INVECCHIAMENTO DEI CATALIZZATORI

Il tempo di vita di un catalizzatore è estremamente variabile, proprio come molto variabili sono le condizioni scelte per  una reazione catalizzata. Per invecchiamento o disattivazione del catalizzatore intendiamo un declino delle funzioni dello stesso, in particolare una graduale perdita dell’attività e selettività, derivante da una serie di fattori, tra cui ad esempio c’è l’eventuale forte esotermicità di reazione.

Se il calore sviluppato porta al forte riscaldamento della superficie catalitica o parti di essa, possiamo aspettarci una serie di fenomeni, come deformazione della struttura porosa e variazioni nella sua struttura cristallina ovvero  sinterizzazione, che comportano una diminuzione della superficie cataliticamente attiva.

Prima del suo utilizzo un catalizzatore potrebbe aver bisogno di un processo di attivazione. Un catalizzatore nuovo potrebbe infatti paradossalmente avere una scarsa attività, dovuta ad esempio ad una struttura non sufficientemente porosa : potremmo immaginare la sua attivazione  come una fase di rodaggio, ma spesso può anche essere una reazione di ottenimento dello stesso catalizzatore nella sua forma attiva a partire da un suo precursore, come il caso del catalizzatore per la sintesi dell’ammoniaca.

Il contributo più importante all’invecchiamento del catalizzatore è apportato dai veleni. Queste sono sostanze che possono ostacolare l’attività catalitica in modo temporaneo o definitivo.

L’avvelenamento temporaneo , che avviene attraverso l’adsorbimento perlopiù fisico , può portare ad un recupero (generalmente non al 100%) dello stesso catalizzatore attraverso la rigenerazione . E’ chiaro che avendo comunque a che fare con un processo che ha un certo margine di irreversibilità, il catalizzatore dovrà essere in ogni modo sostituito dopo un certo numero  di rigenerazioni.

L’avvelenamento permanente gioca un ruolo determinante nell’invecchiamento, dato che porta all’annullamento graduale dell’attività catalitica e ben poco può una rigenerazione. Merita attenzione anche lo sporcamento , fenomeno anch’esso temporaneo causato dalla deposizione di particelle carboniose sulla superficie catalitica. Si tratta soprattutto del caso di reazioni catalitiche nell’industria di trasformazione petrolifera: anche in tal caso bisogna ricorrere ad una rigenerazione.

C’è da specificare che mentre nello sporcamento le particelle carboniose si appoggiano sul catalizzatore, i veleni si adsorbono sulla superficie catalitica, andando ad ostruire i siti attivi a scapito dei reagenti.

Chimitutor -13 Maggio 2017