Squeezer

El proyecto “Nanomateriales para la mejora de la digestión anaerobia: incrementando el contenido en metano y convirtiendo dióxido de carbono a metanol – SQUEEZER – TED2021-130407B-100” subvencionado en la convocatoria 2021 – Proyectos estratégicos orientados transición ecológica y transición digital 2021 Digital del Ministerio de Ciencia e Innovación, une dos mundos aparentemente desconectados, el del tratamiento de residuos mediante procesos biológicos y el de la nanotecnología. La hipótesis del proyecto SQUEEZER es que es posible mejorar el proceso de digestión anaerobia desde una perspectiva global: i) aumentando el contenido de metano del biogás mediante la adición de nanomateriales al digestor anaerobio y ii) convirtiendo parte del dióxido de carbono presente en el biogás a metanol mediante catálisis con nanomateriales.

El efecto de las nanopartículas metálicas sobre la digestión anaerobia se está estudiando desde hace algunos años en distintos grupos de investigación. En concreto, nuestro grupo de investigación (en paralelo a otro grupo de investigación) informó por primera vez en 2014 de una mejora del proceso de digestión anaerobia de residuos orgánicos mediante la adición de nanopartículas de óxido de hierro. A partir de entonces, se han utilizado distintos tipos de nanomateriales para mejorar el proceso de digestión anaerobia. Además de las nanopartículas basadas en hierro, otras también han reportado efectos positivos, tales como nanopartículas basadas en cobalto, óxido de titanio, óxido de molibdeno o níquel. Como se ha comentado, además de aumentar la producción de biogás o su contenido en metano, el proceso global de digestión anaerobia también puede mejorarse mediante la conversión de dióxido de carbono del biogás en metanol. El metanol tiene características similares al hidrógeno, pero es líquido en condiciones normales, por lo que es buena alternativa. La gestión del metanol es análoga a los combustibles líquidos tradicionales como la gasolina y puede utilizarse, como fuente de energía para el transporte o como molécula de plataforma para producir compuestos de valor añadido. La conversión de dióxido de carbono a metanol es conocida, pero se realiza bajo condiciones de elevada temperatura y presión. El objetivo del proyecto SQUEEZER es conseguir esta conversión a temperaturas y presiones más bajas mediante el uso de nanomateriales.

Principales resultados en la mejora del proceso biológico de la de digestión anaerobia

Nanopartícula	Proceso	Mejora
nVZI	Discontinuo	En curso
nZVI@Quitosano	Discontinuo	En curso
Niquel	Discontinuo	No se aprecia mejora
Cobalto	Discontinuo	No se aprecia mejora
Quitosano	Discontinua

Principales resultados en la conversión de dióxido de carbono a metanol

Nanomaterial	Resultados
CuO/ZnO/Al2O3@chitosan	productividades de 92,44 mg de Metanol/g catalizador/h, con una selectividad superior al 90% a una temperatura de 260°C y una presión 10 bar (+)
CuZnO	productividades de 14,4 mg de Metanol/g catalizador/h, con una selectividad superior al 76% a una temperatura de 260°C y una presión 10 bar
CuZnOCeO2	productividades de 15,1 mg de Metanol/g catalizador/h, con una selectividad superior al 71% a una temperatura de 260°C y una presión 10 bar
CuZnOCeO2@Ce-MOF	productividades de 21,3 mg de Metanol/g catalizador/h, con una selectividad superior al 52% a una temperatura de 260°C y una presión 10 bar
CuZnOCeO2@MOF-5	productividades de23,3 mg de Metanol/g catalizador/h, con una selectividad superior al 79% a una temperatura de 260°C y una presión 10 bar
CuZnOCeO­2@ZIF-8C	productividades de 15,9 mg de Metanol/g catalizador/h, con una selectividad superior al 61% a una temperatura de 260°C y una presión 10 bar
Ce-MOF	productividades de 0,7 mg de Metanol/g catalizador/h, con una selectividad superior al 90% a una temperatura de 260°C y una presión 10 bar
MOF-5	productividades de 1,4 mg de Metanol/g catalizador/h, con una selectividad superior al 93% a una temperatura de 260°C y una presión 10 bar