REDUCCIÓN ELECTROQUÍMICA DE NITROAROMÁTICOS CON CATALIZADORES CU-MOF-74: DISEÑO Y EVALUACIÓN INDUSTRIAL

Abstract

El actual paradigma de la industria química global exige una transición urgente hacia procesos más sostenibles y alineados con los principios de la economía circular. En este contexto, el presente Trabajo de Fin de Grado aborda la ingeniería conceptual, el escalado industrial y la evaluación económicaambiental de una unidad de valorización in situ para los residuos de nitrobenceno (NB) generados en el complejo petroquímico de Rubicon LLC en Geismar, Louisiana. Tomando como base los datos de emisiones reales corregidos por normativas de la EPA (270 t/año de NB) y el desempeño de los electrocatalizadores derivados del material precursor Cu-MOF-74(Cu/Cu2O@CM74-600°C) desarrollados por el Grupo de Ingeniería Química y Ambiental (GIQA) de la Universidad Rey Juan Carlos, queda reflejada en el artículo de Bueno D. G. et al. (2026). Cu-MOF-74-derived electrocatalysts for the electrochemical reduction of 2-nitroaniline as a representative nitroaromatic pollutant [1], se ha diseñado un lazo tecnológico continuo simulado en Aspen Plus con un cierre de balance de materia del 100%. El proceso opera a 25 °C y 1atm, procesando un caudal de alimentación fresca de 33,75 kg/h de NB puro junto a un medio conductor de KCL 0,1 M (50 kg/h) y un lazo de recirculación orgánica de 4,57 kg/h. El reactor electroquímico, configurado como una arquitectura modular tipo prensa de filtros con un inventario de 100 kg de electrocatalizador distribuido en 40 placas bifásicas activas de 10 m² cada una, alcanza una intensidad de corriente de 43,56 kA y una potencia neta de 152 kW, operando con una conversión del 87,2%. La corriente orgánica efluente es purificada en una columna de destilación fraccionada de 28 etapas teóricas con una relación de reflujo de 1,39, logrando una producción final de anilina del 99% de pureza equivalente a 25,10 kg/h (200800 kg/año). El estudio económico basado en el método de factores de Lang arroja una inversión fija de 655000 € (factor de 3,06) y unos costes operativos de 199075 €/año. Bajo una tasa de corte del 10% en un horizonte de 25 años, el flujo de caja neto anualizado de 98311 € consolida la viabilidad financiera del proyecto con un VAN de +237000 € y una TIR del 13,55 %. Desde la perspectiva ambiental, el sistema elimina por completo el pasivo derivado de la disposición tradicional mediante inyección subterránea profunda en Louisiana, mitigando riesgos de contaminación por fugas en acuíferos y reduciendo de forma neta la huella de carbono del sector.