DERIVADOS DE BIOMASA PARA ADITIVAR DIESEL OBTENIDOS POR ETERIFICACIÓN DE 5-HMF CON ETANOL SOBRE ZIRCONIA/SBA-15

L. A. DOSSO; J. M. GRAU; E.S. ZAMBIAZZO

Córdoba

Otro; IV Reunión Interdisciplinaria de Tecnología y Procesos Químicos; 2018

IPQA CONICET-UNC

La obtención de biocombustibles de alta densidad energética (δe) a partir de residuos de la industria agrícola y forestal es de interés para el desarrollo de energías alternativas. La hidrólisis de biomasa lignocelulósica produce una solución de carbohidratos rica en glucosa (GL) que se convierte vía catalítica en 5-hidroximetil furfural (HMF) molécula clave de síntesis (Chatterjee et al., 2015). A partir de HMF se obtienen diferentes furanos que pueden ser utilizados como aditivos del diesel (Etoximetilfurano, EMF; δe: 8,7 kWh/L; índice cetano, IC: 62) (Imhof et al., 2009) o de naftas (2,5-Dimetlfurano, DMF; δe: 8,2 kWh/L; índice octano, RON: 119) (Rothamer and Jennings, 2012). La tecnología de transformación de GL a furanos requiere mejorar el catalizador, definir el medio de reacción apropiado en donde los productos sean estables y ajustar condiciones de reacción para minimizar el consumo de energía. El EMF se obtiene por eterificación de HMF con etanol en presencia de un catalizador ácido. Como se trata de procesar polímeros hidrolizados los problemas difusivos del reactivo pueden estar presentes por lo que se prefiere el uso de catalizadores sólidos mesoporosos. El medio de reacción también es fundamental. En agua el HMF se descompone rápidamente a ácido levulínico y huminas. Normalmente se utilizan fases orgánicas para su extracción en donde el HMF es estable, lo que encarece el proceso. Otra alternativa es el uso de un alcohol como medio de reacción. Si se utiliza un alcohol terciario el HMF será estable, (Lai and Zhang, 2011). Si se trata de un alcohol primario, en condiciones adecuadas se produce la eterificación del HMF dando EMF. El grado de avance de la reacción depende de la densidad de sitios ácidos de Lewis expuestos que posea el catalizador. La zirconia es un óxido que presenta acidez Lewis pero su área específica es bastante baja por lo que la cantidad de catalizador que debería utilizarse para lograr una conversión adecuada es excesiva. Una alternativa para aumentar el área y disminuir la masa de catalizador es incorporar zirconia (Z) a un material mesoporoso. La incorporación de superácidos en mesoporosos ya ha sido utilizada por otros autores y produce además la restructuración de sitios ácidos. Liu y col. (2014) utilizaron H3PW12O40 (PWH) sobre MCM-41 y Lanzafame et al. (2011) incorporaron ZrO2 en SBA-15. La causa de la sinergía entre los sitios ácidos del material incorporado y del soporte es aún un tema de debate. Por nuestra experiencia en síntesis de superácidos de zirconia promovida con SO4 (SZ) (Busto et al., 2011) hemos tomado esta alternativa para evaluar el material catalítico obtenido en la reacción de eterificación de HMF a EMF.