
Ottimizzazione di catalizzatori a base di Ni/ZrO2 per la produzione di idrogeno da etanolo
Informazioni sul documento
Autore | Agnieszka Iwanska |
Scuola | Corso di Laurea Magistrale in Chimica Industriale |
Tipo di documento | tesi di laurea |
Lingua | Italian |
Numero di pagine | 66 |
Formato | |
Dimensione | 2.06 MB |
- Energia rinnovabile
- Idrogeno
- Catalizzatori
Riassunto
I. Introduzione
L'ottimizzazione dei catalizzatori a base di Ni/ZrO2 per la produzione di idrogeno da etanolo è un tema di crescente rilevanza nel contesto della transizione energetica. La crescente domanda di energia e le problematiche ambientali associate all'uso di combustibili fossili hanno spinto la ricerca verso soluzioni più sostenibili. L'idrogeno, in quanto vettore energetico, offre opportunità significative per ridurre le emissioni di gas serra. La produzione di idrogeno attraverso il steam reforming di etanolo rappresenta una via promettente, poiché l'etanolo è un combustibile rinnovabile. La ricerca si concentra sull'ottimizzazione dei catalizzatori, in particolare quelli a base di Ni/ZrO2, per migliorare l'efficienza e la selettività del processo. L'analisi delle condizioni operative e delle proprietà dei catalizzatori è fondamentale per ottenere risultati ottimali.
1.1. La Condizione Energetica Mondiale
La condizione energetica mondiale è caratterizzata da un fabbisogno in continua crescita. Secondo stime recenti, il consumo di energia potrebbe raggiungere livelli insostenibili entro il 2030. Questo è dovuto a fattori come l'aumento della popolazione e il miglioramento degli standard di vita. Attualmente, circa il 90% del fabbisogno energetico globale è soddisfatto da combustibili fossili, il che solleva preoccupazioni significative per l'ambiente. La dipendenza da fonti non rinnovabili e l'inevitabile esaurimento delle risorse richiedono un cambiamento radicale verso fonti di energia più sostenibili. L'ottimizzazione dei catalizzatori per la produzione di idrogeno da etanolo si inserisce in questo contesto, offrendo una soluzione potenziale per affrontare le sfide energetiche e ambientali.
1.2. Problematiche Ambientali
Le problematiche ambientali legate all'uso di combustibili fossili sono gravi e complesse. La combustione di questi combustibili rilascia inquinanti come l'anidride carbonica, contribuendo al cambiamento climatico. L'effetto serra è amplificato dall'aumento della concentrazione di CO2 nell'atmosfera, con conseguenze dirette sulla temperatura globale. Le emissioni di gas serra continuano a crescere, e senza misure efficaci di riduzione, il rischio di superare i due gradi di riscaldamento entro la fine del secolo è elevato. La ricerca di soluzioni alternative, come l'uso di idrogeno prodotto da fonti rinnovabili, è cruciale per mitigare questi effetti. L'ottimizzazione dei catalizzatori a base di Ni/ZrO2 rappresenta un passo importante verso la sostenibilità ambientale.
1.3. Fonti Energetiche Rinnovabili
La ricerca di fonti energetiche rinnovabili è diventata una priorità globale. L'etanolo, derivato da biomasse, è considerato una fonte promettente per la produzione di idrogeno. L'ottimizzazione dei catalizzatori per il steam reforming di etanolo non solo migliora l'efficienza del processo, ma contribuisce anche a ridurre l'impatto ambientale. L'uso di catalizzatori a base di Ni/ZrO2 offre vantaggi significativi in termini di attività e stabilità. La transizione verso fonti rinnovabili è essenziale per garantire un futuro energetico sostenibile. L'analisi dei processi e delle tecnologie coinvolte nella produzione di idrogeno da etanolo è fondamentale per sviluppare soluzioni pratiche e applicabili.
II. Parte Sperimentale
La parte sperimentale del lavoro si concentra sulla sintesi e caratterizzazione dei catalizzatori a base di Ni/ZrO2. La sintesi di Zr(OH)4 tramite la tecnica della precipitazione a pH costante è un passaggio cruciale. Questa tecnica consente di ottenere un supporto di zirconio con caratteristiche desiderate per l'adsorbimento del nichel. L'introduzione di Ni e CaO sull'idrossido di zirconio avviene tramite co-impregnazione a secco, un metodo che garantisce una distribuzione uniforme del metallo attivo. Le tecniche di caratterizzazione, come l'assorbimento atomico e l'analisi TPR, sono utilizzate per valutare le proprietà fisiche e chimiche dei catalizzatori. Queste analisi forniscono informazioni preziose sulla superficie e sull'attività catalitica, essenziali per ottimizzare le condizioni di reazione.
2.1. Sintesi di Zr OH 4
La sintesi di Zr(OH)4 è realizzata attraverso un processo di precipitazione a pH costante. Questo metodo consente di controllare le dimensioni e la morfologia delle particelle, influenzando direttamente le proprietà catalitiche. La scelta del pH è fondamentale per ottenere un prodotto con una superficie specifica adeguata. La caratterizzazione iniziale del supporto è essenziale per comprendere come le condizioni di sintesi influenzino le prestazioni del catalizzatore finale. La qualità del supporto di zirconio è determinante per l'efficacia del catalizzatore nel processo di steam reforming.
2.2. Introduzione di Ni e CaO
L'introduzione di Ni e CaO sull'idrossido di zirconio avviene tramite co-impregnazione a secco. Questo approccio permette di ottenere una distribuzione omogenea dei metalli attivi, migliorando l'attività catalitica. La co-impregnazione è una tecnica vantaggiosa poiché consente di controllare la quantità di metallo introdotto e la sua interazione con il supporto. L'analisi delle proprietà dei catalizzatori ottenuti fornisce indicazioni sulla loro stabilità e attività durante il processo di steam reforming. La valutazione delle prestazioni catalitiche è cruciale per determinare l'efficacia dei catalizzatori sviluppati.
Riferimento del documento
- La condizione energetica mondiale e le problematiche socio-economiche
- Problematiche ambientali
- Fonti energetiche rinnovabili
- L’idrogeno come fonte di energia
- Steam reforming di etanolo