Colicuefacción térmica y catalítica de un carbón colombiano con un residuo de polietileno de baja densidad

Thermal and catalytic coliquefaction of a Colombian coal with a low density polyethylene

La colicuefacción térmica y catalítica de carbones con residuos orgánicos busca incrementar la eficiencia del proceso y disminuir sus costos ya que la presencia del residuo orgánico puede suplir el hidrógeno requerido de la reacción. En este trabajo se realizaron colicuefacciones térmicas y catalíticas de un carbón de la mina La Yolanda con un residuo de polietileno de baja densidad (RPBD) en presencia de un solvente donante de hidrógeno (tetralina) y de dos catalizadores - cloruro de rutenio y níquel-molibdeno - soportado en alúmina. Se usó un reactor batch a las temperaturas de 380, 400 y 420 °C. Los resultados mostraron conversiones mayores a 90% para la colicuefacción térmica carbón/RPBD sin tetralina, mientras que en su presencia presentaron decrecimiento de la conversión con la temperatura. Los rendimientos de aceites y preasfáltenos obtenidos a 400 y 420 °C fueron mayores en presencia de tetralina, comparada con los obtenidos en su ausencia. Ambos catalizadores mejoraron la conversión y la selectividad hacia aceites. Sin embargo, los resultados de selectividad no fueron mayores a los obtenidos cuando solamente se utilizó carbón y RPBD a 380 °C.

Introducción

La disposición de residuos plásticos representa un gran problema ambiental a nivel mundial dado su carácter de residuo no biodegradable. La colicuefacción de residuos orgánicos con carbón mineral y con otras fuentes orgánicas tales como breas y fondos de la refinación del petróleo es una  alternativa  energético-ambiental  que busca dar valor agregado, al obtenerse hidrocarburos líquidos y gaseosos (Joo, 1995; Luo, 1996a; Nahid, 2009; Ali, 2005). La colicuefacción de residuos orgánicos con carbón representa una reacción de hidrogenación donde ocurre la colicuefacción simultánea de ambos materiales en el rango de temperaturas de 380-420°C (Davison, 1997).

En el proceso de colicuefacción ambos materiales se benefician, dado que algunos residuos orgánicos presentan alto contenido de hidrógeno y buenas propiedades solventes para licuar el carbón. El proceso de colicuefacción de  carbón  con  residuos  de  polietileno es un complejo, y depende de variables tales como el tipo de carbón usado, la presencia o no de catalizador, el tipo de catalizador homogéneo o heterogéneo, la forma como se agrega el hidrógeno, las condiciones de presión, temperatura y tiempo de residencia a   las cuales se somete el proceso, así como el tipo de residuo polimérico utilizado.

Varios trabajos (Anderson, 1995a; Huffman, 1995; Luo, 1996a; Taghiei, 1994; Palmer 1997, Joo 1995) han investigado el proceso de colicuefacción directa con carbones de diferentes rangos usan do residuos de polietileno (PE) de media y alta densidad, polipropileno (PPE), polietilentereftalato (PET) y mezclas de residuos plásticos, en presencia y ausencia de catalizadores. Feng (1996) evaluó  el efecto del tipo de catalizador, temperatura, gas, presión, tiempo de reacción y tipo de solvente sobre el porcentaje de aceites y rendimiento a líquidos.