Preparación de adsorbentes y catalizadores como método para valorizar escorias de aluminio

Resumen

El consumo mundial de aluminio ha experimentado un incremento del 40 % entre 2011 y 2019. A escala industrial, el aluminio se produce mediante dos procesos: La Producción Primaria de Aluminio (PAP), basada en los procesos Bayer y Hall-Héroult; y la Producción Secundaria de Aluminio (PAS), basada en el reciclado del metal. Ambos procesos generan residuos sólidos, siendo uno de los más peligrosos y contaminantes las escorias salinas generadas cuando en PAS se utilizan sales fundentes. Tradicionalmente las escorias salinas han sido depositadas en vertederos controlados, lo que supone un elevado coste de gestión y cierto riesgo medioambiental. En este contexto, la valorización de las escorias es una posible alternativa para gestionar estos residuos. En esta Tesis Doctoral se propone un proceso de valorización basado en una ruta hidrometalúrgica, basada en el carácter anfótero de este metal, que permite obtener una disolución de Al(III) adecuada para la síntesis de materiales basados en este elemento. El trabajo desarrollado ha permitido optimizar las condiciones de extracción, recuperando más de un 30% del aluminio presente en la escoria salina en forma de disolución de Al(III). Esta disolución ha sido empleada en la síntesis de las zeolitas analcima y polucita y de hidróxidos dobles laminares (LDHs) tipo hidrocalumita de fórmula Ca2Al1-mFem(OH)6Cl·2H2O. Los LDHs de CaAlFe sirven como precursores de óxidos mixtos (MMOs) de CaAlFe, obtenidos por calcinación a 400 y 750 ºC. Los MMOs de CaAlFe han sido evaluados como fotocatalizadores en la fotodegradación de ibuprofeno, mostrando un rendimiento de fotodegradación superior al 80%; la muestra que no contenía Fe3+ presentó los mejores resultados. Los MMOs de CaAlFe también han sido aplicados en procesos de captura de CO2, mostrando una capacidad máxima de adsorción de 1.56 molCO2kgads-1, para la muestra que contenía un 40 % de Fe3+ como catión trivalente. Además, estos óxidos mostraron un buen comportamiento en procesos cíclicos de adsorción-desorción de CO2, incluso en presencia de vapor de agua.