Purificación de glicerol crudo y sus usos en catálisis

AGUZÍN, F.; BEDOGNI, G.; OKULIK NORA; PADRÓ, C.

Ciudad Autónoma de Buenos Aires

Congreso; VIII CONGRESO ARGENTINO DE INGENIERÍA QUÍMICA; 2015

Congreso Argentino de Ingeniería Química. Asociación Argentina de Ingenieros Químicos

La creciente producción de biodiesel a partir de aceites vegetales para cumplimentar con la ley 26.093 de biocombustibles y a la vez satisfacer el consumo local de gran parte del sector productor-agrícola, ha impulsado un importante desarrollo industrial en la región NEA. En la producción de este biocombustible se obtiene aproximadamente un 10%p de glicerina (glicerol, 1,2,3-propanotriol), la cual cuenta con impurezas, (principalmente ácidos grasos y metóxido empleado en la reacción de obtención). Debido a la cantidad de glicerol generado como subproducto, resulta conveniente o atractivo el desarrollo de métodos de purificación que permitan lograr una calidad adecuada, ya sea para su comercialización como producto final o como materia prima para otros procesos. Este trabajo forma parte de un proyecto dirigido a desarrollar un procedimiento accesible de purificación de glicerina cruda, adecuado a las características definidas por el proceso de obtención de biodiesel de la zona, y evaluar diferentes alternativas de utilización en procesos que le otorguen mayor valor agregado, entre ellos el de su transformación química en derivados acetilados (mono-, di- y tri-acetilglicerol). Por ello el objetivo de este trabajo comprende la optimización del proceso de purificación (mejorando los rendimientos de las separaciones fisicoquímicas) para conseguir glicerol con las propiedades demandadas por la reacción de acetilación.Las muestras de glicerol crudo (con una concentración en peso cercana al 50%), de aspecto brillante y color marrón oscuro, provenientes de la obtención de biodiesel a partir de aceite de girasol, fueron suministradas por una planta de producción local. Entre los procesos de purificación se optó por la utilización de ácidos minerales, específicamente ácido fosfórico dado que se producen sales que podrían utilizarse como fertilizante.El proceso consta en su etapa inicial de una acidificación del glicerol crudo (hasta pH de 2.5) usando ácido fosfórico, lo que permite extraer, por decantación, los ácidos grasos libres (fase superior) y algunos iones metálicos (principalmente Na+ y K+) en forma de sales (fase inferior). La fase de glicerol (intermedia) y la inferior se recogen juntas, recurriendo a la centrifugación como la operación de separación más efectiva que permita recuperar parte de la fase de glicerol retenida en las sales formadas. En la siguiente etapa se lleva a pH neutro la fase de glicerol para eliminar los aniones fosfatos y ácidos grasos disueltos que mediante evaporación se insolubilizan y precipitan. Nuevamente se recurre a la centrifugación para lograr una mayor separación y evitar la absorción de humedad. La fase con glicerol se somete a extracción con etanol para eliminar los restos solubles de sales y material orgánico que no es glicerol (Materia Orgánica No Glicerol, MONG), que se insolubilizan permitiendo su separación por centrifugación. Una posterior evaporación del etanol permite tanto su recuperación como la de glicerol. En esta instancia es posible obtener glicerol con una pureza superior al 93%. Como última etapa se realiza una decoloración con carbón activado, elevando la pureza al 95%. La mezcla resultante se separa por filtración en centrifuga para evitar la absorción de humedad y reducir los tiempos de filtrado. Las muestras finales de glicerol purificado y decolorado poseen, en promedio, una pureza del 95%, un 3% de humedad y un 2% de sales; exhibiendo un aspecto cristalino con una leve coloración ámbar.Tanto el glicerol crudo como el purificado fueron caracterizados según el contenido de sales (ISO 2098-1972), el contenido de agua (ISO 2098-1972, mediante titulación Karl- Fisher), el contenido de glicerol (evaluado por cromatografía gaseosa) y el pH (pH-metro 3310 WTW).Las reacciones de esterificación con ácido acético se realizaron en un reactor por lotes, utilizando como catalizador la resina ácida Amberlyst 36. Se realizaron corridas con el glicerol purificado y con glicerol comercial, para comparación. En ambos casos se lograron conversiones de glicerol superiores al 95% luego de 4 horas de reacción. Si bien el rendimiento de los productos mono, di y triacetilados aumenta con el tiempo de reacción en ambos casos, los rendimientos son menores cuando se utiliza glicerol purificado. Este hecho puede ser atribuible a las impurezas que aún posee el glicerol purificado y que podrían interactuar con el catalizador. No obstante, los resultados obtenidos se consideran aceptables y, aunque requiere de ulteriores modificaciones, el método desarrollado posibilita la obtención de glicerol purificado con las características que satisfacen los requerimientos para su transformación química.