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Estudio preliminar de la producción de hidrógeno a Estudio preliminar de la producción de hidrógeno a partir de biogás en reactor de lecho fijo Autor: Jorge Berenguer Bellido Director: Dr. D. José Ángel Peña Llorente Dpto. de Ingeniería Escuela de Ingeniería y Arquitectura (Universidad d Estudio preliminar de la producción de hidrógeno a partir de biogás en reactor de lecho fijo Ingeniería Química Estudio preliminar de la producción de hidrógeno a partir de biogás en reactor de lecho fijo Proyecto Fin de Carrera Autor: Jorge Berenguer Bellido Director: Dr. D. José Ángel Peña Llorente Dpto. de Ingeniería Química y Tecnologías del Medio Ambiente Escuela de Ingeniería y Arquitectura (Universidad d e Zaragoza) Curso 2011/2012 Noviembre de 2011 partir de biogás en reactor de lecho fijo Estudio preliminar de la producción de hidrógeno a partir de biogás en reactor de lecho fijo Director: Dr. D. José Ángel Peña Llorente Química y Tecnologías del Medio Ambiente e Zaragoza) Estudio preliminar de la producción de hidrógeno a partir de biogás en reactor de lecho fijo RESUMEN Este proyecto fin de carrera se circunscribe al ámbito de la creciente preocupación por la búsqueda de energías alternativas, poca o nada contaminante para el medio ambiente. Un aspecto que ha acaparado el interés de la investigación en los últimos años, ha sido el de aprovechar el gas procedente de la fermentación anaeróbica de residuos sólidos urbanos (RSU), residuos de granja, residuos de estaciones depuradoras, etc. Este gas, más conocido como “biogás”, puede contener hasta un 70% de metano y un 30% de dióxido de carbono (junto a otros componentes en menor cuantía). En la actualidad, la mayor parte de las plantas de procesado de RSU están aprovechando su poder calorífico para generar energía eléctrica mediante un motor de combustión interna o una turbina de vapor para cogeneración. Puesto que su poder calorífico es bajo, debido a la alta proporción de CO 2 , se ha creído conveniente plantear la posibilidad de obtener una corriente de gas de síntesis (mezcla de CO e H 2 ) mediante el proceso conocido como “reformado seco de metano”, que sea aprovechable, bien como materia prima para la producción de alcanos (proceso FischerTropsch), o bien para producir hidrógeno que pueda ser utilizado en pilas combustible, para la consiguiente generación de energía eléctrica. La mencionada reacción de reformado seco de metano queda descrita por la siguiente reacción: CO 2 + CH 4 2CO + 2H 2 Hº= 247 kJ/mol El planteamiento del PFC incluye un estudio de las condiciones de operación en un reactor de lecho fijo en el que se utilizan sólidos con marcado carácter REDOX (NiO, Fe 2 O 3 ), actuando el primero como catalizador en la reacción de reformado seco, y el segundo como "almacenador" del hidrógeno en forma de metal reducido (Feº). Para ello, los sólidos han sido sintetizados en laboratorio y caracterizados mediante técnicas convencionales (XRD, BET y Termogravimetría). Se han analizado los efectos producidos por la variación de la temperatura, así como por los cambios en las proporciones de CH 4 /CO 2 en la alimentación. Del mismo modo, se ha analizado el fenómeno de la desactivación del sólido, y la dependencia de la reacción ante cambios en la atmósfera reactiva, intentando buscar las condiciones de operación óptimas. El PFC incluye también una revisión bibliográfica del “estado de la técnica” acerca de la producción de H 2 a partir de biogás, y de campos afines como el “SteamIron”, “Chemical Looping” y “Reformado con vapor de metano”. Estudio preliminar de la producción de hidrógeno a partir de biogás en reactor de lecho fijo Tabla de contenidos Estudio preliminar de la producción de hidrógeno a partir de biogás en reactor de lecho fijo