Idrogenazione dell'anidride carbonica ad idrocarburi tramite la sintesi di Fischer-Tropsch modificata: effetto dell’aggiunta di terre rare in catalizzatori a base ferro = Hydrogenation of carbon dioxide to hydrocarbons via modified Fischer-Tropsch synthesis: effect of rare earth addition in iron-based catalysts

Ad oggi, più dell’80% della domanda globale di energia primaria è basata sui combustibili fossili; l’uso di queste risorse presenta diversi problemi tra cui la limitazione in termini di riserve e il rilascio in atmosfera di anidride carbonica durante la loro combustione. Al fine di ridurre le emissioni di CO2 sono state proposte diverse soluzioni tra le quali vi è la Carbon Capture and Utilization (CCU) il cui scopo è quello di catturare l’anidride carbonica ed utilizzarla ad esempio come reagente assieme all’idrogeno verde per produrre idrocarburi. L’idrogenazione della CO2 può avvenire tramite l’utilizzo di due reattori separati (idrogenazione indiretta) o in un unico reattore (idrogenazione diretta); in questo lavoro di Tesi verrà studiata in dettaglio l’idrogenazione diretta catalitica attraverso lo step di Rewerse Water Gas Shift che converte la CO2 a CO e lo step successivo di idrogenazione del monossido di carbonio ad idrocarburi secondo la sintesi di Fischer-Tropsch. In laboratorio sono stati sintetizzati diversi catalizzatori tra cui 1%Na-Fe3O4 cop ottenuto per co-precipitazione, che è stato successivamente impregnato con quattro metalli appartenenti alla famiglia dei lantanidi: La, Ce, Pr e Nd. Dai test di stabilità effettuati è risultato che il catalizzatore 1%Na-Fe3O4 cop mostra una maggiore selettività ad idrocarburi liquidi, una maggiore conversione della CO2 e una minore selettività a CO rispetto ai quattro catalizzatori impregnati con i lantanidi. In seguito, alla fase attiva ossido-metallica 1%Na-Fe3O4 cop sono state aggiunte la zeolite commerciale HZSM-5 (Si/Al=40) e la zeolite ‘gerarchizzata’ ZG1 (Si/Al=40) sintetizzata in laboratorio e avente dei mesopori più grandi rispetto alla zeolite commerciale, secondo la modalità di contatto ‘granule mixing’. L’aggiunta della zeolite favorisce le reazioni di oligomerizzazione, aromatizzazione e isomerizzazione degli idrocarburi, modificando così la distribuzione dei prodotti verso composti adatti ad un taglio benzina con un elevato numero di ottano, isoparaffine e aromatici. In ultimo il catalizzatore 1%Na-Fe3O4 cop è stato testato in una struttura core-shell ZF1 con la zeolite gerarchizzata, struttura che ha mostrato una bassa conversione della CO2 rispetto alla miscela fisica con la zeolite gerarchizzata e una minore selettività verso idrocarburi liquidi.