top of page

La producción de biodiesel se puede acelerar con un nuevo tipo de catalizador



La producción más sostenible de biodiesel ha sido ampliamente estudiada en diferentes frentes de investigación. Un estudio publicado en la revista ACS Applied Nano Materials arrojó resultados prometedores al aplicar nitruros de carbono como catalizadores de la reacción que transforma los aceites vegetales en biocombustible.

El biodiesel es una de las alternativas al uso de combustibles fósiles y puede producirse mediante diferentes procesos, como la transesterificación, el craqueo térmico o la pirólisis y microemulsión. La transesterificación es la más común, ya que es eficiente y más fácilmente controlable. En este método de producción, los triglicéridos del aceite vegetal reaccionan con un alcohol en presencia de un catalizador.

En el trabajo se probaron siete tipos diferentes de nanomateriales a base de nitruro de carbono, caracterizados mediante diversas técnicas, para verificar sus propiedades estructurales y morfológicas. Las pruebas catalíticas verificaron la efectividad de la transesterificación del aceite de canola para la producción de biodiesel, una reacción que puede ocurrir sin un catalizador, pero que tanto la calidad del biodiesel producido como el tiempo de reacción mejoran con el uso de estos agentes.

“Modificamos una serie de nitruros de carbono y descubrimos una correlación entre el número de sitios básicos y su actividad para la reacción de transesterificación. Demostramos que actúan como catalizadores básicos, mecanismo aún poco comprendido para estos materiales”, detalla Ivo Freitas Teixeira, profesor del Departamento de Química de la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar) y uno de los autores del artículo. .

El estudio también involucró a la Universidad Federal de Minas Gerais (UFMG) y al Instituto Max Planck, en Alemania, y contó con el apoyo de la FAPESP tanto para la adquisición de equipamiento como para el apoyo a Teixeira como Joven Investigador. “Nuestro grupo lleva algunos años investigando estos materiales y hemos desarrollado métodos para modular su superficie, con el fin de permitirles comportarse como catalizadores ácidos o básicos. Los catalizadores ácidos y básicos tienen una serie de aplicaciones, incluido el uso en la reacción para producir biodiesel a partir de aceites vegetales”, explica Teixeira.


Pruebas y evaluaciones


Se evaluaron múltiples parámetros de reacción para determinar las condiciones ideales y la cantidad requerida de catalizador para obtener la mayor conversión de biodiesel posible. Finalmente, el uso de LiK-PHI (nitruro de carbono con cationes de litio y potasio) mostró el mejor desempeño, con un rendimiento del 94% en la transesterificación del aceite de canola.

Teixeira señala que, en la mayoría de los casos, la reacción de conversión de aceites vegetales en biodiesel utiliza hidróxido de sodio como catalizador básico, pero, al ser homogéneo, no se recupera al final de la reacción y aún requiere un paso de ajuste del pH. La sustitución del hidróxido de sodio por un catalizador heterogéneo, es decir, que no se solubiliza en el medio, evita la fase de ajuste del pH, además de permitir su recuperación para su reutilización. Esto reduce el costo de producir biodiesel. Además, estos materiales a base de nitruro de carbono están compuestos esencialmente de carbono y nitrógeno, que también son económicos.

“Aunque aún es muy preliminar, nuestro trabajo ha demostrado que los nitruros de carbono tienen un gran potencial para ser aplicados como catalizadores en la producción de biodiesel. Como estos materiales son sólidos y no se solubilizan en las condiciones de reacción, aplicando una simple centrifugación pudimos separarlos al final de la reacción y reutilizarlos. Además, el biodiesel obtenido estuvo dentro de las especificaciones requeridas, no requiriendo ningún post-tratamiento como, por ejemplo, ajuste de pH. Creemos que, en el futuro, la sustitución de catalizadores homogéneos por catalizadores heterogéneos puede simplificar el proceso de producción de biodiesel y reducir costos”, detalla Teixeira.

El trabajo allana el camino para explorar el rendimiento de diferentes materiales para una producción de combustible más sostenible y eficiente. Sin embargo, una advertencia es que, aunque no existe un alto costo asociado con la producción del catalizador en un entorno de laboratorio, a escala industrial puede haber mayores costos. Por tanto, el grupo reconoce la necesidad de trabajar más en la viabilidad técnica y económica.

Commenti


bottom of page