Τα τελευταία χρόνια καταβάλλονται μεγάλες προσπάθειες για την ανάπτυξη καταλυτών
υψηλής απόδοσης για την παραγωγή συνθετικού φυσικού αερίου μέσω της μεθανοποίησης
του μονοξειδίου του άνθρακα που προέρχεται από την αεριοποίηση της βιομάζας. Οι
απαιτήσεις για τους καταλύτες μεθανοποίησης είναι: 1) υψηλή δραστικότητα σε χαμηλή
θερμοκρασία (περίπου 300°C) και 2) υψηλή σταθερότητα σε υψηλή θερμοκρασία (περίπου
600°C). Με βάση τη βιβλιογραφική ανασκόπηση οι καταλύτες με βάση το Ru είναι οι πιο
δραστικοί. Ωστόσο οι περιορισμένοι πόροι και το υψηλό κόστος του Ru περιορίζουν την
εμπορική διάδοσή του σε μεγάλη κλίμακα με αποτέλεσμα την τελευταία πενταετία να
μειώνονται οι εργασίες που αφορούν το Ru. Ωστόσο παρουσιάζεται ένα έντονο
επιστημονικό ενδιαφέρον για τους καταλύτες με βάση το Ni. Αυτοί προτιμούνται
περισσότερο λόγω του χαμηλού κόστους τους, της καλής διαθεσιμότητάς τους και της
καλής σχετικά καταλυτικής δραστικότητας τους. Ωστόσο στην περίπτωση που
χρησιμοποιούνται καταλύτες με βάση το Ni, απαιτείται γενικά υψηλή θερμοκρασία
αντίδρασης (πάνω από τους 320 °C) για να επιτευχθεί η μέγιστη μετατροπή του CO σε
ατμοσφαιρική πίεση. Επιπλέον μερικά από τα σημαντικότερα μειονεκτήματα και
ταυτόχρονα προκλήσεις για επίλυση, που παρουσιάζουν αυτοί οι καταλύτες είναι ο
σχηματισμός ανθρακούχων αποθέσεων, η δηλητηρίαση από την παρουσία θείου (εφόσον
το μονοξείδιο του άνθρακα προέρχεται από βιομάζα) και η συσσωμάτωση (sintering) των
σωματιδίων του μετάλλου. Όλα τα παραπάνω οδηγούν στη μείωση της καταλυτικής
δραστικότητας και στην απενεργοποίηση. Για να ξεπεραστούν αυτές οι προκλήσεις, έχουν
υιοθετηθεί οι εξής τρόποι: 1) ντοπάρισμα με μια προωθητική ουσία, 2) βελτιστοποίηση της
μεθόδου παρασκευής, 3) την προ-επεξεργασία του φορέα του μετάλλου. Ωστόσο, μέχρι
σήμερα οι καταλύτες που έχουν μελετηθεί σπάνια παρουσιάζουν υψηλή ενεργότητα σε
χαμηλή, αλλά και σε υψηλή θερμοκρασία. Καθώς οι περισσότερες προσεγγίσεις είναι
αποτελεσματικές μόνο σε μία από αυτές. Επομένως, οι αναπτυσσόμενοι καταλύτες που
μπορούν να λειτουργήσουν καλά τόσο σε χαμηλές όσο και σε υψηλές θερμοκρασίες
παραμένουν μια από τις κύριες μελλοντικές προκλήσεις.
Περιέχει: Πίνακες , διαγράμματα , εικόνες
In recent years, great efforts have been made to develop high efficientfuels for natural gas production through the methanation of carbon monoxide from biomass gasification. The requirements for methanation catalysts are : 1) high low temperature activity (about 300°C); and 2) high temperature stability (about 600C). Based on the literature review, the Ru-based catalysts are the most active. However, Ru's limited resources and high cost constrain its commercialization on a large scale, resulting in Ru's work being reduced over the past five years. But there is a strong scientific interest in Ni-based catalysts. They are more preferred because of their low cost, good availability and good catalytic activity. However, a high temperature (above 320 C) is required to achieve the maximum conversion of CO to atmospheric pressur. In addition, some of the major drawbacks and challenges to be solved are coke formation, sulphur removal (since carbon monoxide is derived from biomass) and sintering of metal particles. All the above leads to the deactivation and decrease of catalytic activity. To overcome these challenges, the following ways have been adopted: 1) doping with promoter, 2) optimization of the manufacturing process, 3) pre-treatment of the metal support. however, up to date, catalysts that have been studied rarely show high activity at low and high temperature, are most approaches are only effective in one of them. Therefore, developing catalysts will be able to work well at both low and high temperatures remain one of the major future challenges.
