Análisis del comportamiento de catalizadores heterogéneos tipo zeolita (HZSM-5 y HBETA) en la transesterificación de aceite de soya modificado con ácidos grasos

Abstract

Nowadays a renewable source of energy is biomass and within this energetic alternative, biodiesel production from vegetable or animal oils is of great importance for the country. Biodiesel is produced by transesterification of triglycerides present in vegetable oils or animal fats, and is comprised of long chain alkyl esters of fatty acids, giving as a byproduct glycerin. Its properties such as viscosity, energy content, cetane number and phase change to certain conditions, make it similar to petroleum diesel. Small and large biodiesel producers generally use NaOH as catalyst. However, if oils to be treated contain 0.5% by weight or more of free fatty acids, and also contain residual water, a secondary reaction with the oil can occur, known as saponification, producing an emulsion difficult to purify. An interesting alternative for the production of biodiesel is the use of heterogeneous catalysis. This type of catalysts can produce high quality esters and glycerol, which can be separated without difficulty from the reaction mixture. Further, the catalyst can be recovered with physical processes such as centrifugation and filtration. In this thesis the acid conversion of commercial soybean oil enriched with 0.5 weight % of fatty acids (oleic and linoleic) using HZSM-5 and HBETA zeolites as catalysts was studied. From this analysis will be feasible to determine the probable reaction pathways during the catalytic conversion of the modified vegetable oil. The physicochemical properties of the catalysts were analyzed by X-ray diffraction (XRD), 27Al nuclear magnetic resonance and pyridine adsorption analyzed by FT-IR.

Una fuente renovable de energía importante en la actualidad es la biomasa y dentro de esta alternativa energética, la producción de biodiesel a partir de aceites vegetales o animales es de gran relevancia para el país. El biodiesel es un producto de la reacción de transesterificación de los triglicéridos de los aceites vegetales o de las grasas animales, y está conformado por largas cadenas de alquil-ésteres de ácidos grasos, dando como subproducto glicerina. Sus propiedades tales como viscosidad, contenido energético, número de cetano y cambio de fase a ciertas condiciones, lo hacen similar al diésel de petróleo. Pequeños y grandes productores de biodiesel generalmente usan NaOH como catalizador. Sin embargo, si los aceites a tratar contienen 0.5% en peso o más, de ácidos grasos libres, y además contienen residuos de agua, puede ocurrir una segunda reacción con el aceite conocida como saponificación, produciendo jabones y una emulsión difícil de purificar. Una alternativa interesante para la producción de biodiesel consiste en utilizar un catalizador heterogéneo. Este tipo de catalizadores producen ésteres y glicerol de alta calidad, que pueden ser separados sin mayor problema de la mezcla de reacción. Además, el catalizador se puede recuperar con procesos físicos como centrifugación y filtración. En esta tesis se estudió la conversión ácida de aceite de soya comercial enriquecido con un total de 0.5% de ácidos grasos (oleico y linoleico) utilizando zeolitas HZSM-5 y HBETA como catalizadores. Con este análisis será factible determinar las rutas probables de reacción durante la conversión catalítica de este aceite vegetal modificado. Las propiedades fisicoquímicas de los catalizadores se analizaron mediante difracción de rayos X (DRX), resonancia magnética nuclear de 27Al y adsorción de piridina analizada por FT-IR.