Oxidación Catalítica para el Control de COVs y CO: Tecnologías y Catalizadores

Oxidación Catalítica: Control de COVs y CO

La oxidación catalítica es la técnica más empleada para la eliminación de COVs (Compuestos Orgánicos Volátiles) y CO (monóxido de carbono), debido a su alta eficacia (90-99%). No obstante, esta técnica permite la recuperación de los disolventes empleados.

Catalizadores empleados en la Oxidación Catalítica

A) Metales nobles

El O₂ se adsorbe y se disocia sobre el metal formando átomos de oxígeno, mucho más reactivos, los cuales reaccionan con el hidrocarburo (COVs), oxidándolo. Se han identificado diferentes mecanismos:

• Reacción del radical de oxígeno con el HC del aire (mecanismo Eley-Rideal).
• Reacción del radical de oxígeno con el HC adsorbido (mecanismo de Langmuir).

El papel del soporte puede ser complejo, ya que se pueden producir reacciones secundarias no deseadas, como la formación de coque.

Metales nobles específicos:

• Platino (Pt): Control de CO, hidrocarburos y especies de elevado peso molecular.
• Paladio (Pd): Control de metano y especies de bajo peso molecular.
• Catalizador comercial: Pt soportado sobre Al₂O₃ (presenta problemas en presencia de SO₂).

Propiedades de los metales nobles:

• Gran actividad catalítica.
• Baja resistencia a los venenos, como las partículas, que provocan daños al catalizador.
• Alto coste económico.

B) Óxidos de metales de transición

Los metales de transición son menos reactivos que los metales nobles; por tanto, no son capaces de adsorber y disociar el oxígeno con la misma facilidad. La oxidación puede producirse mediante:

• Reacción del radical de oxígeno con el HC del aire (mecanismo Eley-Rideal).
• Reacción del radical de oxígeno con el HC adsorbido (mecanismo de Langmuir).
• Reacción del oxígeno de red del óxido metálico con el HC del aire (mecanismo Mars-van Krevelen).

Óxidos metálicos más activos:

Fe, Cu, Co, Ni, Mn, Cr.

Propiedades:

• Moderada actividad catalítica.
• Gran resistencia a los venenos.
• Bajo coste.

C) Catalizadores ácidos

Se emplean catalizadores con propiedades ácidas como zeolitas, TiO₂, SiO₂, entre otros.

Propiedades:

• Buena actividad catalítica.
• Coste moderado.
• Presencia de reacciones secundarias no deseadas.

Problemas de la Oxidación Catalítica

• Necesidad de pre-concentrar: Es preciso concentrar los contaminantes con un adsorbente cuando la concentración de COVs y la temperatura del gas son bajas.
• Desactivación de los catalizadores (masking): Si el catalizador posee centros ácidos, no solo oxida el hidrocarburo, sino que también lo polimeriza, formando coque. Este residuo se adhiere al catalizador, disminuyendo drásticamente su superficie activa.
• Regeneración de los catalizadores: Se lleva a cabo mediante lavados con ácidos o bases, o a través de métodos térmicos.