Oxidación parcial de metano a formaldehido sobre catalizadores de MoO3, Fe2O3 y ferromolibdeno

Partial oxidation of methane to formaldehyde on Mo03, Fe203 and ferromolybdenum catalysts

Uno de los grandes retos para la catálisis ha sido la conversión directa de metano en productos químicos útiles a la industria tales como metanol y formaldehido. Actualmente el formaldehido es producido en un proceso que involucra tres pasos con gas de síntesis y metanol como productos intermedios. En este trabajo se emplearon catalizadores de MoO₃ , Fe₂ O₃ y Fe₂ (MoO₄)₃ en cuatro proporciones Mo/Fe diferentes (0.5, 1, 1.5, 2). El cata-323243 lizador de ferromolibdeno fue preparado por coprecipitación. Los óxidos puros presentan mayor actividad; sin embargo, no son selectivos a formaldehído, siendo los óxidos de carbono (CO, CO₂) los principales productos. Los catalizadores de ferromolibdeno mejoran la selectividad a HCHO en detrimento del grado de conversión; el contenido de molibdeno no muestra incrementos en la actividad catalítica. El aumento en la temperatura de reacción no genera un aumento en la selectividad a formaldehido.

Introducción

Dados los problemas ambientales generados en las últimas décadas por causa de la emisión de gases de efecto invernadero como el CO₂ y CH₄ entre otros, y paralelo a esto  la rápida disminución de reservas de petróleo así como su disminución en calidad, que conlleva a incrementos en los costos de refinación, se ha visto la necesidad de aprovechar este tipo de sustancias de mejor manera. En el caso del metano, se busca su transformación en sustancias de mayor peso molecular y la adición de grupos funcionales.

Hasta ahora no hay planes claros para el aprovechamiento a nivel macrosectorial de estos gases ricos en metano, exceptuando la producción de energía por medio de su combustión. Con tal propósito se han realizado investigaciones orientadas hacia la oxidación parcial, directa y selectiva de metano a productos como metanol y formaldehído (Arena, 2002; Lunsford, 2000; Otsuka, 2001; Parmaliana, 1998; Takemoto, 2001; Zhang, 2003), proceso que genera una reducción en los costos de producción de estos compuestos químicos comparado con los procesos actuales. En este momento existe un proceso que involucra dos etapas para la obtención de metanol. Consiste en generar gas de síntesis (H₂ y CO) y posteriormente la hidrogenación del CO para  la obtención del metanol y luego se realiza una oxidación directa del metanol.

Hasta ahora las investigaciones realizadas con el fin de llevar a cabo una oxidación parcial y selectiva del metano a productos oxigenados (metanol y formaldehído, específicamente) en un solo paso, no han logrado encontrar un sistema catalítico capaz de competir con el proceso de dos etapas; sin embargo, se han obtenido resultados positivos y cada vez más alentadores (Herman, 1997).