Catalysis for a greener industry: from CO2 to syngas and e-methane

The focus of the project was developing active, stable and selective Ni-based catalysts for Methane Dry Reforming and CO2 methanation processes. The chosen catalytic system to be improved was the classical supported Ni/Al2O3. The project was developed following the two common approaches to enhance catalyst performance: the addition of a metal promoter in low amount (1-3 wt.%) and changing the catalyst structure. Therefore, the aim is to evaluate the effectiveness of these approaches, investigating their effects on catalytic activity and stability of Ni/Al2O3, in MDR and methanation. The promoter selected was vanadium for both processes, as the core-shell to investigate the effects of a different structure. The possibility of combining them, doping the core-shell-like structure with vanadium was also explored. Additionally, biochar from wastes pyrolysis was investigated as support instead of alumina. The materials studied were synthesized at Ca’ Foscari University Venice, while testing and characterization parts were carried out in collaboration between Venice and other universities and research institutes. The results demonstrated the efficacy of vanadium in improving catalyst selectivity and activity, as well as the core-shell structure in preventing catalyst deactivation. As regards biochar, CO2 activation led to the best support properties, providing a Ni-supported catalyst active and selective for methanation.

L'obiettivo del progetto era sviluppare catalizzatori attivi, stabili e selettivi a base di Ni per i processi di dry reforming del metano e metanazione della CO2. Il sistema catalitico scelto da migliorare è stato il classico Ni/Al2O3 supportato. Il progetto è stato sviluppato seguendo due approcci comuni per migliorare le prestazioni del catalizzatore: l'aggiunta di un promotore metallico in piccole quantità (1-3% in peso) e la modifica della struttura del catalizzatore. Pertanto, l'obiettivo è valutare l'efficacia di questi approcci, studiandone gli effetti sull'attività catalitica e sulla stabilità del Ni/Al2O3, nel reforming e nella metanazione. Il promotore selezionato è stato il vanadio per entrambi i processi, come la struttura core-shell per studiare gli effetti di una configurazione diversa. È stata inoltre esplorata la possibilità di combinarli, drogando la struttura core-shell con vanadio. Infine, è stato studiato il biochar derivante dalla pirolisi dei rifiuti come supporto al posto dell'allumina. I materiali studiati sono stati sintetizzati presso l'Università Ca’ Foscari di Venezia, mentre le parti di test e caratterizzazione sono state effettuate in collaborazione tra Venezia e altre università e istituti di ricerca. I risultati hanno dimostrato l'efficacia del vanadio nel migliorare la selettività e l'attività del catalizzatore, nonché la struttura core-shell nel prevenire la disattivazione del catalizzatore. Per quanto riguarda il biochar, l'attivazione della CO2 ha portato alle migliori proprietà di supporto, fornendo un catalizzatore supportato da Ni attivo e selettivo per la metanazione.