Influenza del catalizzatore sull’aqueous phase reforming di miscele rappresentative di acque di scarto = Influence of the catalyst on the aqueous phase reforming of a representative wastewater

Il trattamento delle acque è un argomento ostico per via dei suoi costi elevati e bassi ricavi. Nel desiderio di portare avanti la ricerca su processi convenienti a livello energetico e capaci di valorizzare uno scarto acquoso organico producendo idrogeno, si propone un’indagine sull’innovativo processo di aqueous phase reforming (APR) di una miscela rappresentativa di un’acqua proveniente da un processo di liquefazione idrotermale. In una prima fase del lavoro sono state osservate le attività di tre catalizzatori commerciali: 5% Pt/Al2O3, il 5% Pd/Al2O3, e il 5% Ru/Al2O3, impiegando un quantitativo pari a 200 mg in una soluzione all’1 wt.% di acido acetico (AA) e/o acido glicolico (AG). In questa fase è stata scoperta la maggiore attività del Ru, arrivando a conversione completa con AG e più dell’80% con AA; intermedie per il Pt, arrivando anch’essa alla conversione completa con AG ma poco superiori al 10% con AA; basse con Pd che raggiunge valori intorno al 30% con AG e quasi nulle con AA. La selettività rispetto al massimo teorico dell’APR segue un andamento invece opposto, rimanendo sopra il 70% con il Pd e superando il 100% con AG ma producendo CO (water gas shift sfavorita), valori intermedi con il Pt e sotto il 65% con Ru. Su quest’ultimo è possibile osservare un aumento dei quantitativi di CH4, anche nei casi con AG, assente negli altri catalizzatori, comportamento attribuibile ad una maggiore spinta sulla reazione di metanazione o alla elevata reattività presentata con AA (dato che produce naturalmente metano). Lo studio indaga anche le differenze presenti tra i due reagenti, sia da un punto di vista di conversione del liquido che di fase gas prodotta con il suo potenziale potere calorifico, puntualizzando anche una competizione esistente tra i due se inseriti insieme, che quasi annulla la conversione dell’AA anche dopo quella completa dell’AG. Si è stimato, tramite l’ipotesi di totale produzione di metano da parte di AA, che si verifichi un abbassamento dell’87% della conversione nel caso con Pt passando da solo AA a soluzione di entrambi, mentre decresce di solo il 26% con Ru. In una seconda fase si è studiata l’influenza che la quantità di catalizzatore e la temperatura hanno sulle attività precedentemente analizzate. Nei range osservati di temperatura (230-270 °C) e di quantità di catalizzatore (200-50 mg ), sono state messe in evidenza anche delle riduzioni di prestazione al decrescere di questi parametri, portando alla conclusione che sia più ostacolante la riduzione di catalizzatore, che può quasi annullare la conversione, piuttosto che una riduzione di temperatura al valore limite teorico dell’APR, che ha il solo effetto di rallentare la cinetica.