Dimensionado de una planta piloto para la síntesis de catalizadores a partir de cáscaras de crustáceos

Abstract

Este trabajo de fin de grado se centra en el dimensionado de una planta piloto para la síntesis de catalizadores de rutenio soportado sobre quitina a partir de cáscaras de crustáceos, en el proceso de valorización de este residuo. Se ha desarrollado un estudio experimental en el laboratorio Presstech de la Universidad de Valladolid con cáscaras Litopenaeus Vannamei para producir el catalizador más eficaz siguiendo la vía de fabricación que maximiza el producto de interés con rendimientos del 98%: desmineralizar, desproteinizar y depositar el rutenio. Se ha realizado el dimensionado de una planta piloto realizando 25 ciclos completos en un cuatrimestre (10 semanas) trabajando 8 h/d, con una producción de 22,2g de catalizador/ciclo. Se emplea un tanque agitado de 10L donde se produce la desmineralización de las cáscaras, una instalación de agua subcrítica para desproteinizar el sólido desmineralizado operando a 255ºC, 190bar y 8s de tiempo de residencia, y un tanque de impregnación de rutenio de 6 L donde se sintetiza el catalizador. Además, se utiliza un filtro prensa tras la desmineralización y una centrífuga tras la desproteinización, ambos equipos ya disponibles en el laboratorio, para separar la fase líquida de la fase sólida. De esta forma, se obtienen como productos el catalizador Ru/quitina, el líquido filtrado (formiato de calcio y agua) y el líquido centrifugado rico en proteínas.

This final degree project focuses on the sizing of a pilot plant for the synthesis of chitin-supported ruthenium catalysts from crustacean shells, in the process of valorizing this waste. An experimental study was conducted in the Presstech laboratory at the University of Valladolid using Litopenaeus vannamei shells to produce the most effective catalyst, using the manufacturing process that maximizes the product of interest with 98% yields: demineralization, deproteinization, and depositing ruthenium. A pilot plant was designed, running 25 complete cycles in a four-month period (10 weeks) at a 8 h/d capacity, producing 22.2 g of catalyst per cycle. A 10 L stirred tank was used for shell demineralization, a subcritical water system operated at 255 °C, 190 bar, and a residence time of 8 s to deproteinize the demineralized solid, and a 6 L ruthenium impregnation tank was used to synthesize the catalyst. A filter press was used after demineralization, and a centrifuge was used after deproteinization, both of which were already available in the laboratory, to separate the liquid phase from the solid phase. The products obtained were the Ru/chitin catalyst, the filtrate (calcium formate and water), and the protein-rich centrifuged liquid.