Publicación: Valorización catalítica del biobutanol para la obtención de productos con aplicación industrial
Fecha
2022-10-10
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Universidad Nacional de Educación a Distancia (España). Facultad de Ciencias. Departamento de Química Inorgánica y Química Técnica
Resumen
El presente trabajo realizado trata sobre los diferentes sistemas catalíticos que tienen utilidad en la reacción de deshidratación intramolecular (para obtener butenos) e intermolecular (para obtener dibutil éter) del 1-butanol, con el fin de que estos productos puedan servir para ser aplicados a nivel industrial. Para ello, el primer punto del trabajo ha sido el de realizar un estado del arte de la situación energética global actual y conocer la alta dependencia que hay con los combustibles fósiles (los cuales tienen fecha de caducidad), siendo una alternativa a estos la biomasa, que además es una fuente renovable. Esta se utiliza como materia prima en las biorrefinerías, que se consideran la industria de aprovechamiento de biomasa para su conversión en biocombustibles, energía y bioproductos, Además de exhibir interesantes propiedades como biocombustible, el biobutanol también puede utilizarse como molécula plataforma; es decir, presenta propiedades para ser destinado a la producción de otros productos químicos de valor añadido, que hoy en día son petroquímicos. De entre estos procesos para obtener productos químicos, que en general requieren el uso de catalizadores ácidos, destacan las reacciones de deshidratación intramolecular e intermolecular, a partir de las cuales obtienen butenos y dibutil éter, respectivamente, con importantes aplicaciones en la industria. Tras analizar las reacciones de deshidratación del butanol y exponer los principales productos que se obtienen, el trabajo llega al punto más relevante, donde se ha llevado a cabo una revisión bibliográfica de los diferentes sistemas catalíticos que se emplean y se han encontrado en la literatura para ambas reacciones. Para el caso de la deshidratación intramolecular, se han estudiado las zeolitas, aluminosilicatos y polioxometalatos. Las zeolitas son una clase de aluminosilicatos cristalinos basados en un esqueleto aniónico rígido, con cavidades, canales y poros bien definidos. Estas son comúnmente las más usadas debido a su alta capacidad de intercambio iónico, estructura porosa, acidez y su selectividad a butenos. Entre las zeolitas, La zeolita HZSM-5 es la que más destaca, debido a que se considera la zeolita que muestra los mayores rendimientos hacia los butenos hasta la fecha. Los aluminosilicatos son cualquiera de una gran cantidad de minerales naturales o compuestos artificiales que contienen alúmina (Al2O3) y sílice (SiO2), que se convierten en una alternativa a las zeolitas debido a las limitaciones difusionales y la restringida accesibilidad cuando intervienen moléculas grandes que muestran. En el presente trabajo se han analizado los aluminosilicatos MCM-41 y SBA-15, los cuales, aunque sean ampliamente utilizados, no tienen el éxito que tienen las zeolitas. En cuanto a los polioxometalatos, estos son compuestos polinucleares formados por un heteropolianión que está constituido por oxígeno y un metal de transición, los cuales presentan una gran variedad de tamaño, composición y forma. Expresamente, el trabajo se centra en los heteropoliácidos (HPA) que se definen como los ácidos que forman los heteropolianiones cuando se conjugan con protones. La búsqueda obtuvo resultados interesantes, puesto que estos son una alternativa debido a sus atractivas propiedades de redox y acidez. Por otro lado, para la deshidratación intermolecular, la cual está favorecida a temperaturas más bajas que la intramolecular debido a que se requiere una energía de activación para que suceda, las resinas de intercambio iónico (Amberlitas) y polioxometalatos son los catalizadores más empleados. Las primeras tienen ciertas ventajas inherentes sobre los catalizadores ácidos y básicos convencionales, tales como su insolubilidad, las cuales las hacen compatibles con el medio ambiente, o el hecho de que se pueda separarse por filtración. Los segundos son atractivos debido a las características descritas en el párrafo anterior. Por último, el trabajo presenta las conclusiones más relevantes que se han identificado. Entre ellas destaca el uso de catalizadores ácidos para soportar la reacción y la relevancia que tiene la temperatura y el catalizador en favorecer la deshidratación intramolecular o intermolecular del butanol. Por último, todos los catalizadores que se han analizado muestran buenos resultados, destacando las zeolitas para la reacción de deshidratación intramolecular del butanol y las resinas de intercambio iónico y polioxometalatos en la deshidratación intermolecular
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No procede