Síntesis de biodiésel mediante catálisis ácida heterogénea a partir de mezclas de aceite y ácidos grasos

Abstract

La finalidad de este trabajo de fin de carrera ha sido el estudio de diferentes catalizadores ácidos heterogéneos como HPA, Ta2O5, MoO3, Nb2O5, ZrO2 y WO3 en la síntesis de biodiesel mediante la esterificación y transesterificación de una mezcla preparada con triglicéridos y ácidos grasos, para poder reducir en los costes de producción de biodiesel. Se ha partido de artículos científicos que informan sobre la obtención de biodiesel a partir de aceites usados, siendo el primer trabajo que se ha hecho con catalizadores ácidos heterogéneos en el laboratorio del Departamento de Química aplicada de la Universidad Publica de Navarra. Se han caracterizado el área de los sólidos resultantes por adsorción de nitrógeno (BET), la acidez mediante la desorción a temperatura programada de NH3 , y finalmente se ha estudiado la actividad catalítica en dos diferentes reacciones de la transformación de triglicéridos y ácidos grasos a biodiesel. Las condiciones de la primera reacción fueron a presión atmosférica y a una temperatura baja, y en estas condiciones se probó el sólido HPA. Las condiciones de la segunda reacción han sido bajo presión de 30 bares y con temperaturas más elevadas; a estas condiciones se someten todos los catalizadores antes mencionados incluyendo el HPA. En las dos reacciones se utiliza una relación molar aceite/metanol 1:12, usando como cantidad de catalizador el 2% respecto al peso del la mezcla utilizada, y 5% en peso de ácidos grasos. El seguimiento de las reacciones se hace recogiendo muestras y analizándolas en un cromatógrafo de gases; también se determina la acidez del medio. Se ha observado que todos los sólidos tienen bajas superficies específicas, que son no porosos, que el sólido mas ácido es el HPA, seguido del MoO3 y que los únicos catalizadores que presentan actividad catalítica son el HPA y el MoO3. El HPA es mas ácido que el MoO3 porque tiene mayor número de puntos ácidos aunque el MoO3 presenta menor número de puntos ácidos pero con mayor fuerza ácida. Utilizando HPA a una temperatura de 60ºC de reacción , se da la esterificación muy rápida pero la transesterificación se da muy lenta. Con el HPA a una temperatura de reacción de 100ºC y presión de 30 bares, la transesterificación aumenta y la esterificación no sufre ningún cambio, mejorando la síntesis de biodiesel. El MoO3 tiene gran capacidad para actuar como catalizador en las reacciones de transesterificación y esterificación.