Membranas poliméricas compuestas nanoestructuradas para la captura de CO2 en la etapa de pre-combustión de hidrógeno obtenido de la gasificación de biomasa proveniente del departamento de Antioquia
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Abstract
El aumento de temperatura en el planeta es causado principalmente por los Gases de Efecto
Invernadero (GEI) provocados por procesos industriales y dependencia de los combustibles
fósiles. Como las emisiones de CO2 representan aproximadamente el 76 % de los GEI, la
reducción de estas emisiones se convierte en una tarea fundamental para frenar el cambio
climático. En este proyecto se fabricaron membranas nanoestructuradas de acetato de Celulosa
(CA) puras y modificadas con zeolita natural Clinoptilolita (CLN) y zeolita sintética ZSM-5, además
algunas membranas modificadas con ZSM-5 fueron impregnadas con Polietilenimina (PEI). Las
propiedades de las membranas se obtuvieron mediante pruebas fisicoquímicas, potencial de
adsorción de CO2 y permeabilidad de la mezcla H2/CO2 para evaluar la aplicación de las
membranas en separación y purificación de gases pre-combustión de hidrógeno. Los resultados
en laboratorio presentan las membranas de CA y CLN con potencial de captura de CO2, pero sin
separación del H2. Por su parte, en las membranas CA y ZSM-5 se observa una efectiva
separación de gases con selectividad al CO2. El PEI aportó a las membranas grupos amina,
favoreciendo la interacción química del material con el CO2, pero deformó las fibras evitando la
interconexión de poros. En todas las membranas, la carga zeolítica al 25 y 50 % presentaron
aglomerados de partículas, se comprobó la presencia del material cerámico con los resultados
de su composición elemental y los grupos funcionales, donde se observaron picos relacionados
a los tetraedros de aluminosilicatos, picos en los planos cristalinos de las fibras modificadas y
respuesta térmica que comprueba su presencia en el material electrohilado compuesto. Así, este
trabajo presenta ambas membranas con potencial de captura y las CA y ZSM-5 de matriz compuesta con posible aplicación para la separación de gases pre-combustión de H2 y captura
de CO2.
Abstract
The increase in temperature on the planet is mainly caused by Greenhouse Gases (GHG) caused
by industrial processes and dependence on fossil fuels. Considering that CO2 emissions account
for approximately 76% of GHGs, reducing these emissions becomes a fundamental task to curb
climate change. In this project, pure cellulose acetate (CA) nanostructured membranes modified
with natural zeolite, and permeability of the H2/CO2 mixture to evaluate the application of the
membranes in separation and purification of hydrogen pre-combustion gases. Laboratory results
show CA and CLN membranes with CO2 capture potential, but no H2 separation. However, in the
CA and ZSM-5 membranes, an effective separation of gases with selectivity to CO2 is observed.
The PEI provided the membranes with amine groups, favoring the chemical interaction of the
material with CO2, but deformed the fibers preventing the interconnection of pores. In all
membranes, the zeolitic load at 25 and 50 % presented agglomerates of particles, the presence
of the ceramic material was verified with the results of its elemental composition and the functional
groups, where peaks related to the tetrahedra of aluminosilicates, peaks in the crystalline planes
of the modified fibers and thermal response that proves their presence in the composite
electrospun material were observed. Thus, this work presents both membranes with capture
potential and composite matrix CA and ZSM-5 with possible application for the separation of precombustion gases of H2 and CO2 capture