Hydrothermal reduction of CO2 into formate in a semicontinuous plant with soft wood as reducing agent

Abstract

Existe un creciente interés en producir productos valiosos a partir de materiales renovables como biomasa y CO2. Uno de los desafíos actuales en este campo es desarrollar procesos que puedan escalarse para igualar los grandes volúmenes de emisiones de CO2. En este estudio, se desarrolla un proceso que consiste en la conversión simultánea de biomasa y reducción de CO2 en ácido fórmico en medios hidrotermales. Se presentan los resultados experimentales de una planta semicontinua, utilizando NaHCO3 como fuente de CO2 inorgánico y madera blanda como agente reductor de biomasa. Además del ácido fórmico, los otros productos principales son ácido acético y ácido láctico. Los análisis de resonancia magnética nuclear revelaron que el ácido acético y el ácido láctico se derivan exclusivamente de la oxidación de biomasa, mientras que el ácido fórmico es el principal producto originado de la fuente de carbono inorgánico. Se determinó que a 300 °C, el 37 % de la producción total de ácido fórmico proviene de la reducción de CO2 inorgánico. Experimentos con calentamiento por rampa con incrementos de temperatura de 5 °C/min mostraron que las bajas temperaturas de reacción (150 y 200 °C) favorecen la producción de ácido acético a partir de biomasa, mientras que las temperaturas más altas (300 °C) promueven la producción de ácido fórmico y ácido láctico tanto a partir de biomasa como de CO₂. Según estos resultados, un calentamiento por etapas puede conducir al fraccionamiento de estos productos. Estos resultados validan la tecnología de reducción hidrotérmica para la conversión escalable y semicontinua de CO₂ utilizando reductores de biomasa lignocelulósica y ofrecen un nuevo enfoque para el procesamiento posterior del efluente, basado en un fraccionamiento previo en el reactor.