorción
ResultadosObjetivosINTRODUCCIÓN ConclusionesProcedimiento
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28
ResultadosObjetivosINTRODUCCIÓN ConclusionesProcedimiento
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29
• Diámetro de poro uniforme (20-500 Å)• Diámetro de poro fácilmente controlable: tamaño micellar, temperatura, agentes de hinchamiento…• Elevada superficie específica → alta concentración de grupos silanol (≡Si-OH)• Volumen de poro considerable → difusión molecular rápida
Materiales Mesoestructurados
ResultadosObjetivosINTRODUCCIÓN Conclusiones
SBA-15
P-123
HCl 1,9 M
TEOS
MicelaCilíndrica
SBA-15Si
O
O
OOSurfactante/
Sólido mesoestructuradoP-123
HCl 1,9 M
TEOSSBA-15Si
O
O
OO
45 ºCMicela
Esférica
Procedimiento
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30
SBA-15 692 90 1,03
Muestra SBET(m2/g)
DP(Å)
VP(cm3/g)
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,00
150
300
450
600
750
900
25 50 75 100 125 150 175 200 225 2500
5
10
15
Presión Relativa (P/Po)
Vo
l. ads
orb.
N2 (
cm3 S
TP/g
)
dV/d
(logD
p)
Tamaño de poro (Å)
ConclusionesProcedureObjectives RESULTADOSIntroduction
Materiales MesoestructuradosN2, 77K
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31
Al-SBA (60) 813 130 1,26
SBA-15 692 90 1,03
Muestra SBET(m2/g)
DP(Å)
VP(cm3/g)
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,00
150
300
450
600
750
900
25 50 75 100 125 150 175 200 225 2500
5
10
15
Presión Relativa (P/Po)
Vo
l. ads
orb.
N2 (
cm3 S
TP/g
)
dV/d
(logD
p)
Tamaño de poro (Å)
ConclusionesProcedureObjectives RESULTADOSIntroduction
Materiales MesoestructuradosN2, 77K
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32
Al-SBA (60) 813 130 1,26
SBA-15 692 90 1,03
Muestra SBET(m2/g)
DP(Å)
VP(cm3/g)
SBA-PE-17 e 428 152 1,18
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,00
150
300
450
600
750
900
25 50 75 100 125 150 175 200 225 2500
5
10
15
Presión Relativa (P/Po)
Vo
l. ads
orb.
N2 (
cm3 S
TP/g
)
dV/d
(logD
p)
Tamaño de poro (Å)
ConclusionesProcedureObjectives RESULTADOSIntroduction
Materiales MesoestructuradosN2, 77K
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33
HMS-12 c 1181 21 0,96SBA-PE-17 e 428 152 1,18
Al-SBA (60) 813 130 1,26
SBA-15 692 90 1,03
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,00
150
300
450
600
750
900
25 50 75 100 125 150 175 200 225 2500
5
10
15
Presión Relativa (P/Po)
Vo
l. ads
orb.
N2 (
cm3 S
TP/g
)
dV/d
(logD
p)
Tamaño de poro (Å)
ConclusionesProcedureObjectives RESULTADOSIntroduction
Materiales Mesoestructurados
Muestra SBET(m2/g)
DP(Å)
VP(cm3/g)
N2, 77K
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34
HMS-12 c 1181 21 0,96SBA-PE-17 e 428 152 1,18
Al-SBA (60) 813 130 1,26
SBA-15 692 90 1,03
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,00
150
300
450
600
750
900
25 50 75 100 125 150 175 200 225 2500
5
10
15
Presión Relativa (P/Po)
Vo
l. ads
orb.
N2 (
cm3 S
TP/g
)
dV/d
(logD
p)
Tamaño de poro (Å)
ConclusionesProcedureObjectives RESULTADOSIntroduction
Materiales Mesoestructurados
Muestra SBET(m2/g)
DP(Å)
VP(cm3/g)
GS 263 102 0,70
N2, 77K
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35
qCO2
(mg/g) CBET
145
97
76
38
119
Muestra SBET(m2/g)
DP(Å)
VP(cm3/g)
HMS-12 c 1181 21 0,96SBA-PE-17 e 428 152 1,18
Al-SBA (60) 813 130 1,26
SBA-15 692 90 1,03
GS 263 102 0,70
ConclusionesProcedureObjectives RESULTADOSIntroduction
Materiales Mesoestructurados
0 1 2 3 4 5 60
20
40
60
80
P (bar)
q (m
g CO
2/g a
ds.)
• Isotermas características de la adsorción física
• Capacidad de adsorción dependiente de las prop. texturales
• Capacidades de adsorción bajas
qCO2
(mg/g)
21,8
20,4
11,7
16,2
9,7
CO2 puro, 45ºC
![Page 36: Tecnologías de Adsorción para la Captura de CO2 Eloy S ... · Tecnologías de Adsorción. para la Captura de CO. 2. Eloy S. Sanz Pérez. Departamento de Tecnología Química, Energética](https://reader034.vdocuments.us/reader034/viewer/2022042106/5e84615c79fe68425e1ab528/html5/thumbnails/36.jpg)
36
qCO2
(mg/g) CBET
145
97
76
38
119
Muestra SBET(m2/g)
DP(Å)
VP(cm3/g)
HMS-12 c 1181 21 0,96SBA-PE-17 e 428 152 1,18
Al-SBA (60) 813 130 1,26
SBA-15 692 90 1,03
GS 263 102 0,70
ConclusionesProcedureObjectives RESULTADOSIntroduction
Materiales Mesoestructurados
0 1 2 3 4 5 60
20
40
60
80
P (bar)
q (m
g CO
2/g a
ds.)
• Isotermas características de la adsorción física
• Capacidad de adsorción dependiente de las prop. texturales
• Capacidades de adsorción bajas
qCO2
(mg/g)
21,8
20,4
11,7
16,2
9,7
CO2 puro, 45ºC
Funcionalización con grupos amino
![Page 37: Tecnologías de Adsorción para la Captura de CO2 Eloy S ... · Tecnologías de Adsorción. para la Captura de CO. 2. Eloy S. Sanz Pérez. Departamento de Tecnología Química, Energética](https://reader034.vdocuments.us/reader034/viewer/2022042106/5e84615c79fe68425e1ab528/html5/thumbnails/37.jpg)
37
CO2
MeO Si
OM e
OM e
R
Anclaje /Grafting
• Enlaces covalentes con grupos ≡Si-OH superficiales.
• Grupos amino disponibles para reacciones.
Funcionalización de Soportes [1/2]. Anclaje
ResultadosObjetivosINTRODUCCIÓN Conclusiones
MeO Si
OMe
OMe
NH2 MeO Si
OMe
OMe
NH NH2
ED (NN)AP (N)
DT (NNN)
MeO Si
OMe
OMe
NH NH NH2
Procedimiento
![Page 38: Tecnologías de Adsorción para la Captura de CO2 Eloy S ... · Tecnologías de Adsorción. para la Captura de CO. 2. Eloy S. Sanz Pérez. Departamento de Tecnología Química, Energética](https://reader034.vdocuments.us/reader034/viewer/2022042106/5e84615c79fe68425e1ab528/html5/thumbnails/38.jpg)
38
Polietilenimina (PEI)
NH2
NNNH2
N
NN
N
NH2
NH2
NH2
NH
NH
NH2
NH2
NH
NH2
Agente de funcionalización + Soporte Material adsorbente
OH
OH
OH
OH
SBA-15
+
NH2
N NNH2N
NN
NNH2
NH2
NH2
NH
NH
NH2
NH2
NH
NH2
NH2
N NNH2N
NN
NNH2
NH2
NH2
NH
NH
NH2
NH2
NH
NH2
OH OH OH
OH OHOH
OH
OH
OH
OH
OH
• Incorporación física en todo el volumen de poro
• La superficie específica o la concentración de grupos ≡SiOH no limitan la incorporación
• Mayor incorporación orgánica
• Posibilidad de emplear cualquier molécula
Funcionalización de Soportes [2/2]. Impregnación
ResultadosObjetivosINTRODUCCIÓN Conclusiones
Tetraetilenpentamina (TEPA)
Procedimiento
![Page 39: Tecnologías de Adsorción para la Captura de CO2 Eloy S ... · Tecnologías de Adsorción. para la Captura de CO. 2. Eloy S. Sanz Pérez. Departamento de Tecnología Química, Energética](https://reader034.vdocuments.us/reader034/viewer/2022042106/5e84615c79fe68425e1ab528/html5/thumbnails/39.jpg)
39
Funcionalización de Soportes [3/3]. Mecanismo de RQ
ResultadosObjetivosINTRODUCCIÓN Conclusiones
• CO2: molécula ácida
• Grupos amino: carácter básico
CO2
ZwitteriónNH2
+ COO-
Groupo básico
ZwitteriónNH2
+ COO-
NH2
CarbamatoNH COO-
NH3+
Mecanismo de adsorción de CO2(ausencia de humedad) Máxima relación CO2/N
0,50 mol CO2/mol N
NH2
Procedimiento
![Page 40: Tecnologías de Adsorción para la Captura de CO2 Eloy S ... · Tecnologías de Adsorción. para la Captura de CO. 2. Eloy S. Sanz Pérez. Departamento de Tecnología Química, Energética](https://reader034.vdocuments.us/reader034/viewer/2022042106/5e84615c79fe68425e1ab528/html5/thumbnails/40.jpg)
40
ConclusionesProcedureObjectives RESULTADOSIntroduction
Condiciones Industriales. Presencia de Humedad
NH2+ COO-
NH2
Carbamato
NH COO-
NH3+
NH2
NH2
+ CO2
+ CO2 + 2 H2O
Bicarbonato
NH3+ HCO3-
NH3+ HCO3-
0,50 mol CO2/mol N
1,0 mol CO2/mol N
![Page 41: Tecnologías de Adsorción para la Captura de CO2 Eloy S ... · Tecnologías de Adsorción. para la Captura de CO. 2. Eloy S. Sanz Pérez. Departamento de Tecnología Química, Energética](https://reader034.vdocuments.us/reader034/viewer/2022042106/5e84615c79fe68425e1ab528/html5/thumbnails/41.jpg)
41
MuestraN
(% p/p)q (mg CO2/g ads)
25 ºC 110 ºC ∆qT (%)
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200-60
-30
0
30
60
90
120
q (m
gCO
2/g a
ds)
Temperatura (ºC)
ConclusionesProcedureObjectives RESULTADOSIntroduction
Influencia de la Temperatura en la Adsorción de CO2
![Page 42: Tecnologías de Adsorción para la Captura de CO2 Eloy S ... · Tecnologías de Adsorción. para la Captura de CO. 2. Eloy S. Sanz Pérez. Departamento de Tecnología Química, Energética](https://reader034.vdocuments.us/reader034/viewer/2022042106/5e84615c79fe68425e1ab528/html5/thumbnails/42.jpg)
42
SBA-15 - 14,2 1,2 -92
MuestraN
(% p/p)q (mg CO2/g ads)
25 ºC 110 ºC ∆qT (%)
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200-60
-30
0
30
60
90
120
q (m
gCO
2/g a
ds)
Temperatura (ºC)
ConclusionesProcedureObjectives RESULTADOSIntroduction
Influencia de la Temperatura en la Adsorción de CO2
![Page 43: Tecnologías de Adsorción para la Captura de CO2 Eloy S ... · Tecnologías de Adsorción. para la Captura de CO. 2. Eloy S. Sanz Pérez. Departamento de Tecnología Química, Energética](https://reader034.vdocuments.us/reader034/viewer/2022042106/5e84615c79fe68425e1ab528/html5/thumbnails/43.jpg)
43
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200-60
-30
0
30
60
90
120
q (m
gCO
2/g a
ds)
Temperatura (ºC)
SBA-15 - 14,2 1,2 -92
MuestraN
(% p/p)q (mg CO2/g ads)
25 ºC 110 ºC ∆qT (%)
SBA-AP (N)-6 3,7 61,8 20,5 -67SBA-DT (NNN)-6 7,3 76,6 25,9 -66
ConclusionesProcedureObjectives RESULTADOSIntroduction
Influencia de la Temperatura en la Adsorción de CO2
![Page 44: Tecnologías de Adsorción para la Captura de CO2 Eloy S ... · Tecnologías de Adsorción. para la Captura de CO. 2. Eloy S. Sanz Pérez. Departamento de Tecnología Química, Energética](https://reader034.vdocuments.us/reader034/viewer/2022042106/5e84615c79fe68425e1ab528/html5/thumbnails/44.jpg)
44
SBA-15 - 14,2 1,2 -92
MuestraN
(% p/p)q (mg CO2/g ads)
25 ºC 110 ºC ∆qT (%)
SBA-AP (N)-6 3,7 61,8 20,5 -67SBA-DT (NNN)-6 7,3 76,6 25,9 -66
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200-60
-30
0
30
60
90
120
q (m
gCO
2/g a
ds)
Temperatura (ºC)
SBA-PEI (50) 13,5 75,8 51,0 -33
ConclusionesProcedureObjectives RESULTADOSIntroduction
Influencia de la Temperatura en la Adsorción de CO2
![Page 45: Tecnologías de Adsorción para la Captura de CO2 Eloy S ... · Tecnologías de Adsorción. para la Captura de CO. 2. Eloy S. Sanz Pérez. Departamento de Tecnología Química, Energética](https://reader034.vdocuments.us/reader034/viewer/2022042106/5e84615c79fe68425e1ab528/html5/thumbnails/45.jpg)
45
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200-60
-30
0
30
60
90
120
q (m
gCO
2/g a
ds)
Temperatura (ºC)
SBA-PEI (50) 13,5 75,8 51,0 -33SBA-TEPA (50) 15,4 97,7 81,9 -16
SBA-15 - 14,2 1,2 -92
MuestraN
(% p/p)q (mg CO2/g ads)
25 ºC 110 ºC ∆qT (%)
SBA-AP (N)-6 3,7 61,8 20,5 -67SBA-DT (NNN)-6 7,3 76,6 25,9 -66
ConclusionesProcedureObjectives RESULTADOSIntroduction
Influencia de la Temperatura en la Adsorción de CO2
Efectos de la Temperatura
Negativos: Equilibrios de adsorción física y química.
Positivos: Velocidad de reacción, disposición y movilidad de los grupos amino, difusión del CO2.
![Page 46: Tecnologías de Adsorción para la Captura de CO2 Eloy S ... · Tecnologías de Adsorción. para la Captura de CO. 2. Eloy S. Sanz Pérez. Departamento de Tecnología Química, Energética](https://reader034.vdocuments.us/reader034/viewer/2022042106/5e84615c79fe68425e1ab528/html5/thumbnails/46.jpg)
46
ConclusionesProcedureObjectives RESULTADOSIntroduction
Condiciones Industriales. Dilución del CO2
0
3
6
9
12
15
18
21
24
0
20
40
60
80
100
120
q (m
gCO
2/g a
ds)
Cont
enid
o en
N (%
p/p
)
PEI TEPA
100% CO2, 45ºC
10 30 50 70 10 30 50 70
![Page 47: Tecnologías de Adsorción para la Captura de CO2 Eloy S ... · Tecnologías de Adsorción. para la Captura de CO. 2. Eloy S. Sanz Pérez. Departamento de Tecnología Química, Energética](https://reader034.vdocuments.us/reader034/viewer/2022042106/5e84615c79fe68425e1ab528/html5/thumbnails/47.jpg)
47
0
3
6
9
12
15
18
21
24
0
20
40
60
80
100
120
q (m
gCO
2/g a
ds)
Cont
enid
o en
N (%
p/p
)
ConclusionesProcedureObjectives RESULTADOSIntroduction
Condiciones Industriales. Dilución del CO2
La relación qDIL/qPUROaumenta con el
contenido de nitrógeno
Mayor influencia de la adsorción química
100% CO2, 45ºC
15% CO2, 45ºC
PEI TEPA10 30 50 70 10 30 50 70
![Page 48: Tecnologías de Adsorción para la Captura de CO2 Eloy S ... · Tecnologías de Adsorción. para la Captura de CO. 2. Eloy S. Sanz Pérez. Departamento de Tecnología Química, Energética](https://reader034.vdocuments.us/reader034/viewer/2022042106/5e84615c79fe68425e1ab528/html5/thumbnails/48.jpg)
48
ConclusionesProcedureObjectives RESULTADOSIntroduction
Condiciones Industriales. Ciclos de reutilización
1 bar CO2
SBA-DT (NNN)-6SBA-PEI (50)SBA-TEPA (50)
0,15 bar CO2
La capacidad de adsorción de CO2 se
mantiene tras 10 ciclos
SBA-TEPA• La estabilidad no es total• Elevada selectividad
![Page 49: Tecnologías de Adsorción para la Captura de CO2 Eloy S ... · Tecnologías de Adsorción. para la Captura de CO. 2. Eloy S. Sanz Pérez. Departamento de Tecnología Química, Energética](https://reader034.vdocuments.us/reader034/viewer/2022042106/5e84615c79fe68425e1ab528/html5/thumbnails/49.jpg)
49
1 2 3 4 50
30
60
90
120
150
1 2 3 4 50
30
60
90
120
150
Ciclos
q ads (
mg/
g)
Ciclos
ConclusionesProcedureObjectives RESULTADOSIntroduction
Condiciones Industriales. Presencia de SO2
MuestraN
(% p/p)
q (mg/g ads); 5º Ciclo
Mezcla “limpia”
1.000 ppm SO2
∆q (%)
SBA-DT (NNN)-6 5,3 47,4 39,4 -17
SBA-PEI (50) 8,3 55,3 43,0 -22
SBA-TEPA (50) 15,4 91,0 35,3 -61
15% CO2 15% CO2, 1.000 ppm SO2
Reacción irreversible entre los grupos amino y el SO2
El descenso en la masa adsorbida
es proporcional al contenido en N
![Page 50: Tecnologías de Adsorción para la Captura de CO2 Eloy S ... · Tecnologías de Adsorción. para la Captura de CO. 2. Eloy S. Sanz Pérez. Departamento de Tecnología Química, Energética](https://reader034.vdocuments.us/reader034/viewer/2022042106/5e84615c79fe68425e1ab528/html5/thumbnails/50.jpg)
50
Alto contenido en N Baja eficacia Grupos amino móviles
ConclusionesProcedureObjectives RESULTADOSIntroduction
Doble Funcionalización
+ =
N
N
NN
N
NN
N N N NN NN NN NNN
NN
N
N N NNN NN NN NN
Anclaje Impregnación Doble Funcionalización
Alto contenido en N
Elevada eficacia Grupos amino fijos y móviles
Bajo contenido en N Elevada eficacia Grupos amino fijos
Aumentar contenido anclado
Aumentar contenido impregnado
Estrategias para aumentar capacidad y eficacia de adsorción
![Page 51: Tecnologías de Adsorción para la Captura de CO2 Eloy S ... · Tecnologías de Adsorción. para la Captura de CO. 2. Eloy S. Sanz Pérez. Departamento de Tecnología Química, Energética](https://reader034.vdocuments.us/reader034/viewer/2022042106/5e84615c79fe68425e1ab528/html5/thumbnails/51.jpg)
51
0 1 2 3 4 5 60
50
100
150
200
250
300
P (bar)
q (m
g CO
2/g a
ds.)
ConclusionesProcedureObjectives RESULTADOSIntroduction
Doble Funcionalización. TEPA
MuestraN
(% p/p)qCO2
(mg/g)
qm(molCO2/ molN)
SBA-PE-17 e - 21,8 -
SBA-PE-17 e-TEPA (30) 9,4 94,9 0,32
AP (N)-6-TEPA (30) 11,1 139,1 0,40La eficacia
aumenta con el contenido en NDT (NNN)-6-TEPA (30) 13,0 171,3 0,42
AP (N)-6-TEPA (50) 15,3 215,0 0,45
![Page 52: Tecnologías de Adsorción para la Captura de CO2 Eloy S ... · Tecnologías de Adsorción. para la Captura de CO. 2. Eloy S. Sanz Pérez. Departamento de Tecnología Química, Energética](https://reader034.vdocuments.us/reader034/viewer/2022042106/5e84615c79fe68425e1ab528/html5/thumbnails/52.jpg)
52
0 1 2 3 4 5 60
50
100
150
200
250
300
q (m
g CO
2/g a
ds.)
P (bar)
ConclusionesProcedureObjectives RESULTADOSIntroduction
Doble Funcionalización. PEI
MuestraN
(% p/p)qCO2
(mg/g)
qm(molCO2/ molN)
SBA-PE-17 e - 21,8 -
SBA-PE-17 e-PEI (30) 9,0 80,5 0,28
AP (N)-6-PEI (30) 10,7 111,1 0,33
DT (NNN)-6-PEI (30) 9,3 113,3 0,39
La eficacia tiene un aumento menor
AP (N)-6-PEI (50) 15,0 123,1 0,26 Saturación del soporte
![Page 53: Tecnologías de Adsorción para la Captura de CO2 Eloy S ... · Tecnologías de Adsorción. para la Captura de CO. 2. Eloy S. Sanz Pérez. Departamento de Tecnología Química, Energética](https://reader034.vdocuments.us/reader034/viewer/2022042106/5e84615c79fe68425e1ab528/html5/thumbnails/53.jpg)
53
ConclusionesProcedureObjectives RESULTADOSIntroduction
SBA-15Tolueno
Agente defuncionalización
Filtrado/Reflujo 24 h Lavado
Secado
• 20ºC, 24h
• 110ºC, 24, 48, 72hEstudio de las Condiciones de Secado
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54
ConclusionesProcedureObjectives RESULTADOSIntroduction
Estudio de las Condiciones de Secado
0 24 48 720
20
40
60
80
100
SBA-15
SBA-ED (NN)-6
SBA-DT (NNN)-6
SBA-AP (N)-6
q (%
del
val
or in
icial
)
Tiempo de Secado (h)
SBA-15Tolueno
Agente defuncionalización
Filtrado/Reflujo 24 h Lavado
Secado
• 20ºC, 24h
• 110ºC, 24, 48, 72h
q CO2
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55
ConclusionesProcedureObjectives RESULTADOSIntroduction
Estudio de las Condiciones de Secado
0 24 48 720
20
40
60
80
100
SBA-15
SBA-ED (NN)-6
SBA-DT (NNN)-6
SBA-AP (N)-6
q (%
del
val
or in
icial
)
Tiempo de Secado (h)0 24 48 72
3
4
5
6
7SBA-DT (NNN)-6
SBA-ED (NN)-6
SBA-AP (N)-6
Tiempo de Secado (h)
N (%
p/p
)
SBA-15Tolueno
Agente defuncionalización
Filtrado/Reflujo 24 h Lavado
Secado
• 20ºC, 24h
• 110ºC, 24, 48, 72h
q CO2 % N
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56
O
OSi NH
OH
NH NH2
OH
OH
O
OSi NH
OHOH
OH
NH2
1750 1700 1650 1600 1550
Número de onda (cm-1)
F (R
)
1750 1700 1650 1600 1550Número de onda (cm-1)
F (R
)
ConclusionesProcedureObjectives RESULTADOSIntroduction
Estudio de las Condiciones de Secado
Nueva bandaa 1.667 cm-1
Enlaces tipo urea C=O-NH
110ºC, Aire 110ºC, Aire
Tiempo de secado
85 h
νC=OνN=O
νC=OνN=O
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57
1750 1700 1650 1600 1550
Número de onda (cm-1)
F (R
)1750 1700 1650 1600 1550
F (R
)
Número de onda (cm-1)
ConclusionesProcedureObjectives RESULTADOSIntroduction
Estudio de las Condiciones de Secado
O
OSi NH
OH
NH NH2
OH
OH
O
OSi NH2
OHOH
OH
Los grupos primarios son estables a 110ºC en aire.
110ºC, Aire 110ºC, Vacío
Los grupos secundarios no se ven afectados en
ausencia de aire.
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58
Equipo CO2 URJC Premios
European Federation of ChemicalEngineering (EFCE) Excellence Award.Mejor Tesis en Separación 2010-2013.
Institution of Chemical Engineers(IChemE). Medalla Nicklin 2017 a la investigación en ingeniería
Gracias por vuestra atención
www.giqa.es/eloy.sanzUniversidad Rey Juan CarlosPremio Extraordinario de Doctorado.
Introduction Objectives Procedure Results AGRADECIMIENTOS
Plataforma Tecnológica Española del CO2Mejor Tesis en Tecnologías deCaptura y Almacenamiento deCO2 (CCS) 2012-2014.
@elmanyana