Optimización del proceso de obtención de biocombustibles que integran la glicerina en forma de monoglicerido mediante catálisis heterogenea

Abstract

Los elevados precios de los combustibles derivados del petróleo, y la certeza de su carácter finito, están ocasionando una intensificación en la investigación tanto de nuevos métodos de producción de biocombustibles, como en la optimización de los métodos ya existentes para la producción de combustibles de origen no fósil. Actualmente, para la producción de biodiesel se emplean de forma generalizada catalizadores en fase homogénea, como NaOH o KOH. Estos procesos que utilizan catálisis homogénea presentan todos los inconvenientes intrínsecos de la catálisis homogénea, y además, generan sales y glicerina de baja calidad como subproducto. Una de las posibles soluciones a este problema y objetivo principal de esta tesis doctoral, es la producción de un nuevo tipo de biodiesel, denominado Ecodiesel, que integre la glicerina en forma de monoglicérido. De esta forma se evita el problema de la obtención de glicerina y se incrementa asimismo el rendimiento atómico del proceso, ya que toda la materia prima reaccionante se transforma en biocombustible. La utilización, tanto de lipasas 1,3-selectivas inmovilizadas, y de catalizadores heterogéneos alcalinos como el CaO o el KF soportado, controlando cinéticamente la reacción, permiten llevar a cabo la reacción de transesterificación de un mol de triglicérido (TG) con etanol absoluto (para la lipasa) o metanol (para los catalizadores heterogéneos), obteniendo dos moles de éster etílico o metílico de ácidos grasos (biodiesel) y un mol de monoglicérido (MG), evitándose así la obtención de glicerina. En la actualidad, la glicerina se gestiona prácticamente como un residuo, que además puede ocasionar graves problemas en los motores, si no ha sido eliminada totalmente de la mezcla empleada como biocombustible. Por lo que, la aplicación de éste método simplificaría enormemente el proceso de producción, ahorrando el gran consumo de agua necesario para eliminar la glicerina, tal como se produce con la utilización del método estándar.

The high prices of petroleum fuels are causing an increase of research about new methods to produce biofuels, such as optimization of the process with non-fossil fuel methods. Currently, to produce biodiesel is generally employed in homogeneous phase catalyst such as NaOH or KOH. These homogeneous catalysis processes using generate low quality glycerol by-product. One of the possible solutions to this problem and main objective of this thesis is the production of a new type of biodiesel, called Ecodiesel, which integrates glycerol as monoglyceride. Thus, this method avoids obtaining glycerol and also increases atomic performance of the process since all raw materials are transformed into biofuel reaction. The use of 1,3-selective immobilized lipase under optimal conditions, and heterogeneous catalysts kinetically controlling the reaction, allows carrying out the transesterification reaction of one mole of triglyceride (TG) with absolute ethanol (using lipase) or methanol (using heterogeneous catalysts), obtaining two moles of FAEE or FAME (biodiesel) and one mole of the monoglyceride (MG), thus avoiding the production of glycerol. Nowadays, the glycerol is considered practically like a residue, which can also cause serious engine problems if not removed entirely from the mixture used as biofuel. So, the application of this novel method greatly simplify the production process, saving the large consumption of water required to remove glycerin, such as occurs with the use of the standard method.