Conversión catalítica de glicerol en compuestos oxigenados para su uso en combustibles y en la industria química

• Autores: Vannucci, Julián Agustín
• Año de publicación: 2020
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: documento de conferencia
• Materia: Ingeniería; Solketal; Glicerol; Zirconia sulfatada; Modelo cinético; Reactor batch; Glycerol; Sulfated zirconia; Batch reactor; Kinetic model
• Institución: Universidad Nacional de La Plata

El glicerol procedente de la industria del biodiesel, puede ser utilizado en el concepto de biorrefinería como materia prima para obtener productos de alto valor agregado a través de rutas químicas, bioquímicas o termoquímicas. Uno de los procesos de conversión de glicerol que ha ganado interés en los últimos años es la condensación para producir compuestos oxigenados. Particularmente, la condensación de glicerol con acetona en presencia de un catalizador ácido conduce a la formación de solketal, un cetal cíclico que se emplea como antidetonante en formulaciones de naftas, como solvente en la formulación de pesticidas y preparaciones farmacéuticas, y es utilizado en la síntesis de resinas poliésteres, poligliceroles y plastificantes, entre otros. El objetivo de la tesis es la síntesis de catalizadores ácidos que permitan el desarrollo de estos procesos industriales. Para esto se sintetizaron una serie de catalizadores ácidos por medio de la impregnación de óxido de zirconio con ácido sulfúrico 0,5M, y fueron caracterizados por DRX, titulación potenciométrica, adsorción-desorción de N2, FTIR con piridina y XPS para relacionar el efecto de la temperatura de calcinación sobre la densidad y fuerza de sitios ácidos generados sobre el material. Entre los catalizadores estudiados, el material impregnado y calcinado en aire a 400 °C con una relación molar S/Zr = 0,23 mostró ser el más activo debido a la mayor densidad y fuerza de sitios ácidos causados por la generación de nuevos sitios Brönsted. Este catalizador mostro una velocidad de reacción inicial de 0,0497 mol.min-1.g-1 permitiendo alcanzar una conversión del 80% en 1 hora de reacción a 40 °C (relación molar glicerol:acetona = 1:6). Al estudiar el desempeño del material en cuatro ciclos de reacción consecutivos, se pudo observar una disminución del 16% con respecto a su actividad inicial, y se demostró la estabilidad de las especies sulfato en la superficie (S/Zr ~ 0,2). Adicionalmente, se estudió la termodinámica y la cinética de la reacción junto con la influencia de algunas condiciones operativas como la relación molar de reactivos, y el contenido de agua en la mezcla reactiva. A partir de este estudio se determinó una entalpía molar y una energía libre estándar de ΔHº = -11,6 ± 1.1 kJ.mol-1 y ΔGº = 4,0 ± 0.1 kJ.mol-1. Teniendo en cuenta que la adsorción de agua en el catalizador no afecta el número de sitios ácidos disponible, se pudo desarrollar una expresión cinética pseudo-homogenea simple y se ajustó a los datos experimentales, obteniendo una energía de activación de 88,1 ± 8.9 kJ.mol-1.
Carrera: Doctorado en Ingeniería Tipo de beca: Doctoral Año de inicio de beca: 2018 Año de finalización de beca: 2023 Organismo: CONICET Apellido, Nombre del Director/a/e: Pompeo, Francisco Apellido, Nombre del Codirector/a/e: Nichio, Nora Tipo de investigación: Aplicada
Facultad de Ingeniería
Centro de Investigación y Desarrollo en Ciencias Aplicadas