Heterogeneously Catalyzed Hydrogenation of Supercritical CO₂ to Methanol

Abstract

Interest in energy storage technologies is still increasing in times of excess of electricity generated by wind farms or solar plants. A key part of the energy storage technologies plays the efficient conversion of H2 and CO2 from renewable resources. Here, the process conditions for continuous catalytic hydrogenation of CO2 to CH3OH under supercritical conditions over lab‐synthesized Cu/ZnO/Al2O3 catalysts were investigated. A possible in situ phase separation of reaction products within the reactor due to the higher densities of the reaction mixture by the higher pressure could affect the kinetics and simplify downstream processing. The combination of thermodynamic studies and catalytic performance tests for CO2 hydrogenation under supercritical conditions is discussed and a process concept is presented.

Investigation of the Phase Equilibria of CO2/CH3OH/H2O and CO2/CH3OH/H2O/H2 Mixtures

“…The current research on the CH 3 OH synthesis covers a broad pressure range. The pressure varies from atmospheric pressure processes with the aid of a plasma [8], over mid-pressure (30-50 bar) processes [9][10][11][12][13][14] to high-pressure processes [15][16][17][18][19][20][21]. Mostly, heterogeneous catalysts based on copper, gold, or palladium are applied.…”

Diferentes Perspetivas para a Valorização de CO2 a Álcoois Utilizando Catálise Heterogénea

“…Para além da melhoria do catalisador, outras abordagens têm sido igualmente testadas com o intuito de melhorar a conversão e seletividade desta reação. Por exemplo, a utilização de altas pressões e temperaturas tem sido uma estratégia bem sucedida para melhorar tanto a conversão como a seletividade para o metanol [46][47][48]. Por sua vez, a utilização de CO 2 supercrítico (scCO 2 ) (P c = 73 bar e 31 °C) não tem sido particularmente muito estudada na conversão de CO 2 a metanol através de catálise heterogénea.…”

“…Porém, nenhum dos autores estudou a reação abaixo do ponto crítico da mistura, e por isso estes estudos não permitem esclarecer por completo o efeito benéfico das condições supercríticas na taxa de conversão e seletividade. Por outro lado, Kommoß et al [47] realizaram a hidrogenação de CO 2 a metanol utilizando um catalisador de CuO/ZnO/Al 2 O 3 a 150 bar obtendo uma conversão de aproximadamente 30% com uma seletividade de 30% para metanol. Este resultado mostra que para este catalisador em particular não existe vantagem em realizar esta reação muito acima do ponto crítico.…”