¿Qué son los catalizadores gastados?

Los catalizadores son materiales sólidos que usualmente contienen metales, óxidos

Micrografía de catalizador gastado 

metálicos, sulfuros metálicos, etc. Los catalizadores usados en los procesos de refinación se desactivan con el tiempo. Cuando la actividad de los catalizadores disminuye por debajo de niveles aceptables, usualmente éstos se regeneran y se reutilizan, sin embargo no siempre es posible la regeneración. Después de varios ciclos de regeneración y reuso la actividad del catalizador puede decaer muy por debajo de los niveles aceptables y no se hace factible económicamente una nueva regeneración. Los catalizadores son entonces, descartados como un desecho sólido, denominado catalizadores gastados (1).

La cantidad de catalizadores gastados descartados de diferentes unidades de proceso depende, en gran medida, de la cantidad de catalizador fresco utilizado, del tiempo de vida útil y de la cantidad de deposición de carbono sobre estos. El volumen de catalizadores gastados se ha ido incrementando en los últimos años debido principalmente a:

• El aumento de los procesos de hidrotratamiento producto de la acelerada demanda en combustibles de ultra baja cantidad de sulfuros.

• La reducción en los tiempos de ciclos catalíticos debido a una mayor severidad en las unidades de hidrotratamiento de diesel.

• Incremento en el procesamiento de materia prima pesada con alto contenido de azufre y metales.

• Desactivación rápida y falta de disponibilidad de procesos de reactivación.

Otra característica interesante de estos desechos es que la cantidad producida de ellos, es siempre mayor al catalizador fresco introducida a los reactores, debido principalmente a la formación de coque y a la deposición de sulfuros y metales sobre el catalizador durante los procesamientos. Por ejemplo, catalizadores gastados de unidades de destilación de hidrotratamientos contiene típicamente 10 – 20% de carbón y 7 – 15% de sulfuros junto a algo de crudo. Los catalizadores gastados provenientes de operaciones de hidroprocesamientos tienen metales tales como vanadio (V) y níquel (Ni) presentes en el crudo además del coque. Los sólidos descartados de estas unidades usualmente contienen 7 – 20% V+Ni, 15 – 25% coque, 7 – 15% sulfuros y 5 – 10% de crudo residual junto a metales activos (Mo, Co o Ni) y Al2O3. La cantidad total de catalizadores gastados  a nivel mundial, solo de unidades de hidrotratamiento para el 2007 se encontraba en el rango de 150.000 – 170.000 ton/año (2).

Gran parte de los catalizadores de refinería pueden ser reciclados mediante regeneración y tratamiento. De la fracción no reciclable de catalizadores, la mayor proporción corresponde al catalizador de craqueo catalítico usado, seguido por los catalizadores para remoción de azufre. El catalizador de craqueo catalítico contiene principalmente oxido de aluminio y no es considerado por la Agencia de Protección Ambiental (EPA) como un desecho peligroso (3). Sin embargo metales tales como cobalto, níquel y vanadio pueden estar presentes en estos catalizadores. Estos metales sí son considerados peligrosos por lo tanto sí se requiere de tratamiento para ser descartados.

Como resultado de las estrictas regulaciones medioambientales acerca del manejo y disposición final de catalizadores gastados, se han venido desarrollando procesos para el reciclaje y la reutilización de estos materiales.

1. Marafi, M y Stanislaus, A. Spent catalyst waste management: A review Part I—Developments in hydroprocessing catalyst waste reduction and use. Resources, Conservation and Recycling, 2008. Vol. 52. 859–873.

2.  Dufresne P. Hydroprocessing catalysts regeneration and recycling. Applied Catalysis A General, 2007, Vol. 322. 67 -75.

3.Paredes J. Universidad Católica Andrés Bello. Trabajo Especial de Grado. [En línea] 14 de febrero de 2006. http://biblioteca2.ucab.edu.ve/anexos/biblioteca/marc/texto/AAQ7286.pdf.