Oxidación selectiva de glicerol en medio acuoso empleando catalizadores metálicos soportados sobre CeO2

BIANCHI, G.S.; MEYER, C.I.; DUARTE, H.A.; MARCHI, A.J.; REGENHARDT, S.A.

Buenos Aires

Congreso; WCCE11 - 11th WORLD CONGRESS OF CHEMICAL ENGINEERING; 2023

Asociación Argentina de Ingenieros Químicos

Argentina ofrece múltiples oportunidades para el desarrollo de la bioeconomía local y dispone de una amplia producción de biomasa. Esto constituye un buen punto de partida para el desarrollo de nuevas tecnologías y cadenas de valor. Las oportunidades más importantes estarían en la región centro pampeana, donde la confluencia de cantidad/calidad de recursos e infraestructura es más evidente y donde existen desarrollos para la agregación de valor en las cadenas agroindustriales y los biocombustibles. Por lo expuesto es que se pretende obtener productos de mayor valor agregado utilizando como materia prima el glicerol, subproducto de la elaboración de biodiesel a partir de soja.En este trabajo se investigó la oxidación acuosa de glicerol (GLY) empleando catalizadores de Cu(8%)/CeO2, Pd(2%)/CeO2, Au(2%)/CeO2 y Au(2%)/TiO2 a 100oC, 5 bar de presión de O2 y diferentes concentraciones iniciales de GLY. Los catalizadores fueron preparados por el método de precipitación-deposición a pH controlado, y caracterizados por microscopia electrónica de transmisión y barrido de campo oscuro (HAADF-STEM) y por ionización de plasma acoplado inductivamente (ICP). Durante la reacción se observaron varios productos siendo los mayoritarios el ácido láctico (LA) y el ácido glicérico (GLA). Los catalizadores Pd(2%)/CeO2 y Au(2%)/CeO2 resultaron más activos que Cu(8%)/CeO2 y Au(2%)/TiO2 en las condiciones de reacción usadas. El catalizador Pd(2%)/CeO2 mostró una alta selectividad inicial hacia LA que disminuyó rápidamente al aumentar la conversión de GLY, siendo este efecto debido a una probable oxidación superficial del Pd. En cambio, el Au(2%)/CeO2 resultó inicialmente menos selectivo hacia LA, pero con el avance de la reacción la selectividad a este producto fue aumentando. En ambos catalizadores, se observó que la selectividad hacia LA fue mayor cuando la concentración inicial de GLY fue más alta. Además, los rendimientos finales en el producto deseado, LA, fueron mayores con Au(2%)/CeO2 que con Pd(2%)/CeO2. A partir de estos resultados se estudió el desempeño de estos dos catalizadores a distintas temperaturas (40°C, 60°C, 80°C y 100°C). A mayor temperatura se obtuvieron mayores concentraciones de LA, no ocurriendo lo mismo con el GLA, cuya concentración disminuyó con el incremento de la temperatura. Esto puede deberse a que la temperatura favorece la ruta de reacción que forma el LA por sobre aquella que lleva a la formación de GLA [1]. También se estudió la influencia de la relación molar R=Glicerol/NaOH sobre el desempeño catalítico. En el caso de Au/CeO2 se observó que para R=4, se favorece la formación de LA mientras que para el Pd/CeO2 las diferencias observadas fueron muy bajas. A partir de los resultados obtenidos con los catalizadores monometálicos, se estudió también el desempeño de un catalizador bimetálico Au(1,85%)Pd(0,15%)/CeO2. Se observó que la actividad de este fue mejor que con los monometálicos, alcanzándose el 100% de conversión en un menor tiempo: 180 min. Sin embargo, no hubo grandes diferencias en los rendimientos de LA y GLA. La presencia de una base fuerte en el medio de reacción es importante para favorecer la formación de LA, sin embargo, desarrollar un catalizador que permita disminuir la concentración de NaOH sería deseable pensando en el escalado de este proceso catalítico.