ESCUELATCNICASUPERIORDEINGENIEROSINDUSTRIALESDEPARTAMENTODEINGENIERAQUMICA
READECONOCIMIENTODEINGENIERAQUMICA
TESISDOCTORAL
CatalizadoresCarbonososobtenidos
medianteActivacinQumicade
ResiduosLignocelulsicos
Autor: JorgeBediaGarcaMatamoros
Directores: Dr.D.TomsCorderoAlcntara
Dr.D.JosRodrguezMirasol
MLAGA,juliode2008
D. TOMS CORDERO ALCNTARA, Catedrtico de Ingeniera Qumica de la
UniversidaddeMlaga,
D. JOSRODRGUEZMIRASOL, Profesor TitulardelDepartamento de Ingeniera
QumicadelaUniversidaddeMlaga,
CERTIFICAN:Que el trabajode investigacin recogido en lapresenteMemoriaha
sido realizado bajo su direccin en el Departamento de IngenieraQumica de la
UniversidaddeMlagaporelIngenieroD.JORGEBEDIAGARCAMATAMOROS,y
rene,asujuicio,contenidocientficosuficienteylascondicionesnecesariasparaser
presentado y defendido ante el Tribunal correspondiente para optar al Grado de
Doctor.
Mlaga,julio2008
Fdo.:TomsCorderoAlcntara Fdo.:JosRodrguezMirasol
AVernica
AGRADECIMIENTOS
Lacostumbredeincluirunepgrafedeagradecimientosalfinalizaruntrabajo
escrito no se entiende completamente hasta que se comienza a vislumbrar la
conclusin de la tesis doctoral. Desde que se comienza una tesis se suea con el
momentodecomenzaraescribirlosagradecimientos,yaqueestosuponequeseesta
culminando el trabajode losltimos aos.Ahoraqueha llegado estemomento, la
verdadesquenosemuybienpordondeempezar.Alechar lavistaatrs, tengo la
suerte de no ver nadams que personas a las que tengomucho que agradecer,
quisieraqueestaspalabrasno seanconsideradascomounasimple formalidadpara
cumplirconlacostumbre,sinoelresultadodeunprofundosentimientodegratitudy
reconocimientohaciatodasaquellaspersonasquemehanayudadoyquehanhecho
posiblelafinalizacindeestatesisdoctoral.
En el campo de los agradecimientos institucionales quiero agradecer al
MinisteriodeEducacinyCiencialaconcesindeunabecadeFormacindePersonal
de Investigacin (FPI). Adems quiero expresar mi gratitud a la Universidad de
Mlaga que me ha acogido durante los ltimos aos y ms concretamente al
Departamento de IngenieraQumica, queme ha permitido realizarmis primeras
tareasdocentesyencuyos laboratorios sehan realizado la inmensamayorade los
experimentos que contiene esta tesis.Quiero agradecer a los tcnicos del Servicio
Central deApoyo a la Investigacin (SCAI) de laUniversidaddeMlaga,Adolfo,
Augusto,GoyoyValle,entreotros,por larealizacinde losdiferentesanlisisysu
ayudaenlainterpretacindelosdatos.
En el terreno personal, en primer lugar quiero dejar constancia de mi
agradecimiento amisdirectoresde tesis,Dr.D.TomsCorderoAlcntarayDr.D.
Jos RodrguezMirasol. Mi gratitud hacia ambos es difcilmente expresable
nicamenteenunaspocaspalabrasyladeudaquehecontradoconellosalolargode
estosaoses inconmensurable.Paramiesunhonoryunaenorme satisfaccinque
ambos figuren como directores de esta tesis.Muchas gracias por vuestra entrega,
apoyo,pacienciaydedicacin,ypor laconfianzaquemehabisotorgadoa lo largo
estosaos.
QuieroagradeceraDr.D.LuisMiguelCotorueloMinguez,porelquesientoy
profundorespetoyadmiracin,suayudaysusconsejosquevaloroenormemente.Le
estoy especialmente agradecido por su ayuda en mis primeros contactos con la
docencia.
Atodosmiscompaerosdelaboratoriolvaro,Eloisa,Mara,Ramiroymuy
especialmenteaNani,unagranamiga,conlaquehecompartidoalegras,disgustos,
discusiones, comidas e infinidad de conversaciones en las, a veces, interminables
horasdelaboratorio.Todoselloshancontribuidoactivamenteenlarealizacindeesta
tesis.Noshemosdadonimosporelcaminoydeestaformasehahechomuchoms
llevadero.
Quiero agradecer a los alumnos que han pasado por nuestro laboratorio
durante el periodo de realizacin de esta tesis, Jess, Pedro, Inma,Deisy,Andrs,
Carola, JosManuel, Cristina,Alejandra, Paqui, Lourdes,Dani, Pepi,Mngeles,
lvaro,Aleks,Fernando,Raul,Eloisa,Eva,M JosValeroy laotraM JosValero,
Aurora y algunoms del que seguro queme estoy olvidando.De todos ellos he
aprendidoalgoyporestemotivounapartedeestatesisessuya.
Amispadresymihermano,quehanllenadodeamormividayhanhechode
mlapersonaquehoysoy,meensearonelvalordelascosasylaperseveranciaenel
trabajo.Ademsmeofrecieron todo su apoyo tanto en losdifciles aosde carrera
comolosrecientesaosdetesis.Sirvaestatesiscomopequeohomenajeatodoslos
sacrificiosquehanrealizadodurantetodasuvidaparahacernoslascosasmsfciles.
PorsupuestotengoqueagradecerleenormementesucompresinaVernica,
miesposayalmagemela,porsupacienciaparasobrellevarelabandonoalquelahe
sometidodurantelaslargashorasdedicadasalarealizacindeestetrabajo.Tambin
graciasamihijoAlejandroquehallenadodealegrayfelicidadelltimoaoymedio
y que espero que algnda comprendaporque nohepodidodedicarle siempre la
atencin que semerece.El amorde ambosme ha dado fuerzas para concluir este
trabajo.
Nomegustaraquedarmalconnadie,peroaveceslamemoriaestraicionera.
Aspuessimeolvidodemencionaraalguienexplcitamenteyesapersonanosabesi
se cuenta entre lagente a laque ledebo agradecimientos,quieropedirledisculpas
primeroyconfirmarlemigratituddespus.
J.B.G.M.
Mlaga,juliode2008
ndices
i
NDICEDECONTENIDOS
PREFACIO ................................................................................................................................ 11 INTRODUCCIN............................................................................................................ 5
1.1 ELCARBNACTIVO................................................................................ 5 1.1.1 CARBNACTIVOAPARTIRDERESIDUOSBIOMSICOS............................. 6
1.1.1.1 Lalignina .......................................................................................... 7 1.1.1.2 Loshuesosdeaceituna.................................................................... 9 1.1.1.3 Elcamo........................................................................................ 10 1.1.1.4 Lacscaradectricos ..................................................................... 11
1.1.2 MTODOSDEPREPARACINDECARBNACTIVO.................................. 12 1.1.3 ACTIVACINQUMICACONH3PO4........................................................ 14 1.1.4 CARBNACTIVOENLACATLISISHETEROGNEA ................................ 19
1.1.4.1 ElCarbncomosoportedecatalizadores. ................................. 22 1.1.4.2 Elcarbncomocatalizador .......................................................... 24
1.1.5 RESISTENCIAALAOXIDACIN................................................................ 26 1.1.5.1 Inhibicindelaoxidacinmediantedopadoconboro ............ 28 1.1.5.2 Inhibicindelaoxidacinmediantedopadoconfsforo ........ 28
1.2 LOSALCOHOLES................................................................................... 30 1.2.1 DESCOMPOSICINDEALCOHOLES ......................................................... 31
1.3 ELMONXIDODECARBONO ............................................................... 46 1.3.1 FUENTESDEEMISINDEMONXIDODECARBONO ............................... 47 1.3.2 OXIDACINCATALTICADEMONXIDODECARBONO.......................... 48
1.4 LOSCOMPUESTOSORGNICOSVOLTILES(COVS)........................... 54 1.4.1 EMISIONESYLEGISLACINAPLICABLE................................................... 56 1.4.2 MTODOSDEELIMINACINDECOVS ................................................... 58 1.4.3 OXIDACINCATALTICADECOVS ........................................................ 60
1.4.3.1 OxidacindeCOVssobrecatalizadorescarbonosos................ 61
ndices
ii
2 METODOLOGAEXPERIMENTAL............................................................................87 2.1 PREPARACINDELOSCATALIZADORES. ............................................88
2.1.1 IMPREGNACIN........................................................................................88 2.1.2 ACTIVACIN. ...........................................................................................89 2.1.3 LAVADOYSECADO. .................................................................................90 2.1.4 DEPOSICINDELAFASEACTIVA.............................................................91 2.1.5 NOTACINDELOSCATALIZADORES.......................................................92
2.2 CARACTERIZACINDELOSCATALIZADORES.....................................93 2.2.1 ANLISISELEMENTALYCENIZAS............................................................94 2.2.2 ESTRUCTURAPOROSA. .............................................................................94 2.2.3 QUMICASUPERFICIAL. ............................................................................95
2.2.3.1 EspectroscopafotoelectrnicaderayosX(XPS).......................96 2.2.3.2 Espectroscopiainfrarroja...............................................................96 2.2.3.3 Desorcintrmicaprogramada(DTP). .......................................97
2.2.4 ACIDEZSUPERFICIAL. ..............................................................................97 2.2.5 MORFOLOGASUPERFICIALYESTRUCTURA. ...........................................99
2.3 REACCIONESCATALTICAS. .................................................................993 ACTIVACINQUMICADERESIDUOSLIGNOCELULSICOSCONH3PO4 ......103
3.1 ANTECEDENTES..................................................................................104 3.2 PROCEDIMIENTOEXPERIMENTAL......................................................105 3.3 RESULTADOSYDISCUSIN........................
