Innovative ionic liquid-based separation technologies for the recovery of carbon monoxide from industrial gas streams | Tecnologías innovadoras de separación basadas en líquidos iónicos para la recuperación de monóxido de carbono de corrientes de gases industriales

RESUMEN: El objetivo de esta tesis doctoral es el desarrollo de procesos innovadores de separación de gases que permitan llevar a cabo la recuperación selectiva de monóxido de carbono a partir de corrientes de gases industriales. Para este fin, se propone el empleo de líquidos iónicos. Las extraordinarias propiedades fisicoquímicas de estos compuestos, principalmente, presión de vapor insignificante, excelente capacidad de disolución y amplio rango de estado líquido, hacen de ellos unos candidatos idóneos para reemplazar en numerosas aplicaciones los disolventes moleculares convencionalmente empleados. En este trabajo, se ha sintetizado un líquido iónico que contiene átomos de cobre y se ha demostrado su capacidad para reaccionar de forma selectiva y reversible con el monóxido de carbono mediante una reacción de complejación. Asimismo, parte del trabajo realizado se centra en la fabricación de membranas que incorporan este líquido iónico reactivo y en el análisis de su rendimiento para separar monóxido de carbono, el cual puede ser posteriormente valorizado, de corrientes de gases con elevado contenido en nitrógeno.

ABSTRACT: This thesis aims at the development of innovative and alternative gas separation processes to selectively separate carbon monoxide from industrial gas mixtures. For this purpose, the use of ionic liquids (ILs) is proposed. Their outstanding physicochemical properties, namely negligible vapor pressure, excellent solvent properties and wide liquid range, make them suitable candidates to replace conventional molecular solvents in many applications. In this work, an ionic liquid that contains copper atoms is synthesized and its ability to selectively and reversibly react with carbon monoxide by means of a complexation reaction is demonstrated. Further work is performed to fabricate membranes that incorporate this reactive ionic liquid in order to separate carbon monoxide, which can be then valorized into added value chemicals and fuels, from nitrogen-rich streams.

Este trabajo ha sido financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación y por el Ministerio de Economía y Competitividad de España a través de los proyectos: ENE2010-15585, Procesos de separación con membranas aplicados a la valorización energética de gases residuales de la industria de proceso: recuperación de hidrógeno y monóxido de carbono; y CTQ2012-31639, Nuevos procesos de separación con control cinético basados en la utilización de materiales funcionalizados. Asimismo, Gabriel Zarca Lago ha disfrutado de una beca de Formación de Personal Investigador (F.P.I.) del Ministerio de Ciencia e Innovación (Ref.: BES-2011-046279, BOE de 21 de julio de 2011) y de una plaza de ayudante LOU de la Universidad de Cantabria durante la realización de la presente tesis doctoral.