Catalizadores heterogéneos para la síntesis de biodiesel

Abstract

La síntesis de biodiesel a nivel industrial se lleva a cabo de forma mayoritaria por transeesterificación con un exceso de metanol de los triglicéridos que constituyen los aceites vegetales en presencia de catalizadores de tipo homogéneo. El empleo de catalizadores de tipo heterogéneo abre la posibilidad de recuperar y reutilizar el catalizador, simplificando las etapas de purificación y reduciendo los costes de operación y el impacto ambiental del proceso. En esta tesis se han investigado diversos tipos de sólidos como catalizadores para la síntesis de biodiesel por metanolisis de aceite de girasol refinado. Se comenzó considerando sales, óxidos e hidróxidos de metales alcalinos y alcalinotérreos, esencialmente Na, D, Ca y Mg que fueran poco solubles en metanol. En estos sólidos se encontró una actividad catalítica importante pero directamente relacionada con su solubilidad en el medio de reacción. También se estudiaron catalizadores de NaOH soportado obtenidos por impregnación de y-Al2O3 y SiO2 con posterior secado y calcinación. Se obtuvieron sólidos con buenas propiedades texturales que resultaron activos en la reacción, en especial los soportados sobre alúmina, pero también resultaron inestables, con un nivel de disolución de la fase activa de hasta el 5-10%. Otra familia de sólidos básicos que se ha estudiado han sido arcillas aniónicas del tipo hidrotalcitas Mg-Al, tanto comerciales como sintetizadas en el laboratorio. Estas arcillas han tenido que ser activadas por procesos de calcinación y rehidratación y han proporcionado resultados de actividad muy interesantes. Además se ha logrado su reutilización con una recuperación del 60-80% de la actividad inicial. Se han encontrado que la actividad catalítica no está directamente relacionada con la superficie específica de los sólidos sino con la fuerza básica de sus centros activos. Para llevar a cabo el estudio se ha puesto a punto un método analítico basado en la cromatografía por exclusión de tamaños o permeación en gel (SEC-GPC) que permite tratar muestras directamente extraídas del reactor y sometidas tan sólo a un simple pretratamiento de neutralización y dilución, lo que supone una gran ventaja frente a otros métodos cromáticos basados en GC y HPLC.