Reducción hidrotermal de dióxido de carbono empleando residuos de biomasa lignocelulósica

Abstract

En este trabajo se lleva a cabo la reducción hidrotermal del CO2 capturado en forma de bicarbonato en una disolución básica para producir ácido fórmico, usando catalizadores metálicos como Pd/C 5%, Pd/C 10%, carbón activado granular, carbón activado en polvo, Ru/C 5%, y residuos de biomasa como el bagazo de caña de azúcar, remolacha, agujas de pino, vermicompost, corcho, madera blanda y celulosa que actuaron como agentes reductores. Las reacciones se llevaron a cabo a 200, 250 o 300 ºC y 2 horas, siendo la mezcla de catalizador de Pd/C 5% y el residuo de madera blanda o la celulosa la combinación más prometedora para producir ácido fórmico y reducir el CO2 dando valores de rendimientos de alrededor del 18%. El ácido fórmico obtenido puede provenir de la oxidación de la biomasa o de la reducción del NaHCO3, por lo que se investigó el origen del ácido fórmico utilizando un isótopo de bicarbonato de sodio (NaH13CO3). Se observó que el catalizador que genera mayormente ácido fórmico del NaH13CO3 es el Pd/C 5%, usando madera blanda como agente reductor. Del total del ácido fórmico obtenido alrededor del 73% provino del CO2 capturado y el 27% se generó a partir de la biomasa.

In this work, the hydrothermal reduction of CO2 captured in the form of bicarbonate in a basic solution to produce formic acid was carried out using metals such as Pd/C 5%, Pd/C 10%, granular activated carbon, powdered activated carbon, Ru/C 5%, and biomass residues such as sugar cane bagasse, beet, pine needles, vermicompost, cork, softwood and cellulose that acted as reducing agents. The reactions were carried out at 200, 250 or 300 ºC and 2 hours, being the catalyst of Pd/C 5% and the residue of softwood or cellulose the most promising combination to produce formic acid and reduce CO2. The reaction provided yield values of about 12% (soft wood) and 18% (cellulose). In this system, formic acid can come from the oxidation of biomass or from the reduction of NaHCO3. Therefore, the origin of formic acid was investigated using an isotope of sodium bicarbonate (NaH13CO3). It was found that the catalyst that generates mostly formic acid from NaH13CO3 is Pd/C 5%, using softwood as a reducing agent. Of the total formic acid obtained, around 73% came from the captured CO2 and 27% remained came from the biomass.