„Badania katalizatorów reformingu parowego glicerolu”

Marcin Cichy
[email protected]
Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej
Wydział Chemii
Zakład Technologii Chemicznej
„Badania katalizatorów reformingu parowego glicerolu”
Postępujący kryzys gospodarczy, wyczerpujące się zasoby konwencjonalnych źródeł energii
i wzrost ich cen oraz podnoszenie się świadomości ekologicznej powodują, że zaczynamy sięgać po
alternatywne źródła energii odnawialnej. Jednym z nich jest produkowany na masową skalę tzw.
biodiesel powstający w wyniku transestryfikacji olejów roślinnych. Proces ten oprócz wytwarzania
paliwa daje uciążliwy odpad jakim jest frakcja glicerynowa stanowiąca około 10% masy
wyprodukowanego estru. W związku z rosnącą produkcja biodiesla na całym świecie problemem stało
się zagospodarowanie tych dużych ilości odpadowej gliceryny. W ostatnim czasie obok prób
intensyfikacji tradycyjnych kierunków wykorzystania gliceryny pojawiło się wiele propozycji
wytwarzania z niej produktów (np. akroleina i kwas akrylowy, glikole propylenowe, biokomponenty
do paliw silnikowych) pozyskiwanych dotąd z innych substancji wyjściowych. Jest to problematyka
poruszana przez wiele grup badawczych nie tylko chemicznych, ale również mikrobiologicznych,
biochemicznych czy inżynierów związanych z rolnictwem. Pomimo pojawiających się wielu
nowatorskich pomysłów, skala zapotrzebowania na te produkty nie jest w stanie zagospodarować stale
rosnącej ilości odpadowej frakcji glicerynowej.
Podjęta tematyka badawcza dotyczy sposobu przerobu tego odpadu do produktu użytecznego
energetycznie i powszechnie wytwarzanego w przemyśle chemicznym jakim są gazy syntezowe
i zawarty w nich wodór. Szczególnie w dobie rozwoju nowoczesnych technologii pozyskiwania
energii, zainteresowanie wodorem systematycznie wzrasta, m.in. ze względu na jego wykorzystanie
w ogniwach paliwowych. Przerób glicerolu do wodoru i gazów syntezowych może przebiegać w kilku
procesach: jako reforming w fazie ciekłej, nadkrytycznej lub też jako jego katalityczna konwersja w
fazie gazowej z parą wodną.
Realizacja procesu reformingu parowego gliceryny uzależniona jest od dysponowania
katalizatorami o wysokiej aktywności i stabilności. I właśnie opracowaniu składu (formuły) takich
katalizatorów poświęcona jest realizowana praca doktorska. Wartym podkreślenia jest fakt, że
w wyniku reakcji z parą wodną z jednej cząsteczki gliceryny możemy otrzymać siedem cząsteczek
wodoru, podczas gdy z cząsteczek bio-etanolu i metanoli odpowiednio sześć lub trzy.
Mieszanina glicerolu z wodą po podgrzaniu do odpowiedniej temperatury, w stanie pary kontaktuje
się ze złożem katalizatora, na którym dochodzi do jej przemiany do gazu syntezowego (mieszanina
wodoru i tlenków węgla). Etap pierwszy badań to zaproponowanie składu chemicznego i preparatyka
odpowiednich dla reakcji układów katalitycznych. Etap drugi to ocena właściwości proponowanych
katalizatorów oraz określenie optymalnych warunków ich pracy (temperatura, obciążenie złoża i skład
mieszaniny glicerol/woda). W etapie trzecim na podstawie przeprowadzonej charakterystyki fizykochemicznej badanych katalizatorów opisanie i wyjaśnienie różnic ich właściwości.
Warunki prowadzenia procesu będą uzależnione od przeznaczenia pozyskiwanego gazu
syntezowego, bo jego skład oraz całkowity bilans energetyczny zmienia się w zależności od udziału
reakcji następczych (metanizacji tlenków węgla i konwersji parowej CO).
Otrzymane katalizatory powinny charakteryzować się wysoką aktywnością, stabilnością i
selektywnością do wodoru oraz odpornością na zawęglanie w warunkach procesu. Opracowane układy
katalityczne powinny być możliwie tanie i nieskomplikowane przy preparatyce, mieć niskie koszty
produkcji oraz długi czas eksploatacji.
Otrzymane do tej pory wyniki potwierdzają możliwość otrzymywania gazu syntezowego z
gliceryny przy wysokich stopniach konwersji i wysokiej selektywności do wodoru. Można więc
stwierdzić, że innowacyjny proces reformingu parowego gliceryny daje szanse na zagospodarowanie
dużych ilości tego odpadu w atrakcyjnych kierunku (gazy syntezowe, nowe, czyste źródła energii).