Modelización computacional avanzada para la optimización de catalizadores de biocombustibles: mejora de la acidez de la zeolita beta para la mejora del ácido oleico
Autores: Al Areeqi, Seba; Bahamon, Daniel; Alkhatib, Ismail I. I.; Polychronopoulou, Kyriaki; Vega, Lourdes F.
Idioma: Inglés
Editor: Vijai Kumar Gupta
Año: 2024
Acceso abierto
Categoría
Licencia
Consultas: 16
Citaciones: Biofuel Research Journal Vol. 11 Núm. 3
Exploramos aquí, mediante simulaciones de dinámica molecular con campo de fuerza reactivo (ReaxFF), la mejora del ácido oleico en zeolita beta (BEA) regulada con nueve relaciones sílice-aluminio (SAR) para investigar su desoxigenación catalizada por ácido y su susceptibilidad a la coquización. Los descriptores computacionales seleccionados incluyeron la conversión, la hidrodesoxigenación y la selectividad de descarboxilación/descarbonilación, el rendimiento de biocombustibles y las características de deposición de coque. Las simulaciones se validaron con datos experimentales disponibles de 20,3 SAR y se utilizaron para el estudio sistemático. Se descubrió que la alta selectividad de desoxigenación estaba relacionada con la sensibilidad estructural de la BEA(100) en el mecanismo de mejora. Las simulaciones ReaxFF revelaron que la alteración de la sustitución de Al podía promover en gran medida la formación de biocombustibles. Concretamente, las SAR hacia la región media (SAR 47) favorecían la producción de gasolina, mientras que la SAR 31 explotaba hidrocarburos similares al diésel. Una proporción óptima de 37,4 SAR logró la máxima conversión de ácido oleico (69,8 %), con altos rendimientos de gasolina y combustibles diésel (15,6 y 20,4 % en peso, respectivamente) y una coquización moderada (8,6 % en peso). El cribado de la teoría funcional de la densidad de los dopantes metálicos permitió investigar su desoxigenación y susceptibilidad al coque, obteniendo que la estructura Cu-BEA favorecía la adsorción óptima de carbono y O (-3,89 y -1,8 eV, respectivamente). Además, el análisis económico y medioambiental mostró que el BEA dopado con Cu presentaba el precio de mercado y el potencial de calentamiento global más bajos (71 USD/kg y 2,8 kg CO2-eq/kg).
Exploramos aquí, mediante simulaciones de dinámica molecular con campo de fuerza reactivo (ReaxFF), la mejora del ácido oleico en zeolita beta (BEA) regulada con nueve relaciones sílice-aluminio (SAR) para investigar su desoxigenación catalizada por ácido y su susceptibilidad a la coquización. Los descriptores computacionales seleccionados incluyeron la conversión, la hidrodesoxigenación y la selectividad de descarboxilación/descarbonilación, el rendimiento de biocombustibles y las características de deposición de coque. Las simulaciones se validaron con datos experimentales disponibles de 20,3 SAR y se utilizaron para el estudio sistemático. Se descubrió que la alta selectividad de desoxigenación estaba relacionada con la sensibilidad estructural de la BEA(100) en el mecanismo de mejora. Las simulaciones ReaxFF revelaron que la alteración de la sustitución de Al podía promover en gran medida la formación de biocombustibles. Concretamente, las SAR hacia la región media (SAR 47) favorecían la producción de gasolina, mientras que la SAR 31 explotaba hidrocarburos similares al diésel. Una proporción óptima de 37,4 SAR logró la máxima conversión de ácido oleico (69,8 %), con altos rendimientos de gasolina y combustibles diésel (15,6 y 20,4 % en peso, respectivamente) y una coquización moderada (8,6 % en peso). El cribado de la teoría funcional de la densidad de los dopantes metálicos permitió investigar su desoxigenación y susceptibilidad al coque, obteniendo que la estructura Cu-BEA favorecía la adsorción óptima de carbono y O (-3,89 y -1,8 eV, respectivamente). Además, el análisis económico y medioambiental mostró que el BEA dopado con Cu presentaba el precio de mercado y el potencial de calentamiento global más bajos (71 USD/kg y 2,8 kg CO2-eq/kg).