Idrogenazione della CO2 a olefine leggere con catalizzatori bifunzionali = CO2 hydrogenation to light olefins over bifunctional catalysts

La conversione della CO2 per la produzione diretta di olefine leggere rappresenta una frontiera molto interessante per quanto riguarda l’ecosostenibilità e l’impatto positivo che porterebbe all’intero ecosistema terrestre. Esistono due meccanismi di reazione che prevedono l’utilizzo di intermedi differenti: la via di Fisher-Tropsch che utilizza il monossido di carbonio e la via del metanolo o dimetiletere (DME). In questo lavoro di Tesi viene analizzato il secondo meccanismo di reazione attraverso un set focalizzato su tre reazioni differenti: conversione dell’anidride carbonica a metanolo, conversione del DME a olefine leggere e conversione diretta della CO2 ad olefine leggere. Per la prima tipologia di prove vengono investigate le performance di un catalizzatore di ossido di indio puro e promosso all’1% in peso da palladio, mostrando a 300°C conversioni dell’anidride carbonica pari rispettivamente a 3.60% e 3.75% e selettività a metanolo pari a 60.8% e 47.5%. In seguito, per la conversione del DME, viene analizzato l’effetto della passivazione con Silicalite-1 su una zeolite a struttura MFI e rapporto Si/Al pari a 50. Si evidenziano valori massimi di conversione a 375°C e con una alimentazione di una miscela di 3% DME in N2 a 2 bar e 20 NL/h pari rispettivamente a 96.6% e 93.8% per il catalizzatore normale e passivato e una selettività a olefine leggere uguale e stabile al 60% circa. È stato inoltre effettuato un set di prove nelle medesime condizioni operative su una zeolite commerciale SAPO-34, evidenziando una disattivazione di modesta entità e una conversione massima al di sotto del 5%. Per concludere lo studio è stata analizzata la reazione di conversione diretta della CO2 a olefine leggere, con una valutazione dell’attività di un sistema catalitico bifunzionale formati da ossido di indio e zeolite SAPO-34 in rapporto massico 2:1, mostrando un ottimo nelle rese in olefine a 400°C con una alimentazione H2/CO2/N2 in rapporto 15/5/3 a 23 bar e 20 NL/gIn2O3. Pertanto, dopo aver impostato tale condizione operativa, si è effettuata un’analisi di stabilità del medesimo catalizzatore ma promosso dall’1% in palladio ottenendo una resa massima in olefine leggere del 1.9% e una conversione della CO2 stabile per 22 ore ad un valore compreso tra il 32% e il 33%.