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Eliminación de azufre de los aceites pesados basados en el proceso de adsorción utilizando nanomateriales basados en CuO y AgO modificados en SiO: estudio experimental y teórico

Oscar E Medina ¹, Santiago Céspedes ¹, Juan C Galindez ¹

⁰Grupo de Investigación en Fenómenos de Superficie─Michael Polanyi, Departamento de Procesos y Energía, Facultad de Minas, Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín, Medellín 050034, Colombia.

Langmuir : the Acs Journal of Surfaces and Colloids +

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1 de septiembre de 2025

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Resumen

Un nuevo nanoadsorbente bimetálico elimina eficientemente el azufre del petróleo crudo pesado. Este material de sílice de ingeniería demuestra una alta capacidad de adsorción y escalabilidad para aplicaciones industriales de desulfurización.

Área De La Ciencia

Ciencias de los materiales
Ingeniería Química
Ciencias del medio ambiente

Sus Antecedentes

Los hidrocarburos pesados plantean importantes desafíos ambientales y operativos debido a su alto contenido de azufre.
La desulfurización efectiva es crucial para cumplir con las normas de calidad del combustible y reducir las emisiones.
Los métodos existentes a menudo se enfrentan a limitaciones en cuanto a eficiencia, costo o impacto ambiental.

Objetivo Del Estudio

Desarrollar y validar un nanomaterial altamente selectivo para el azufre para la desulfuración de petróleo crudo pesado.
Investigar el rendimiento de adsorción y la escalabilidad de los nanoadsorbentes bimetálicos diseñados.
Establecer un marco para la aplicación industrial de la tecnología avanzada de desulfuración.

Principales Métodos

Síntesis y cribado de nanopartículas de óxido de metal de transición (AgO, CuO) para la adsorción de azufre.
Modificación de soportes de sílice con fases metálicas mediante impregnación de humedad incipiente.
Caracterización de las isotermas de adsorción, la termodinámica y el avance dinámico en columnas de lecho fijo.
Simulación numérica utilizando la adsorción de Aspen para la evaluación a escala.

Principales Resultados

El nanoadsorbente bimetálico SiAg1.5Cu1.4 logró una alta capacidad de adsorción de ~ 390 mg S·g−1.
El proceso de adsorción siguió a la adsorción multicapa (tipo III) y fue espontáneo y exotérmico.
Las pruebas de columna fija mostraron un tiempo de ruptura de ~ 350 min y una alta precisión de simulación (error máximo de 5,0%).
Las simulaciones a gran escala proyectaron capacidades de tratamiento de hasta 3280 barriles.

Conclusiones

Los nanoadsorbentes bimetálicos diseñados ofrecen una solución altamente efectiva y selectiva para la desulfurización del petróleo crudo pesado.
El marco de materiales y procesos desarrollado demuestra un potencial significativo de escalabilidad industrial.
Esta tecnología ofrece una vía prometedora para la producción de combustible más limpio y la protección del medio ambiente.