CATALIZADORES ÁCIDOS SÓLIDOS PARA LA ESTERIFICACIÓN Y LA FABRICACIÓN DE BIODIESEL A PARTIR DE SÍLICE MESOPOROSA Y CARBONES. EFECTO DE LA COMPOSICIÓN DE LA SUPERFICIE Y LA POROSIDAD DE LA MATRIZ

MILITELLO, MARÍA P.; BJÖRK, EMMA M.; TAMBORINI, LUCIANO H.; CONEO RODRIGUEZ, RUSBEL; ACEVEDO, DIEGO F.; MORENO, SERGIO; ODÉN, MAGNUS; BARBERO, CESAR A.

Córdoba

Congreso; VI Encuentro Argentino de Materia Blanda; 2016

FAMAF - Universidad Nacional de Córdoba (UNC)

La esterificación es un proceso importante en varias industrias, tales como farmacéutica, alimentos y biocombustibles. Encontrar una ruta económica y eficiente para la producción de biocombustibles es una de las tareas más importantes en estos días, sobre todo un proceso que sea ambientalmente amigable, con altos rendimientos y productividad. Existen diferentes tipos de catalizadores, tales como álcalis o ácidos minerales, que se pueden utilizar en el proceso de esterificación. Sin embargo, los álcalis tienen una velocidad de reacción más lenta en comparación con catalizadores ácidos, y producen jabón como un producto secundario, además de adsorber agua durante su almacenamiento, lo cual disminuye aún más el rendimiento catalítico. Los ácidos tales como H2SO4 y HCl se han utilizado también como catalizadores homogéneos, pero a pesar de que son más eficientes tienen grandes inconvenientes tales como la corrosión de equipos, residuos tóxicos y corrosivos, y las dificultades en la separación de los productos. Para superar estos problemas se han desarrollado catalizadores heterogéneos con grupos de ácido sulfónico en diferentes matrices.Por un lado, la sílice mesoporosa con poros cilíndricos, tales como SBA-15, se ha utilizado como matriz para varios catalizadores, principalmente, debido a la flexibilidad en su síntesis, que permite variar el tamaño y la estructura de poros y la morfología de la partícula. Sin embargo, la tasa de transesterificación disminuye con el aumento de la longitud de cadenas alquílicas. Para mejorar el rendimiento de los catalizadores a base de sílice, se pueden incorporar grupos orgánicos sobre la superficie de sílice junto con los grupos sulfónicos. Una alternativa es la infiltración del material para formar una capa fina de carbono en la superficie de los poros en la sílice mesoporosa, obteniendo el material CMK-5. CMK-5 es naturalmente hidrófobo, pero cuando está funcionalizado con grupos de ácido sulfónico se convierte en altamente hidrófilo. Este catalizador, por lo tanto se puede considerar como un sustrato hidrófobo con grupos funcionales hidrófilos y se ha demostrado ser un catalizador estable y activo en la esterificación.Otros materiales mesoporosos ordenados utilizados como catalizadores para la esterificación y transesterificación son resinas y carbones sulfonados. Se ha demostrado que los carbones porosos sintetizados en una reacción sol-gel con resorcinol y formaldehído, después de un procedimiento de sulfonación, presenta un excelente rendimiento en producción de biodiesel.En el presente estudio, se presentan varios catalizadores basados en estructuras mesoporosas sulfonadas. La mayoría de ellos están basados en sílice mesoporosa SBA-15. Las matrices fueron sulfonadas ya sea durante la síntesis, o infiltradas con carbono utilizando dos métodos diferentes. Además se probaron catalizadores comerciales y de carbono porosos de forma de comparar su funcionamiento. El efecto de la porosidad y la hidrofilicidad son estudiados. Los materiales se ensayaron como catalizadores para la esterificación de Fischer de ácido acético y etanol, así como la producción de biodiesel con aceite de girasol comercial con etanol. El estudio muestra la importancia crucial de la elección de la matriz correcta para el grupo catalítico, y cómo la estructura de poros e hidrofilicidad afectan al rendimiento del catalizador.