Studio di catalizzatori eterogenei a base di ZrO2/C e NiMgAl LDO per la valorizzazione di CO2 a green fuels e chemicals

Il presente lavoro di tesi ha riguardato la sintesi, la caratterizzazione e lo studio di catalizzatori eterogenei per tre processi strategici nella valorizzazione di risorse rinnovabili: la chetonizzazione in fase gassosa dell’acido acetico (AA) ad acetone (AC), il tri-reforming del metano (TRM) per la produzione di idrogeno, e la metanazione della CO₂ per la produzione di metano. La reazione di chetonizzazione è stata studiata in presenza di acqua nel feed per simulare dei feedstock rinnovabili reali, ed allo scopo è stato sviluppato un catalizzatore con proprietà idrofobiche costituito da ossido di zirconio supportato su carbone attivo (ZrO₂/C), con diversi carichi di ZrO₂. L’acido acetico è stato selezionato come molecola modello poiché è uno dei prodotti più rilevanti nei feedstock rinnovabili. I test catalitici sono stati mirati a studiare l’influenza della diluizione del feed e della temperatura di reazione. I risultati hanno evidenziato come tutti i catalizzatori mantengano un’elevata attività in condizioni diluite, ottenendo una delle produttività in AC più alte in letteratura. I processi di TRM e di metanazione della CO₂ sono stati studiati su un catalizzatore a base di Layered Double Oxides (LDO) di NiMgAl, preparato tramite sintesi per co-precipitazione e successiva calcinazione e riduzione a differenti temperature. L’obiettivo è stato quello di valutarne le prestazioni catalitiche e la stabilità strutturale, in vista di una possibile applicazione industriale. Per il TRM sono stati esaminati diversi parametri operativi, tra cui temperatura e rapporti tra i reagenti, mentre la metanazione è stata testata a differenti temperature ed in presenza di una miscela modello di biogas. I risultati ottenuti hanno evidenziato come i catalizzatori sintetizzati possiedano un’ottima attività in entrambi i processi, anche al variare dei parametri operativi, rendendoli interessanti dal punto di vista applicativo in impianti industriali che necessitano versatilità.