Pirólisis catalítica de neumáticos residuales sobre Me/SiO2: efecto de la naturaleza de la fase activa sobre la formación de limoneno

Abstract

La siguiente investigación, tuvo como propósito determinar el efecto de la fase activa de diferentes catalizadores metálicos soportados y de la temperatura, sobre la formación de Limoneno durante la pirólisis de neumáticos descartados. Se realizaron experimentos de pirólisis regular (sin catalizador), pirólisis neumático-soporte (SiO2) y pirólisis con catalizadores de Fe/SiO2, Co/SiO2, Pd/SiO2 y Rh/SiO2. Previo a estos experimentos, se realizó la caracterización de los neumáticos residuales mediante TGA, FT-IR, ICP-OES, análisis proximal y análisis elemental. Adicionalmente, los catalizadores preparados por humedad incipiente, se caracterizaron por difracción de rayos X (XRD), adsorción de nitrógeno (BET), microscopía electrónica de transmisión (TEM) y reducción a temperatura programada (TPR). De acuerdo a los resultados de la caracterización del neumático mediante TGA, la mayor degradación ocurre entre los 300 y los 400 °C y corresponde a la mezcla de caucho natural (NR) y caucho estireno-butadieno (SBR). De acuerdo a la caracterización textural de los catalizadores, estos son considerados como materiales mesoporosos, con áreas superficiales altas, y un tamaño de poro uniforme. Los tamaños de partículas entre catalizadores fueron uniformes (11- 17 nm) y la carga metálica se confirmó en app. 5%p/p mediante experimento de TPR con H2. Los productos primarios de la pirólisis indican que todos los catalizadores estudiados aumentan la selectividad para Limoneno. Para el catalizador de Co/SiO2 es de un 82,5 % a los 350 °C, para el catalizador de Fe/SiO2 se obtiene una selectividad del 64,24 %, a los 350 °C, para el catalizador Rh/SiO2 un 72,42 % a los 400 °C y para el catalizador de Pd un 72,74 % a los 400 °C. Sin embargo, de acuerdo a la composición total de vapores, los metales de transición fueron más activos para las reacciones de craqueo. Finalmente se postularon algunos mecanismos de reacción para explicar el efecto de la temperatura sobre la composición de los vapores. Se sugiere que el limoneno se forma por la combinación de dos monómeros de isopreno y por la reacción de Diels-Alder desde el isopreno. Asimismo, los compuestos aromáticos (formados a altas temperaturas) resultan de reacciones de aromatización e hidrogenación de limoneno y estireno.