Olefinación de CO2 en lechos catalíticos bifuncionales: Efecto de la razón In2O3/Zeolita y su distribución espacial.
| dc.contributor.advisor | Jiménez Concepción, Romel Mario | es |
| dc.contributor.author | Garrido Fica, Tomás Baltazar | es |
| dc.date.accessioned | 2026-04-27T19:07:02Z | |
| dc.date.available | 2026-04-27T19:07:02Z | |
| dc.date.issued | 2025 | |
| dc.description | Tesis presentada para optar al título de Ingeniero/a en Civil Químico/a. | es |
| dc.description.abstract | La hidrogenación catalítica de CO2 ha surgido como una alternativa para mitigar el impacto de este compuesto sobre el medioambiente. En este contexto, los lechos bifuncionales compuestos por óxidos metálicos y zeolitas han sido ampliamente investigados para la conversón de CO2 hacia olefinas ligeras vía ruta mediada por metanol, sin embargo, la interacción entre ambos materiales y su influencia en el desempeño catalítico siguen siendo un tópico de discusión. En este trabajo, se estudió la hidrogenación catalítica de CO2 hacia olefinas ligeras mediante lechos bifuncionales compuestos por In2O3/ZrO2 (InZr) y SAPO-34, evaluando la influencia de la proporción másica entre ambos catalizadores y su distribución espacial sobre el rendimiento y selectividad hacia olefinas ligeras. La zeolita utilizada fue pretratada con NH4NO3 con el fin de aumentar la densidad de sitios ácidos. Se efectuaron análisis estructurales por medio de XRD, SEM, EDS y NH3-TPD para revelar los efectos del pretratamiento sobre la estructura de la SAPO-34. Los ensayos catalíticos se llevaron a cabo en un reactor de lecho fijo a 800 kPa, con una alimentación de CO2:H2 de 1:4 y un flujo total de 25 ml∙min-1, en un rango de temperaturas de 220-350 °C. Se analizaron tres razones másicas InZr:SAPO-34 (1:0,5; 1:1, 1:2) y cuatro distribuciones espaciales: mezcla física, lecho doble, lecho diluido y lecho por contacto íntimo. Se comprobó la eficiencia del InZr para la conversión de CO2 a metanol a altas temperaturas. Sin embargo, la síntesis de metanol se vio limitada termodinámicamente para las condiciones de estudio. El pretratamiento de la zeolita no modificó el número de sitios ácidos, pero si cambió su cristalinidad y tamaño de cristal, lo que derivó en un aumento de actividad catalítica y la selectividad hacia olefinas ligeras. Entre las distintas razones másicas evaluadas, el lecho en proporción InZr:SAPO-34 de 1:1 mostró el mejor desempeño catalítico, con una alta selectividad hacia olefinas ligeras y un rendimiento estable con el tiempo. Un mayor contenido de zeolita en el lecho favorece la formación de parafinas. Por otra parte, el estudio de las distintas configuraciones del lecho permitió dilucidar la relación entre la proximidad de sitios con la difusión interna de productos en el cristal de zeolita; además de mostrar el impacto que la desactivación de la SAPO-34 posee sobre la distribución de productos. El lecho diluido presentó la mayor eficacia para llevar a cabo la hidrogenación de CO2 en lechos bifuncionales de InZr y SAPO-34 al maximizar la sinergia entre reacciones y minimizar las limitaciones de transporte internas. | es |
| dc.description.abstract | Catalytic hydrogenation of CO₂ has emerged as an alternative to mitigate the environmental impact of this compound. In this context, bifunctional catalysts composed of metal oxides and zeolites have been extensively studied for CO₂ conversion into light olefins via the methanol-mediated route. However, the interaction between these materials and their influence on catalytic performance is still discussed. This work investigates the catalytic hydrogenation of CO₂ to light olefins using a bifunctional catalyst composed of In₂O₃/ZrO₂ (InZr) and SAPO-34, evaluating the influence of the mass ratio between the catalysts and their spatial distribution on yield and selectivity toward light olefins. The zeolite was pretreated with NH₄NO₃ to increase acid site density. Structural analyses (XRD, SEM, EDS, and NH₃-TPD) were performed to assess the effects of the pretreatment on SAPO-34. Catalytic tests were conducted in a fixed-bed reactor at 800 kPa, with a CO₂:H₂ feed ratio of 1:4 and a total flow of 25 mL·min⁻¹, within a temperature range of 220–350 °C. Three InZr:SAPO-34 mass ratios (1:0.5, 1:1, 1:2) and four spatial configurations were analyzed: physical mixture, double bed, diluted bed, and intimate contact. Results confirmed the efficiency of InZr catalyst for CO₂-to-methanol conversion at high temperatures, though methanol synthesis was thermodynamically limited under the studied conditions. Zeolite pretreatment did not alter acid site density but modified crystallinity and crystal size, enhancing catalytic activity and light olefin selectivity. Among the tested mass ratios, the 1:1 InZr:SAPO-34 catalyst showed the best performance, with high light olefin selectivity and stable yield over time. Higher zeolite content favored paraffin formation. Spatial configuration studies revealed the relationship between site proximity and internal diffusion of products within the zeolite crystal, as well as the impact of SAPO-34 deactivation on product distribution. The diluted bed proved best for CO₂ hydrogenation in InZr-SAPO-34 bifunctional systems, maximizing reaction synergy and minimizing internal transport limitations. | en |
| dc.description.campus | Concepción | es |
| dc.description.departamento | Departamento de Ingeniería Química | es |
| dc.description.facultad | Facultad de Ingeniería | es |
| dc.description.sponsorship | ANID, Proyecto Fondecyt Regular N°1231469. | es |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.udec.cl/handle/11594/13963 | |
| dc.language.iso | es | es |
| dc.publisher | Universidad de Concepción | es |
| dc.rights | CC BY-NC-ND 4.0 DEED Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 International | en |
| dc.rights.uri | https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
| dc.subject | Olefinas | es |
| dc.subject | Hidrogenación | es |
| dc.subject | Dióxido de carbono | es |
| dc.subject | Zeolitas | es |
| dc.subject.ods | TRABAJO decente y crecimiento económico | es |
| dc.subject.ods | INDUSTRIA, innovación, infraestructura | es |
| dc.subject.ods | Ciudades y comunidades sostenibles | es |
| dc.subject.ods | Acción CLIMÁTICA | es |
| dc.subject.ods | Vida en la TIERRA | es |
| dc.title | Olefinación de CO2 en lechos catalíticos bifuncionales: Efecto de la razón In2O3/Zeolita y su distribución espacial. | es |
| dc.type | Thesis | en |