Exploring different catalytic routes for CO2 valorisation

The reduction of CO2 emissions into the atmosphere has become an important research topic in recent years because carbon dioxide is one of the major contributors to green-house effect and its worldwide production is growing faster and faster. In the presence of low cost H2, the hydrogenation of pure CO2 streams (e.g. from carbon capture processes) or CO/CO2 mixtures (e.g. from biomass of coal gasification) to fuels or chemicals is a potential solution to convert the primary green-house-gas into a valuable building block for the synthesis of high-added value products. The present P.h.D. thesis was devoted to the study of the CO2 conversions to hydrocarbons or light olefins thought a modified Fischer-Tropsch. Iron and cobalt based catalyst were investigated during CO2 hydrogenation and their performance were compared. It was found that the main product is methane on Co-catalyst, while higher hydrocarbons can be produced when Fe-catalysts are used. By comparing the two system some conclusion The performance of iron systems can be improved by potassium addition. In particular, by increasing the potassium loading the olefins content and the chain-growth probability increase, while no effect on the activity is detected.

La riduzione delle emissioni di CO2 è uno dei principali temi di ricerca. In presenza di correnti di idrogeno a basso costo, correnti di CO2 pura (ottenuta dai processi di cattura e stoccaggio) o miscele costituite da CO e CO2 (provenienti dalla gassificazione di biomasse o carbone) possono essere idrogenate al fine di convertire il gas serra in composti ad alto valore aggiunto. In questo contesto si inserisce il presente lavoro di tesi che si focalizza sulla conversione di CO2 in idrocarburi o in olefine leggere mediante la reazione di Fischer-Tropsch. L’attività di sistemi catalitici a base di ferro e cobalto è stata confrontata. Mentre nel caso di catalizzatori a base di cobalto il pricipale prodotto è metano, nel caso di catalizzatori a base di ferro idrocarburi pesanti possono essere ottenuti. Le performance di quest’ultimi possono essere ulteriormente migliorate aggiungendo dei promotori come il potassio. Infatti si è osservato che aumentando il carico di potassio la selettività cambia in quanto incrementano gli idrocarburi insaturi e della probabilità di crescita di catena che è quindi correlata alla formazione di idrocarburi più pesanti. Contrariamente il potassio non ha effetti rilevanti sulla conversione.