Oferta tecnológica: Almacenaje de metano en fibras de carbón activado

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1 Oferta tecnológica: Almacenaje de metano en fibras de carbón activado

2 Oferta tecnológica: Almacenaje de metano en fibras de carbón activado RESUMEN El metano es un combustible mucho más limpio que el carbón o los derivados del petróleo. Sin embargo, su transporte es problemático ya que es muy difícil de licuar. El grupo de Materiales carbonosos y medioambiente de la Universidad de Alicante ha desarrollado una tecnología y un proceso para almacenar metano en carbón activado con gran capacidad de adsorción. Para este propósito se preparan materiales muy microporosos alcanzando un gran rendimiento en la adsorción del metano, una gran reversibilidad, y una alta densidad de empaquetado. DESCRIPCIÓN TECNOLÓGICA El gas natural adsorbido en los carbones microporosos a 4 MPa y 298 K es una alternativa prometedora al gas natural comprimido (20 Mpa y 298 K) como combustible limpio para vehículos para transporte de mercancías a granel. Para este propósito es necesario un desarrollo apropiado del adsorbente para maximizar la adsorción de metano por volumen de almacenamiento. Entre los adsorbentes disponibles, los carbones activados tienen la mayor capacidad adsortiva. Cuanto más grande sea su área superficial, mayor será el rendimiento. Sin embargo, debido a que el almacenamiento de metano (a temperatura ambiente y presiones de hasta 4Mpa) está exclusivamente restringido al volumen de microporos, los carbones activados con volúmenes de meso y macroporos tienen que ser evitados. Por lo tanto, las propiedades de un carbón activado adecuado para el almacenamiento de metano se pueden resumir de la siguiente forma: Una gran capacidad de adsorción. Una gran densidad de empaquetado. Unas tasas altas de adsorción/deserción. Un ratio tan cercano como sea posible a 1 entre la cantidad desorbida a 0.1 Mpa y la cantidad adsorbida a 4 Mpa. Durante varios años, el grupo ha estudiado el desarrollo y las aplicaciones de las fibras de carbón activadas derivadas del petróleo o de la brea de alquitrán. Tiene experiencia en la preparación de fibras de carbón, activación, caracterización y desarrollo de aplicaciones para fibras de carbón activado. Tfno.: Fax: otri@ua.es 2

3 También ha analizado el proceso de adsorción en fibras de carbón activado (ACF) obtenido mediante CO 2 o mediante activación de vapor y la densidad de empaquetado de estos materiales. En relación con la preparación de los carbones activados, se están investigando materiales precursores y técnicas de procesado, incluyendo formas monolíticas de los carbones activados, para mejorar la capacidad de adsorción volumétrica para el almacenamiento del metano. Las fibras de carbón activado (ACF) no han sido muy aplicadas al almacenamiento del metano a pesar de haber sido materiales prometedores para este propósito. De hecho, la caracterización que puede hacer a primera vista a estos materiales interesantes, es su textura porosa. ACF pueden ser básicamente materiales microporosos con baja mesoporosidad y ausencia de macroporosidad si se preparan adecuadamente. Esto puede llevar a una alta densidad de empaquetado y a una capacidad volumétrica importante para el almacenamiento del metano. Debido al carácter esencialmente microporoso de las fibras de carbón activadas, estos materiales son más adecuados para el almacenamiento del metano que los carbones superactivados por dos razones: La primera es que contienen principalmente microporosidad, que es el único rango de porosidad útil para el almacenamiento del metano. La segunda razón es la gran densidad de empaquetado que se puede alcanzar (de unos 0.7 g/ml para una muestra activada hasta un 73 % burn-off que tiene una superficie BET cercana a los 2400 m 2 /g). Todos estos resultados son para carbones activados con capacidades de almacenamiento de metano cercano a los 163 V/V y capacidad de desorción cercano a 143 V/V. Esta desorción corresponde a una densidad de energía de 0.18 en comparación con la gasolina. Esta desorción de 143 V/V es apropiada para aplicaciones comerciales del carbón activado. ASPECTOS INNOVADORES Materiales adsorbentes con gran densidad de empaquetado y desorción de metano. ESTADO ACTUAL DE LA TECNOLOGÍA Tfno.: Fax: otri@ua.es 3

4 La tecnología del material de preparación está disponible para demostración. Disponen de una planta piloto. ÁREAS DE APLICACIÓN El gas natural adsorbido en los carbones microporosos son una alternativa prometedora al gas natural comprimido como un combustible limpio para vehículos de transporte de mercancías y de almacenamiento. DERECHOS DE PROPIEDAD INTELECTUAL Los resultados de la investigación han sido publicados en varios artículos (ver referencias abajo). REFERENCIAS 1) Research Projects: Preparation of carbon fibres; OCICARBON C Preparation of carbon fibres: Activation of the fibres and environmental applications; DGICYT PB Advanced Coal Materials by Controlled Gasification-Activation Technologies; EU/CECA. ECSC 7220-EC/776. Preparation of advanced carbon materials from Coal: Molecular Sieve carbon for gas separation and activated carbon gas storage; EU/CECA. ECSC 7220-EC/043. New alternative to remove SO 2 and NO x emissions: pilot plant study. CICYT, AMB ) Publications: 1. J. Alcañiz Monge, D. Cazorla Amorós, A. Linares Solano; Preparación y aplicaciones de Fibras de Carbon de Uso General; Ed. Servicio de Publicaciones Universidad Alicante, J. Alcañiz Monge, D. Cazorla Amorós, A. Linares Solano; Preparación de fibras de carbón a partir de carbón mineral; 9th Mining and Metallurgy Internacional Congress, 1994, Area III, p J. Alcañiz Monge, D. Cazorla Amorós, A. Linares Solano. A. Oya, A. Sakamoto, K. Hoshi; Preparation and properties of carbon fibers derived from a Spanish coal Tfno.: Fax: otri@ua.es 4

5 tar pitch; Coal Science & Technology, 1995, vol 1, p J. Alcañiz Monge, D. Cazorla Amorós, A. Linares Solano, A. Oya, A. Sakamoto, K. Hoshi.; Preparation of General Purpose Carbon Fibres from coal tar pitches with low softening point; Carbon, 1997, 35, J. Alcañiz Monge, D. Cazorla Amorós, A. Linares Solano, A. Oya.; Preparación de fibras de carbón. Estudio mediante análisis térmico y FTIR; Anales de química, 1994, 90, p J. Alcañiz Monge, D. Cazorla Amorós, A. Linares Solano, A. Oya, S. Yoshida; Effects of activating gas on mechanical properties and pore structure of pitch-based cabon fibres; Carbon, 1994, 32, J. Alcañiz Monge,D. Cazorla Amorós, A. Linares Solano; Production of Activated carbons: use of CO2 versus H2O as activating agent. A reply to a letter from P.L Walker, Jr; Carbon, 1997, 35, D. Cazorla Amorós, J. Alcañiz Monge, C. Salinas Martínez de Lecea, M. Gardner, A. North, J. Dore; Characterisation of activated carbon fibres by small angle X-ray scattering; Carbon, 1998, 36, J. Alcañiz Monge, D. Cazorla Amorós, A. Linares Solano; High pressure CO2 adsorption on activated carbon fibres; Am.Chem. Soc.-Div. Fuel Chem, 1996,41, D. Cazorla Amorós, J. Alcañiz Monge, A. Linares Solano; Characterisation of Activated Carbon Fibres by CO2 Adsorption; Langmuir, 1996, 12, M. C. Macías Pérez, C. Salinas Martínez de Lecea, A. Linares Solano; Platinum supported on activated carbon cloths as catalyst for nitrobenzene hydrogenation; Applied Catalysis, A:General, 1997, 151, E. Raymundo Piñero, D. Cazorla Amorós, E. Morallón; J. Chemical Education, 1998, aceptado. 13. M. A. de la Casa Lillo, J. Alcañiz Monge, E. Raymundo Piñero, D. Cazorla Amorós, A. Linares Solano; Molecular Sieve properties of general purpose carbon fibres; Carbon, 1998, in press. 14. J. Alcañiz Monge, M. de la Casa Lillo, D. Cazorla Amorós, A. Linares Solano Methane storage in activated carbon fibres; Carbon, 35, (1997). 15. X. Cheng, B. McEnaney, T. Mays, J. Alcañiz Monge,D. Cazorla Amorós, A. Linares Solano; Theoretical and experimental studies of methane adsorption on microporous carbons; Carbon, 1997, 35, A. Oya, S. Yoshida, J. Alcañiz Monge, A. Linares Solano; Formation of mesopores in phenolic resin-derived carbon fiber by catalytic activation; Carbon, 1995, 33, A. Oya, S. Yoshida, J. Alcañiz Monge, A. Linares Solano; Preparation and properties of an antibacterial activated carbon fiber containing mesopores; Carbon, 1996, 34, Tfno.: Fax: otri@ua.es 5

6 COOPERACIÓN BUSCADA Los socios buscados son industrias con interés en esta tecnología. El grupo está interesado en transferir este conocimiento y know-how de la preparación de fibras de carbón activado de alta densidad y gran área superficial útiles para el almacenamiento de metano. PERFIL DEL GRUPO DE INVESTIGACIÓN Grupo de Materiales carbonosos y medioambiente de la Universidad de Alicante. Historia: La Universidad de Alicante fue fundada en 1979 y se ha establecido rápidamente en España como una universidad de prestigio, particularmente en la enseñanza e investigación científica. El grupo de Materiales carbonosos y medioambiente pertenece al Departamento de Química Inorgánica de la Facultad de Ciencias. Personal: El grupo fue fundado en 1983 cuando el profesor Ángel Linares Solano se unió a la Universidad de Alicante. Actualmente, está formado por otros dos miembros de la Facultad, la profesora Concepción Salinas Martínez de Lecea y el profesor Diego Cazorla Amorós, tres profesores adjuntos y diez estudiantes de doctorado. Campos de investigación: Los principales campos de investigación del grupo son: preparación y caracterización de carbón activado, preparación de fibra de carbón, absorción de gas, reacciones gassólido, catálisis heterogénea, reducción de la polución, separación de gas y almacenamiento de gas. Experiencia: La experiencia del grupo en investigación se puede resumir como sigue: durante los últimos 10 años, se han llevado a cabo 183 proyectos de investigación mediante ayudas económicas del gobierno español, comunitarias y de industrias privadas, se han publicado 194 artículos en revistas de gran calidad científica, se han terminado 14 Tfno.: Fax: otri@ua.es 6

7 Tesis Doctorales y se han hecho más de 254 presentaciones en conferencias internacionales. Respecto a la financiación comunitaria, nuestro grupo ha participado en 6 proyectos (5 ECSC, 1 BRITE), siendo el coordinador de tres de ellos. DATOS DE CONTACTO Víctor Manuel Pérez Lozano Teléfono: Fax: areaempresas@ua.es URL: Tfno.: Fax: otri@ua.es 7