Hidrogenación fotocatalítica del dióxido de carbono del biogás mediante dióxido de titanio

Abstract

En este trabajo se realizó el diseño, construcción y evaluación de un fotorreactor capaz de transformar el dióxido de carbono en metano, mediante fotocatálisis usando dióxido de titanio como semiconductor. Para esto se seleccionaron condiciones de operación inuyentes en la promoción de la reacción deseada, entre la cuales están, la temperatura, el pH del medio de reacción, el medio de distribución del gas dióxido de carbono, el mantenimiento de una solución homogénea y la efectividad de los rayos ultravioleta. El material de construcción del fotoreactor, necesariamente debe ser inerte dado las condiciones altamente alcalinas que puedan provocar una reacción no considerada en el sistema. Debido al alcance radial de la fuente de luz, el fotoreactor anular de tubo concéntrico fue considerado el de mayor adecuación para tener todo el volumen de solución, completamente irradiado. Como fuente de energía se uso una lámpara ultravioleta de 25 watts. La concentración empleada de dióxido de titanio en suspensión fue de 1 g/L. La suspensión de dióxido de titanio se mantuvo homogénea mediante un agitador magnético colocado en el fondo del reactor. La temperatura del medio se mantuvo constante mediante un serpentín de cobre en la superficie exterior del fotorreactor, usando agua como medio de enfriamiento. Como distribuidor de gas, se colocó en el fondo del reactor, un dispositivo de material inerte para lograr una difusión adecuada en el medio de reacción. Dado que el dióxido de carbono puede ser absorbido en el agua que a su vez se emplea como medio de transporte del catalizador dióxido de titanio, al irradiar esta solución conformada con una fuente de fotones provenientes de luz UV, las reacciones fotocatalticas son favorecidas produciendo los gases metano e hidrogeno. Las técnicas de difracción de rayos X (DRX), fluorescencia de rayos X (FRX) y dispersión de luz dinámica (DLS), fueron empleadas para determinar la fase cristalina, la composición del reactivo y el tamaño de partícula del dióxido de titanio comercial marca Aldrich respectivamente.