Transformación catalítica de glicerina en compuestos oxigenados para la formulación de combustibles de automoción
Fecha
2011-04
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Editor
Universidad Rey juan Carlos
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Resumen
La presente Tesis Doctoral se engloba dentro de la línea de investigación de
Producción de Biocombustibles que se viene desarrollando desde el año 2006 en el Grupo
de Ingeniería Química y Ambiental de la Escuela Superior de Ciencias Experimentales y
Tecnología de la Universidad Rey Juan Carlos. Además, la investigación llevada a cabo
también se encuentra relacionada con la síntesis, caracterización y aplicación catalítica de
materiales mesoestructurados funcionalizados con grupos sulfónicos que ha sido también
objeto de estudio en dicho grupo durante los últimos 10 años. Para su realización se ha
trabajado en colaboración con el Centro Tecnológico de Repsol (CTR, Móstoles) y la planta
de producción de biodiésel de ACCIONA (Caparroso, Navarra). La financiación de esta
investigación se ha realizado a través del proyecto PIIBE (¿Proyecto de Investigación para el
Impulso del Biodiésel en España¿), el cual está integrado en un programa CENIT
(¿Consorcios Estratégicos Nacionales en Investigación Técnica¿), que se ha desarrollado
durante el periodo 2006 ¿ 2009. Asimismo, dicho programa CENIT ha sido financiado por el
CDTI (¿Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial¿) y liderado por Repsol.
En los últimos años, los programas sobre fomento de biocombustibles han proliferado
por todo el mundo, para lograr seguridad energética, reducir las emisiones de gases de
efecto invernadero y mejorar la calidad del aire urbano. La producción de biodiésel en la
Unión Europea (UE) ha aumentado exponencialmente en los últimos años como
consecuencia de las elevadas inversiones aplicadas a este sector desde el año 2000. A pesar
de que el balance de masa varía ligeramente en función del cultivo vegetal empleado e
incluso de su ubicación, de manera general se pueden aceptar como valores medios que
por cada 100 Kg de biodiésel producido, se generan 11 Kg de glicerina cruda (aproximadamente 10 Kg si se refiere a glicerina purificada) como subproducto de la
reacción. En este contexto, se empezó a generar un gran excedente de glicerina desde el
inicio de la expansión de la industria del biodiésel y como resultado, el precio de la glicerina
empezó a disminuir tan rápido como las plantas de biodiésel a ser construidas. A la luz de
esta situación, existe una preocupación creciente y justificada sobre las posibilidades
futuras de la venta de la glicerina producida y surge la necesidad de dar salida al excedente
de glicerina generado para asegurar la viabilidad económica del proceso de producción de
biodiésel.
El desarrollo de tecnologías que impliquen la transformación de este subproducto en
compuestos que mejoren las propiedades del biodiésel constituye una vía de estudio de
gran valor técnico y comercial. Por ello, existen nuevas líneas de investigación que
persiguen la conversión de la glicerina, mediante reacciones con olefinas, aldehídos,
cetonas, ácidos o ésteres, en los correspondientes éteres, cetales, acetales y acetatos de
glicerina. Precisamente en este campo es donde se centra el presente trabajo de
investigación, encaminado a dar salida al excedente de glicerina mediante su
transformación en compuestos oxigenados aptos para ser utilizados en la formulación de
biodiésel o gasóleo de automoción.
Esta alternativa tiene un gran atractivo económico ya que revaloriza un subproducto
aumentando el rendimiento del proceso de transesterificación. Por otro lado, la
transformación de la glicerina para su aplicación en la industria de química fina requiere
una purificación previa de dicho subproducto, mientras que un proceso integrado de
producción de biodiésel y transformación de glicerina con menor grado de refinado
reduciría los costes de purificación de la misma. Además, también es importante indicar,
por una lado, la necesidad de alcanzar los objetivos propuestos en la UE por la Directiva
2009/28/CE (para el año 2020, un 10 % de la energía consumida en el transporte debe
proceder de fuentes renovables) y por otro, la creciente demanda que existe en la
actualidad de nuevos aditivos específicos para mejorar las propiedades del biodiésel que
sean biodegradables, no tóxicos y renovables, entre los que se encuentran los derivados de
la glicerina.
El objetivo principal de la presente Tesis Doctoral, es la transformación catalítica de la
glicerina con el objetivo de obtener compuestos oxigenados que puedan ser utilizados en la
formulación de combustibles de automoción. Con dicha finalidad se han seleccionado cinco
sistemas de reacción: eterificación de glicerina con isobuteno, esterificación de glicerina
con ácido acético, transesterificación de acetato de metilo con glicerina, acetalización de
glicerina con acetona y eterificación de glicerina con etanol.
Descripción
Tesis Doctotal leída en la Universidad Rey Juan Carlos en abril de 2011. Directores de la Tesis: Juan Antonio Melero Hernández y Gemma Vicente Crespo