Metanarea CO₂ folosind catalizatori cu structură mezoporoasă ordonată pe bază de / derivaţi din MOF-uri

Metanarea CO₂ cunoaşte un interes deosebit, atât din punct de vedere ştiinţific cât şi tehnologic: stocarea chimică a energiei regenerabile sub formă de CH₄, combinată cu utilizarea CO₂ (captarea şi utilizarea CO₂), prezintă atât un avantaj energetic, cât şi unul de mediu. Catalizatorii eficienţi în reacţia de metanare trebuie să asigure activarea CO₂ şi H₂, reactanţii procesului. În acest context, structurile metal-organice (MOF-uri) – o clasă de structuri coordinative extinse formate prin legarea centrilor metalici de structuri organice – pot asigura o dispersie îmbunătăţită a metalelor depuse în structura lor poroasă ordonată, iar capacitatea lor de adsorpţie şi stocare a gazelor poate fi benefică pentru activarea CO₂.

Principalul obiectiv al proiectului este dezvoltarea de catalizatori cu structură mezoporoasă ordonată pe bază de MOF-uri şi derivaţi din MOF-uri, cu performanţe catalitice şi operaţionale  îmbunătăţite în metanarea CO₂. Se au în vedere 2 strategii: (a) nucleaţia cristalelor de MOF pe macrostructuri solide preformate (catalizatori pe bază de MOF-uri) şi (b) utilizarea MOF-urilor ca structuri de sacrificiu pentru a forma structuri derivate din MOF-uri, care păstrează caracteristicile şi proprietăţile structurii originale (suprafaţă specifică mare, structură poroasă ordonată, distribuţie uniformă a elementelor constituente). Astfel, după incorporarea nanoparticulelor de Ni, se pot obţine catalizatori cu structură mezoporoasă ordonată, ce pot asigura un transfer de masă şi de căldură îmbunătăţit în patul catalitic. Catalizatorii pe bază de MOF-uri şi derivaţi din MOF-uri vor fi caracterizaţi complet (structural, morfologic şi funcţional), iar testele de activitate catalitică vor permite evaluarea performanţelor lor în condiţii diferenţiale şi integrale, la diferite temperaturi, rapoarte CO₂:H₂, sau condiţii de curgere. Timpul de viaţă şi posibilităţile de dezactivare vor fi evaluate prin teste de stabilitate şi se vor propune metode de regenerare.