Acoplamiento de tecnologías de post-tratamiento para emisiones cero en vehículos automóviles ligeros

Zusammenfassung

La preocupación por los niveles de emisión de NOx y material particulado (soot) producidos por los vehículos con motorización diesel y la normativa para su control hacen necesarios el uso de tecnologías catalíticas de post-tratamiento. El proceso SCR (Reducción Catalítica Selectiva) ha sido ampliamente estudiado en fuentes estacionarias y la tecnología NSR (Almacenamiento y Reducción de NOx) se presenta inicialmente como una solución adecuada al problema en fuentes móviles; no obstante, actualmente no se encuentra optimizada e implantada en los automóviles, tal y como se puede comprobar en la bibliografía actualizada y relevante, constituida fundamentalmente por artículos científicos de la temática. Por lo tanto, el objetivo general responde al título de la Tesis “Acoplamiento de tecnologías de post-tratamiento para emisiones cero en vehículos automóviles ligeros”. En la Memoria de Tesis se presentan los resultados obtenidos que van desde el planteamiento de los catalizadores, con el estudio de la síntesis de los materiales en forma de polvo, su caracterización convencional y el estudio de la actividad catalítica a través de diferentes test catalíticos que han permitido evaluar su comportamiento bajo diferentes condiciones de operación y que se encuentran detalladas en el capítulo correspondiente a la metodología. La Tesis se ha estructurado en tres bloques que coinciden con las tres secciones de resultados y discusión. En primer lugar, se ha analizado el proceso NSR de forma individualizada, profundizando en el conocimiento para obtener un catalizador tipo LNT (trampa de NOx) soportado con recubrimiento superficial inferior a la máxima capacidad de dispersión del soporte, que se corresponde con la monocapa teórica, que combine las propiedades de máxima acumulación y regeneración y que la capacidad no se vea afectada por la presencia de agua, CO2 o soot. Por lo tanto, una formulación catalítica multimetálica, que contiene Pt, Ba y K sobre alúmina, que permite la eliminación simultánea de NOx y soot en condiciones cíclicas y con valores de conversión y selectividad a nitrógeno mayores del 80% en todo el intervalo de trabajo. Además, la función de cada metal en el proceso de eliminación del soot ha sido individualizada. En segundo lugar también se ha realizado un análisis detallado del proceso individual SCR, estableciendo una ruta de síntesis reproducible y escalable que permita manejar grandes cantidades de un catalizador modelo, tipo SAPO-34 con estructura chabazita, que maximice el contenido en cobre en el interior de una estructura zeolítica de poro pequeño que por confinamiento promueva la eliminación de NOx mediante SCR con aporte externo de amoniaco y estableciendo un mecanismo probable del proceso, detectando especies Cu2+ en diferentes ambientes como las principales especies del proceso. Finalmente, se abordó el estudio de las tecnologías acopladas, tanto la forma de combinarlas como el escalado a nivel de laboratorio de los catalizadores conformados en forma de monolitos para poder trabajar en condiciones de operación próximas a las reales, abriendo la puerta a su uso para obtener emisiones cero.