Obtención de compuestos químicos de interés a partir de fuentes renovables: (oxi)deshidratación de glicerina empleando nuevos sistemas catalíticos

Abstract

El consumo mundial de energía está aumentando día a día debido al incremento de la población y a la modernización. Los combustibles fósiles han sido históricamente la base sobre la que se han edificado las sucesivas revoluciones industriales y hoy día continúan siendo, a pesar de todo, el principal recurso energético de las sociedades industrializadas. En su combustión se produce CO2, considerado un gas de efecto invernadero perjudicial para el medio ambiente. Además, es un hecho, que tarde o temprano, estos recursos se agotarán. De ahí, que se considere una prioridad el estimular la investigación y la innovación en el proceso de transición hacia un sistema energético sostenible basado en el uso de fuentes de energía renovables. Aproximadamente el 80% de la energía total derivada de los combustibles fósiles se utiliza para el sector del transporte [1], por lo que el uso de biocombustibles líquidos como el biodiesel o el bioetanol sería una alternativa sostenible. El biodiesel es un biocarburante líquido producido a partir de aceites vegetales como la colza, el girasol o la soja, aunque puede obtenerse de prácticamente cualquier fuente de triglicéridos animal o vegetal. El proceso convencional de obtención de biodiesel es por transesterificación de triglicéridos con metanol y rinde como principal producto secundario glicerina (1,2,3-propanotriol), de tal manera que por cada tonelada de biodiesel producido se generan alrededor de 100 kg de glicerina. El uso tradicional, principalmente en la industria cosmética y en la industria farmacéutica, no podrá absorber toda la glicerina que se produzca, lo que supondrá la acumulación de un gran excedente y su consiguiente bajada de precio. De esta manera, la valorización de este producto a través de su transformación en compuestos químicos de interés supondría una disminución de los costes de producción de biodiesel [2]. Diferentes transformaciones catalizadas de la glicerina han sido estudiadas [3], una de las más investigadas ha sido la deshidratación a acroleína (propenal) [4]. Entre los usos más destacados de la acroleína está la producción de ácido acrílico (ácido propenoico). Este compuesto también puede obtenerse en un proceso de un solo paso a partir de glicerina, a través de la reacción de (oxi)deshidratación [5]. La obtención directa, o en una sola etapa, de ácido acrílico a partir de glicerina supondría una simplificación en su producción y una disminución de costes, para ello sería necesario el uso de sólidos con propiedades ácidas para la reacción de deshidratación de glicerina a acroleína y redox para la reacción de oxidación de acroleína a ácido acrílico. El objetivo principal de la Tesis Doctoral que se presenta es la investigación de nuevos sólidos que sirvan como catalizadores y/o soportes o matrices de óxidos metálicos o fosfatos metálicos, con capacidad redox, a fin de obtener catalizadores activos, más selectivos y estables para la reacción de (oxi)deshidratación de glicerina, en ausencia o en presencia de un agente oxidante benigno con el medioambiente, O2, para obtener compuestos orgánicos de interés, preferentemente, acroleína y/o ácido acrílico.