Est. Coscio, Esteban Emiliano, (estebancoscio@gmail.com)I, Dra. Zanuttini, Maria Soledad (szanuttini@fiq.unl.edu.ar)I.
IInstituto de Investigaciones en Catálisis y Petroquímica (INCAPE). Universidad Nacional del Litoral. Santa Fe, Argentina.
OBJETIVO
El objetivo principal es estudiar el proceso catalítico de hidroxialquilación/alquilación de furfural (FAL) y 2 metilfurano (2-MF) para la obtención de precursores oxigenados de alto número de carbonos, paso previo a la obtención de biocombustibles de aviación (parafinas ramificadas C12-C15). Se pretende evaluar el efecto de las propiedades del catalizador seleccionado en la conversión y la selectividad y determinar las condiciones óptimas de reacción para maximizar el rendimiento al producto deseado.
METODOLOGÍA
El catalizador elegido es una sílice mesoporosa KIT-6 modificada con grupos propilsulfónicos
ácidos. El proceso propuesto para la evaluación del catalizador es la hidroxialquilación/alquilación de FAL y 2-MF. La reacción se lleva a cabo en un reactor batch de vidrio de 20mL cerrado y sellado, dentro de un baño térmico con agitación a temperatura constante y presión cercana a la atmosférica. Finalizada la reacción, se lleva a temperaturas inferiores a 4°C, se lleva a centrifugado para separar el catalizador y se diluye con acetonitrilo 1:250. La muestra se conserva a -18°C. Las variables operativas a estudiar son la temperatura (entre 50 a 70°C), tiempo (0,5h a 3h), relación 2-MF/FAL y cantidad de sitios ácidos en relación con la cantidad de FAL (AS/FAL). Todas las muestras son analizadas mediante cromatografía gaseosa con un detector de llama.
RESULTADOS
En la Figura 2A, Se observa que la cinética de la reacción se ve favorecida por el aumento de la temperatura, en donde el punto de temperatura óptimo se encuentra entre los 60 y 65°C. En valores superiores a los 65°C, el reactor trabaja en el punto de ebullición del 2-MF, por lo que una fracción de este sistema se encuentra en fase vapor y se observa una disminución en la conversión. Por otro lado, en la Figura 2B, la conversión del producto deseado aumenta con el tiempo, manteniendo la selectividad constante. A elevados tiempos de reacción, la selectividad del dímero y de los livianos y pesados disminuye. En la Figura 2C se observa que, a las condiciones de reacción, la condición óptima es la estequiométrica. El incremento en la relación de reactivos disminuye la selectividad del producto deseado y aumenta la selectividad del dímero y la de los productos livianos y pesados. La Figura 2D muestra los resultados de los test de reacción en función de la proporción de SA/FAL. El exceso de catalizador conduce a mayores conversiones, observando una selectividad máxima del 97%.
CONCLUSIÓN
La sílice mesoporosa KIT-6 modificada con grupos propilsulfónicos es un catalizador muy activo y selectivo en la producción del precursor de biocombustible de aviación C15 a partir del acoplamiento C-C a bajas temperaturas, en condiciones simples de reacción y libre de solvente.
En futuras experiencias, se evaluará la capacidad de reciclo y la preparación del mismo catalizador con adición de grupos funcionales reductores de la hidrofilicidad que podrían mejorar el desempeño en reacción de estos catalizadores.
