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Energías Alternativas
 
 
 
Procesos catalíticos de conversión de biomasa a productos aplicados en industrias químicas y combustibles renovables

Procesos catalíticos de conversión de biomasa a productos aplicados en industrias químicas y combustibles renovables

Responsable: Dra. Nora N. Nichio

Co-responsables: Dr. Gerardo F. Santori, Dr. Francisco Pompeo

 

 

Colaboradores no pertenecientes a CINDECA: Dr. Alberto Scian (CETMIC), Dra. Delia Gazzoli (Universidad de Roma), Dr. José M. Ramallo López y Dr. Martín Mizrahi (INIFTA)

 

Objetivos:

 

En los últimos años se han dictado a nivel nacional una serie de leyes y normativas (algunas de ellas: Ley 26.093/06, Ley Nº 26.190/06 y Ley Nº 26334/08) tendientes a lograr el afianzamiento y crecimiento de los biocombustibles. Este marco legal ha dado un fuerte impulso a la producción de biodiesel y bioetanol. Los procesos involucrados producen cantidades importantes de subproductos, los cuales pueden constituir materias primas de excelente calidad para su transformación en productos de mayor valor agregado. Algunos productos derivados de la biomasa, como etanol, etilenglicol, glicerol, furfural, sorbitol, pueden ser transformados a productos con fines energéticos a partir de reacciones como craqueo o deoxigenaciones para producir compuestos mejoradores del índice de octano en biocombustibles, o pueden transformarse en productos de interés para la industria química a partir de reacciones como hidrogenólisis, oxidación, deshidratación, eterificación, etc.

Esta línea de trabajo tiene como objetivo general el estudio de reacciones catalíticas de compuestos provenientes de biomasa para obtener productos que puedan derivarse a biocombustibles e insumos de la industria química. Se propone determinar, a partir de estudios experimentales, la formulación del catalizador y las condiciones operativas de los procesos de modo de minimizar los riesgos tecnológicos, ambientales y energéticos.

Además, la formación y capacitación que se logre en esta área de conocimiento posibilita la adecuada preparación de especialistas en una temática estratégica en el desarrollo de nuestro país.

 

Metas alcanzadas:

 

La biomasa es una fuente rica en compuestos que poseen múltiples funcionalidades. Entre estos compuestos se destacan los denominados compuestos de partida (“platform molecules” o “building blocks”), cuya cantidad y calidad de grupos funcionales orgánicos, como son los grupos carbonilo, carboxilo, hidroxilo, dobles enlaces, etc., les confieren una gran versatilidad para ser sometidos a diferentes transformaciones químicas para la obtención de compuestos químicos de alto valor agregado. Entre los compuestos de mayor potencial a estudiar en los próximos años se encuentran varios ácidos carboxílicos, azúcares y alcoholes, entre los cuales se destaca el sorbitol. Actualmente, el sorbitol se produce a nivel industrial mediante la hidrogenación catalítica de soluciones de glucosa, en una reacción exotérmica que se realiza a alta presión y temperatura.

El propilenglicol (1,2-propanodiol) derivado de la industria petroquímica posee un alto valor agregado debido a su uso como monómero para la obtención de polímeros, resinas de poliésteres, anticongelantes, antiespumantes y solventes entre otros.

Con el objetivo de obtener biopropilenglicol a partir de sorbitol, se utilizó un catalizador de Ni/CeO2-ZrO2-α-Al2O3. La reacción fue llevada a cabo en un reactor discontinuo a 250ºC, el rango de presiones de trabajo fue de 5 a 30 bar, en atmosfera de hidrógeno y/o nitrógeno. Se estudió como la presión parcial de los reactivos afecta a la distribución de productos. Los resultados obtenidos mostraron que los productos principales obtenidos fueron compuestos de dos y tres carbonos, entre los que se destacan metanol, etanol, acetol, etilenglicol y propilenglicol, siendo estos dos últimos los mayoritarios.

Sin embargo, una de las mayores dificultades que presentan los catalizadores en esta reacción es la poca estabilidad de su estructura frente a las severas condiciones hidrotérmicas. El desarrollo de materiales meso y nanoporosos de base carbonosa tienen un gran potencial tecnológico para ser aplicados en este tipo de reacciones. Hemos preparado un soporte de base carbonosa SiO2-C a partir de la cogelificación de resinas fenólicas y TEOS que resultó estable.

Además, se continuó con el estudio de reacción en fase líquida (APH y APR) utilizando glicerol. En esta línea se estudiaron catalizadores de Pt, Ni y bimetálicos de Pt-Ni soportados sobre Ce-Zr-α-Al2O3. El producto en fase líquida contiene aproximadamente un 50% de Propilenglicol (PG), lo que resulta de interés si se considera que PG  tiene un valor comercial superior al glicerol. Estudiamos la reacción de hidrogenólisis del glicerol (APH) bajo condiciones leves de operación, baja presión y temperatura de reacción.

 

 
 
 
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