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Materiales mesoporosos de sílice (sba-15) y carbón impregnados con hidróxidos de tetraalquilamonio utilizados para la obtención de biodiesel a partir de aceite usado

Medina Miranda, Erika Lorena (2015) Materiales mesoporosos de sílice (sba-15) y carbón impregnados con hidróxidos de tetraalquilamonio utilizados para la obtención de biodiesel a partir de aceite usado. Maestría thesis, Universidad Nacional de Colombia - Sede Bogotá.

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Resumen

El biodiesel es una fuente de combustible alternativa prometedora, es renovable, biodegradable, líquido fácilmente transportable, se puede utilizar en las redes de distribución actualmente en uso, con alto poder calorífico comparado con el diesel de petróleo, bajo contenido de azufre y aromáticos lo que se refleja en bajas emisiones, presenta un alto punto de inflamación, excelentes propiedades lubricantes, cualidades que lo califican como una alternativa energética a futuro, según (Kazemian, Turowec, Muhammad, & Sohrab, 2013), (Cherng-Yuan & Hung-Hui, 2012), (Chen, Mochizuki, Abe, Toba, & Yuji, 2013), (Popa, Sasca, Verdes, Barvinschi, & Holclajtner-Antunovic, 2014), (Rojas, Girón, & Torres, 2009), (Yun, Seng-Yang, Yan-ping, Li-bai, & He-you, 2009) entre otros. La producción industrial normal de biodiesel se realiza mediante la reacción de transesterificación de los triglicéridos presentes en los aceites vegetales o animales, por catálisis homogénea en presencia de ácidos o bases (CORTES MAR ´ ´IN & VELAZQUEZ, 2011). El ´ proceso conlleva dos aspectos inconvenientes, el primero debido a la presencia de ácidos grasos libres y agua en las materias primas de partida, los cuales reaccionan con los catalizadores formando jabones y el segundo tiene que ver con la separación de los productos finales, el biodiesel y la glicerina por la presencia de los jabones. En este trabajo se propone utilizar materiales mesoporosos de sílice y carbón, específicamente SBA-15 y carbón mesoporoso CMK-3, impregnados con hidróxidos de tetraalquilamonio para llevar a cabo la reacción de transesterificación de triacilglicéridos presentes en muestras de aceite usado de cocina. Estos catalizadores sólidos se plantean con el fin de superar los inconvenientes generados en el proceso descrito. Para ello, se prepararán en primer lugar la sílice y los carbones mesoestructurados que servirán de soporte para el anclaje de los hidróxidos de tetraalquilamonio. Estos materiales son caracterizados mediante técnicas de Difracción de rayos X (DRX), Área superficial BET, distribución de tamaño de poro BJH. Posteriormente, se someterá una muestra de aceites usados de cocina a catálisis heterogénea para lograr las reacciones de esterificación y transesterificación y obtener el biodiesel. Los resultados permitirán establecer una ruta alterna a la clásica que utiliza catálisis homogénea, y generar un proceso continuo en donde se reutilice el catalizador obtenido, para lo cual se determinará la eficiencia y selectividad, frente a la transformación de los aceites usados de cocina en biodiesel. Por lo tanto, se propone obtener un catalizador no contaminante y económico, con alta actividad y una buena estabilidad para la reacción de transesterificación., Abstract. Biodiesel is a promising alternative fuel source and it is renewable, biodegradable, easily transportable liquid, can be used in distribution networks currently in use, with high calorific value compared to petroleum diesel, low sulfur and aromatics which reflected in low emissions, it has a high flash point, excellent lubricating properties, features that qualify it as an alternative energy future, according to (Kazemian, Turowec, Muhammad & Sohrab, 2013), (Cherng-Yuan & Hung Fai , 2012), (Chen, Mochizuki, Abe, Toba, & Yuji, 2013), (Popa, Sasca, Green, Barvinschi, & Holclajtner-Antunovic, 2014), (Rojas Giron, & Torres, 2009), (Yun, Seng Yang, Yan-ping, Li-bai, & I-you, 2009) among others. Normal industrial production of biodiesel is made by transesterification reaction of triglycerides present in vegetable or animal oils by homogeneous catalysis in the presence of acids or bases (CORTES MARÍN & Velázquez, 2011). The process involves two disadvantages, the first due to the presence free fatty acid and water in the starting raw materials that react with the catalysts to form soaps and the second related to the separation of the end products as biodiesel and glycerin due to the presence of soaps. In this work we propose using mesoporous silica and carbon materials, specifically SBA-15 and CMK-3 mesoporous carbon impregnated with tetraalkylammonium hydroxides to carry out the transesterification reaction of triglycerides present in samples of waste cooking oil. These solid catalysts are raised in order to overcome the drawbacks generated in the process described. These materials will be prepared by first mesostructured silica and carbon as a support medium for anchoring tetraalkylammonium hydroxides. Then, they will be characterized by techniques of X-ray diffraction (XRD), BET surface area, pore size distribution BJH. Subsequently, waste cooking oil samples will be processed by heterogeneous catalysis to achieve esterification and transesterification reactions and to get the biodiesel fuel. The results will establish an alternative to the classic route using homogeneous catalysis, and generate a continuous process wherein the catalyst obtained, for which the efficiency and selectivity is determined, against the transformation of waste cooking oil into biodiesel. Therefore, it is proposed to obtain a clean and economic catalyst with high activity and good stability for the transesterification reaction.

Tipo de documento:Tesis/trabajos de grado - Thesis (Maestría)
Colaborador / Asesor:Guerrero Fajardo, Carlos Alberto
Información adicional:Magister en Ingeniería – Materiales y Procesos. Línea de Investigación: Química de Biocombustibles
Palabras clave:Materiales mesoporosos, Biodiesel, Aceite usado de cocina, Catálisis heterogénea, Biodiesel, Mesoporous materials, Waste cooking oil, Heterogeneous catalysis
Temática:5 Ciencias naturales y matemáticas / Science > 54 Química y ciencias afines / Chemistry
6 Tecnología (ciencias aplicadas) / Technology
6 Tecnología (ciencias aplicadas) / Technology > 66 Ingeniería química y Tecnologías relacionadas/ Chemical engineering
Unidad administrativa:Sede Bogotá > Facultad de Ingeniería > Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica > Ingeniería Mecatrónica
Código ID:12274
Enviado por : Erika Lorena Medina Miranda
Enviado el día :01 Agosto 2016 16:32
Ultima modificación:01 Agosto 2016 16:32
Ultima modificación:01 Agosto 2016 16:32
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