Desarrollo de catalizadores nano-estructurados para la sintesis de biodiesel

Abstract

En la actualidad, el uso del biodiesel se ve impulsado por la tendencia de sustituir los combustibles derivados del petróleo por otros de fuentes naturales más amigables con el medioambiente. Debido al uso del biodiesel y el alcohol como combustibles alternativos, se han incrementado las necesidades de producción. Por esta razón se hace necesario diseñar procesos más eficientes desde el punto de vista técnico, económico y ambiental. El biodiesel puede ser descrito como ésteres mono alquílicos de ácidos grasos de cadena larga, los cuales son el resultado de reacciones de esterificación y/o transesterificación de lípidos renovables tales como aceites vegetales o grasas animales con alcoholes. Las mismas pueden ser catalizadas utilizando catalizadores homogéneos o heterogéneos. En los últimos años se incrementó el estudio de la producción de catalizadores heterogéneos ácidos a partir de carbones sulfonados utilizados en la síntesis de biodiesel. Las principales ventajas de este tipo de catalizadores son que eliminan la formación de jabón, son fácilmente separables y logran buenas eficiencias catalíticas. Debido a la baja porosidad de algunos carbones, se producen problemas de difusión y baja generación de sitios activos durante el proceso de sulfonación. El desafío en esta tesis fue obtener carbones sintetizados a partir de distintas resinas y utilizando un secado convencional, de forma de realizar una posterior sulfonación y generar propiedades catalíticas en producción de biodiesel. Dichos carbones deberían tener una porosidad bien desarrollada, de manera de disminuir los problemas de transporte de masa y aumentar la generación de sitios activos durante el proceso de sulfonación. Para tal fin, se estudiaron diferentes métodos para producir carbones con tamaños de poros y volúmenes de micro y mesoporos altamente desarrollados. En los mismos, el uso de los surfactantes catiónicos (bromuro de cetiltrimetilamonio y cloruro de benzalconio) y polielectrolitos catiónicos (cloruro de polidialildimetilamonio) durante el proceso de gelificación y curado y posterior carbonización, logró el objetivo deseado. Los carbones sintetizados fueron sometidos a distintos procesos de sulfonación, siendo la técnica que emplea ácido sulfúrico concentrado la que generó mayor contenido de grupos sulfónicos y sitios ácidos más estables Los catalizadores obtenidos fueron evaluados y estudiados en reacciones de esterificación de ácido acético y oleico con etanol a distintas condiciones de reacción. También fueron evaluados en la reacción de transesterificación de aceite de girasol con etanol a condiciones variables de reacción. Los catalizadores obtenidos lograron eficiencias catalíticas iguales y en algunos casos superiores comparadas con otros catalizadores conocidos logrando el objetivo deseado