Catalizadores Heterogéneos Modernos Para La Producción de Biodiesel Una Revisión Integral...
47
Renovables y Sostenibles Energy Reviews Volumen 15, Número 9 , diciembre de 2011, páginas 4378 a 4399 Catalizadores heterogéneos modernos para la producción de biodiesel: Una revisión integral AP Singh Chouhan , AK Sarma , Instituto Nacional de Sardar Singh Swaran de Energías Renovables, a 12 Km de piedra, Jalandhar-Kapurthala Road, Wadala Kalan, Kapurthala, Punjab 144601, India Recibido el 5 de abril de 2011, Accepted 5 julio de 2011, disponible en línea 22 de septiembre 2011 Mostrar menos doi: 10.1016 / j.rser.2011.07.112 Obtener los derechos y contenidos Abstracto Subidas empinadas de los precios del petróleo y la creciente demanda de productos derivados del petróleo obliga a la sociedad científica de pensar por los combustibles alternativos renovables como el biodiesel. La producción de biodiesel se lleva a cabo generalmente a través del proceso de reacción de transesterificación. La reacción se facilita con un catalizador adecuado, ya sea homogéneo o heterogéneo. La selección de catalizador apropiado depende de la cantidad de ácidos grasos libres en el aceite. Catalizador heterogéneo proporciona una alta actividad, alta selectividad, propiedades de alta tolerancia al agua y estas propiedades depende de la cantidad y los puntos fuertes de ácido activo o sitios básicos. Catalizador básico se puede subdividir en función del tipo de óxidos de metales y sus derivados.Del mismo modo, catalizador ácido se puede subdividir en función de sus sitios ácidos activos. Las nuevas variedades de catalizador mixto también están disponibles en la literatura. También se revisan Catalizador generada a partir de biorresiduos y otros biocatalizadores que son de naturaleza heterogénea y ampliamente reportado en la literatura. Esta revisión se centró sobre la reciente invención y el uso del ácido heterogéneo, base y biocatalizadores para la producción de biodiesel y su adecuación para la aplicación industrial.
-
Upload
miguel-angel-sanabria-reyes -
Category
Documents
-
view
15 -
download
0
description
Biodiesel de segunda generacion
Transcript of Catalizadores Heterogéneos Modernos Para La Producción de Biodiesel Una Revisión Integral...
Renovables y Sostenibles Energy ReviewsVolumen 15, Número 9 , diciembre de 2011, páginas 4378 a 4399
Catalizadores heterogéneos modernos para la producción de biodiesel: Una revisión integral
AP Singh Chouhan ,
AK Sarma ,
Instituto Nacional de Sardar Singh Swaran de Energías Renovables, a 12 Km de piedra, Jalandhar-
Kapurthala Road, Wadala Kalan, Kapurthala, Punjab 144601, India
Recibido el 5 de abril de 2011, Accepted 5 julio de 2011, disponible en línea 22 de
septiembre 2011
Mostrar menos
doi: 10.1016 / j.rser.2011.07.112
Obtener los derechos y contenidos
Abstracto
Subidas empinadas de los precios del petróleo y la creciente demanda de productos
derivados del petróleo obliga a la sociedad científica de pensar por los combustibles
alternativos renovables como el biodiesel. La producción de biodiesel se lleva a
cabo generalmente a través del proceso de reacción de transesterificación. La
reacción se facilita con un catalizador adecuado, ya sea homogéneo o
heterogéneo. La selección de catalizador apropiado depende de la cantidad de
ácidos grasos libres en el aceite. Catalizador heterogéneo proporciona una alta
actividad, alta selectividad, propiedades de alta tolerancia al agua y estas
propiedades depende de la cantidad y los puntos fuertes de ácido activo o sitios
básicos. Catalizador básico se puede subdividir en función del tipo de óxidos de
metales y sus derivados.Del mismo modo, catalizador ácido se puede subdividir en
función de sus sitios ácidos activos. Las nuevas variedades de catalizador mixto
también están disponibles en la literatura. También se revisan Catalizador generada
a partir de biorresiduos y otros biocatalizadores que son de naturaleza heterogénea
y ampliamente reportado en la literatura. Esta revisión se centró sobre la reciente
invención y el uso del ácido heterogéneo, base y biocatalizadores para la
producción de biodiesel y su adecuación para la aplicación industrial.
Palabras clave
El biodiesel ;
La transesterificación ;
Catalizador heterogéneo ;
Catalizador básico ;
Catalizador ácido
1. Introducción
En la actualidad, el enfoque de la sociedad humana es la producción de energía a
partir de fuentes de baja emisión de carbono y la introducción de la tecnología
verde ecológico. Biodiesel, combustible líquido renovable alternativa, derivada de
los triglicéridos es una promesa de compensar el aumento de la demanda de diesel
de petróleo [1] . El proceso de transesterificación de triglicéridos con metanol,
etanol o cualquier otro alcohol adecuado produce biodiesel [2] , [3] y [4] .
La transesterificación, también llamado alcoholisis, es la reacción de un aceite o
grasa con un alcohol para formar ésteres y glicerol. La reacción básica se
representa en la Fig. 1 . La transesterificación consiste en tres reacciones
consecutivas reversibles a saber .; conversión de triglicéridos a diglicérido,
diglicérido a mono glicérido y monoglicérido de éster graso y glicerol [5] . La
reacción se facilita con un catalizador adecuado [6] . Si el catalizador permanece en
la misma fase (líquido) a la de los reactivos durante la transesterificación, que es la
transesterificación catalítica homogénea. Por otro lado, si el catalizador permanece
en diferente fase (es decir, sólido, líquido inmiscible o gaseoso) a la de los
reactantes el proceso se llama transesterificación catalítica
heterogénea [7] y [8] . La transesterificación catalítica heterogénea se incluye en
tecnología verde debido a los siguientes atributos: (1) el catalizador se puede
reciclar (reutilizado), (2) no hay ninguna o muy menos cantidad de agua residual
producida durante el proceso y (3) la separación de biodiesel a partir de glicerol es
mucho más fácil [9] y [10] . Durante transesterificación catalítica homogénea el
glicerol producido es de baja calidad y exige un largo proceso y la destilación para
la purificación [11] , [12] , [13] y [14] . Todos estos procesamiento aumenta el
costo de los productos finales: biodiesel y glicerina. Por otra parte, la base
homogénea catalizada proceso de transesterificación se encontró con problemas
para manejar múltiples cargas de alimentación. Por otro lado, heterogénea proceso
de transesterificación catalítica supera estos problemas porque el metanol o el
etanol no se mezcla con catalizador heterogéneo sólido. Después de la reacción de
transesterificación es relativamente fácil de separar el catalizador de biodiesel y
glicerol.
Fig. 1.
Química de la reacción de transesterificación.
Opciones Figura
Aceites (no comestible) con ácido graso superior contenido de plomo a la formación
de jabón, consecuente pérdida de aceite y los problemas de la separación del
producto durante la transesterificación catalítica homogénea [15] y [16] . El
principal inconveniente del catalizador homogéneo (NaOH, KOH) se encuentra por
su naturaleza higroscópica, peligrosos para el medio ambiente en comparación con
catalizador heterogéneo. El uso de la producción catalítica de la enzima de biodiesel
ha atraído mucha atención en los últimos años porque las enzimas toleran
contenidos de ácidos grasos y de agua libre, lo que facilita la purificación fácil de
biodiesel y glicerol. Sin embargo, la transesterificación enzimática no podía ser
comercializado para la producción de biodiesel debido al largo tiempo de
permanencia y el alto costo [17] , [18] y [19] . Catalizador heterogéneo convierte
los triglicéridos en biodiesel lenta pero biodiesel producido de una manera
económica muy factible debido a la reutilización de catalizador tanto para los
procesos de, por ejemplo, por lotes y continua [20] , [21] y [22] .
Dossin et al. [23] demostró la primera planta piloto de transesterificación catalítica
heterogénea utilizando MgO como catalizador, trioleína y metanol como materia
prima con una capacidad de producción de 1.00.000 toneladas por año. Un
catalizador sólido ideales (catalizador heterogéneo) favorece los siguientes pasos,
tales como tamaño de poro grande para minimizar los problemas de
difusión [24] y [25]. Las altas concentraciones de sitios ácidos, alta estabilidad
catalítica contra la lixiviación y el envenenamiento efectos y las posibilidades para
sintonizar la hidrofobicidad de la superficie para promover la adsorción preferente
de sustratos y repulsión de los compuestos altamente polares que podría causar la
desactivación [26] . Sobre la base de los catalizadores reportados en la literatura
pueden ser generalmente clasificadas en biocatalizador homogénea, heterogénea
y [1] , [7] , [8] , [9] , [27] , [28] ,[29] , [30] , [31] , [32] , [33] , [34] , [35] y [36] que
aparezcan en el diagrama de flujo ( Fig. 2 ), incluyendo su subdivisión. Tabla 1 se
presenta a continuación resume el comunicado trabajar en los últimos 5 años y sus
breves inclusiones en los artículos de
revisión [1] , [7] , [8] , [9] , [10] , [29] , [30] , [31] , [33] , [35] , [37] y [38].
Fig. 2.
Clasificación de catalizador.
Opciones Figura
Tabla 1.
Heterogéneos catalíticos revisar los detalles de transesterificación.
S. No. Título de la obra
Los trabajos incluidos (Año) Observaciones Referencias
1 Catalizadores heterogéneos sólidas para la transesterificación de triglicéridos con metanol: una revisión
1984-2007
Esta revisión se centró en el uso de diversos métodos tecnológicos para producir biodiesel y transesterificación catalítica
Helwani et al.[7]
S. No. Título de la obra
Los trabajos incluidos (Año) Observaciones Referencias
2 Actividad de catalizadores sólidos para la producción de biodiesel: una revisión
1993-2007
La actividad del catalizador había sido descrito
Zabeti et al.[8]
3 Invenciones recientes de la producción y el procesamiento de biodiesel - una reseña
1974-2007
Este trabajo pone de relieve por los recientes tecnologías en el campo del biodiesel
Sarma et al.[9]
4 La producción de biodiesel mediante catalizadores heterogéneos y tecnologías supercríticas
1987-2010
Este trabajo se centró en las diversas nuevas tecnologías tanto de catalizador sólido y no catalíticos procesos supercríticos
Lee et al. [10]
5 Sensibilidad paramétrica en la transesterificación de aceite de cocina usado para la producción a un biodiesel opinión
2002-2006
El trabajo se centró en los avances que involucran tanto esterificación y transesterificación para aumentar el rendimiento global de biodiesel
Banerjee et al.[29]
6 Últimos avances en la aplicación de catalizadores básicos heterogéneos para una síntesis eficiente y respetuoso del medio ambiente de biodiesel: una revisión
2005-2010
Revisión se centró sobre base de catalizador heterogéneo como óxidos de Mg y Ca, hidrotalcita hidróxido doble / capas; alúmina; y zeolitas
Sharma et al.[30]
7 Catálisis homogénea, heterogénea y enzimática para la transesterificación de aceite de ácidos grasos libres alta (aceite de cocina usado) para biodiesel: una revisión
1998-2007
Revisión se centró sobre las ventajas y limitaciones del uso de transesterificación homogénea, heterogénea y enzimática en el petróleo
Lam et al. [31]
8 Tecnologías para la producción de biodiesel a partir de aceite de cocina usado, una opinión
2002-2009
Esta revisión se centró sobre la producción y caracterización de combustible biodiesel y la comparación con el combustible diesel
Matemáticas y col. [33]
9 La producción de biodiesel utilizando catalizadores heterogéneos
2003-2009
La producción de biodiesel utilizando catalizadores heterogéneos desarrollo de catalizadores heterogéneos adecuados para la producción de biodiesel. Esta opinión ayuda para elegir catalizadores adecuados y las condiciones óptimas para la producción de biodiesel
Semwal et al.[35]
10 Estudios modelo en catálisis heterogénea. A partir de la estructura de la cinética
1999-2004
Los esfuerzos habían hecho a centrado sobre los estudios sobre la cinética de reacción catalítica a nivel microscópico
Libuda et al.[38]
11 Estrategias anteriores y posteriores a economizar la producción de biodiesel
1999-2009
Este trabajo se centró sobre los diferentes métodos de producción de biodiesel de sus ventajas y desventajas
Hasheminejad et al. [39]
Opciones de la tabla
Un gran número de catalizadores heterogéneos tales como los óxidos de metales
alcalinos y derivados[39] , [40] , [41] , [42] y [43] , y derivados de óxidos de
metales alcalinotérreos [42] , [44] , [45] , [46] , [47] ,[48] , [49] , [50] y [51] ,
óxidos y derivados de metales de transición [52] , [53] , [54] y [55] , óxidos
metálicos mixtos y
derivados [3] , [57] , [58] , [59] , [60] , [61] , [62] , [63] , [64] , [65] , [66] , [67] y [
68] , resinas de intercambio iónico de tipo ácido catalizador
heterogéneo [21] , [69] , [70] , [71] , [72] y [73] , óxidos sulfatados como un
catalizador heterogéneo
ácido [22] , [70] , [ 71
] , [72] , [73] , [74] , [75] , [76] , [77], [78] , [79] , [80] , [81] , [82] , [83] y [84] cat
alizadores heterogéneos, con base de carbono [85] , [86] y [87], la base de grupo
boro catalizador
heterogéneo [3] , [57] , [58] , [60] , [61] , [62] , [63] , [64] , [65] , [67] y [68
]catalizadores heterogéneos basados materiales de
residuos [88] , [89] , [90] , [91] y [92] , catalizador heterogéneo basado
enzima [93 ] , [94] y [95] se encuentran en la literatura en los últimos años y sus
usos en la producción de biodiesel de laboratorio escala. Se han hecho todos los
esfuerzos para incluir la literatura reciente fin de seleccionar catalizador adecuado
para aplicaciones industriales. Los autores hacen hincapié en la actividad catalítica,
la selectividad, la carga del catalizador, la reutilización del catalizador y el resumen
de las perspectivas de futuro a través de las representaciones clásicas y gráficos.
2. Base catalizador heterogéneo
Un catalizador de óxido de metal divalente general que tenga cantidad sustancial
de carácter covalente facilita la reacción de transesterificación como se representa
en la Fig. 3 .
Fig. 3.
Mecanismo de una base de catalizador heterogéneo en general durante la
transesterificación.
Opciones Figura
Parte de la base de catalizador heterogéneo utilizados son K / γ-Al 2 O 3 de
catalizador [96] , HTiO 2hidrotalcita catalizador [97] , Ca y Zn óxido mixto [98] ,
Al 2 O 3 apoyaron CaO y MgO catalizadores [3 ] , óxidos de metales
alcalinotérreos [47] , KF / Ca-Al [99] , zeolitas básicas, de metal alcalino de alúmina
cargada [100] . Un diagrama de flujo del proceso para la producción de biodiesel
usando catalizador de base heterogénea se ha representado en la Fig. 4 .
Fig. 4.
El diagrama del proceso para la producción de biodiesel a partir de catalizador básico
heterogéneo.
Opciones Figura
2.1. La producción de biodiesel con óxidos y derivados de metales
alcalinotérreos
2.1.1. MgO como un catalizador heterogéneo de base
Metales alcalinotérreos tales como Be, Mg, Ca, Sr, Ba y Ra, sus óxidos y derivados
son utilizados por diferentes investigadores. MgO y SrO son ampliamente utilizados
entre los otros metales alcalinotérreos, que están teniendo un buen carácter
heterogéneo como
catalizador [8] , [23] , [42] , [44] , [45] , [46] , [47] , [ 48] , [49] , [50] y [51] .
. López et al [44] utiliza MgO como un catalizador con la temperatura de calcinación
de 600 ° C y se encontró conversión de 18% de la materia prima, triacetina después
de 8 h de tiempo de reacción; la razón se atribuye a la baja área superficial del
catalizador. Muy recientemente, MgO ha demostrado poseer actividad catalítica
para la síntesis de biodiesel. . Di Serio et al [46] y [101] observó 92% de
rendimiento biodiesel con catalizador de MgO, usando 12:. 1 relación molar metanol
aceite con 5,0% en peso del catalizador en 1 h. Dossin et al. [23] estudió MgO que
funcionó de manera eficiente en el reactor discontinuo a temperatura ambiente
durante la reacción de transesterificación con una capacidad de producción de 500
toneladas de biodiesel. Costo de producción de biodiesel se reduce en el reactor por
lotes debido a la utilización de la temperatura ambiente. Tateno y Sasaki [45] . y Di
Serio et al [46]investigaron que MgO funcionó bien en condithions supercríticos
durante la transesterificación a 300 ° C en una alta relación molar metanol aceite
de 39,6: 1, y reportaron 91% de rendimiento FAME.
2.1.2. CaO como un catalizador heterogéneo de base
Entre los óxidos de metales alcalinotérreos CaO es el más ampliamente utilizado
como catalizador para la transesterificación y el informe dice tan alto como 98% de
rendimiento FAME es posible durante el primer ciclo de reacción [102] . La
reactividad de tales CaO está determinada más por su temperatura de
calcinación. Sin embargo, la reutilización del catalizador para los pasos posteriores
prevalecen gran signo de interrogación. Modificación de CaO a Organo naturaleza
metálica, por ejemplo Ca (OCH 3 ), Ca (C 3 H 7O 3 ) 2 , sin embargo, encontrado muy
eficaz con respecto a la reutilización. La literatura reportada muestra el rendimiento
de biodiesel de hasta ~93% incluso después de 20 ciclos de reacciones. Ca
(C 3 H 7 O 3 ) 2 / CaCO 3 también se observa como un catalizador heterogéneo con una
reutilización eficiente para 5 ciclos y rendimiento FAME tan alto como
95% [77] . Lam et al. [31] presentó el mecanismo de CaO como catalizador básico
para la transesterificación heterogéneo. Los sitios básicos de CaO fueron
envenenados por la fuerte adsorción de ácidos grasos libres en la superficie del
catalizador y por consiguiente, una porción del catalizador cambian en jabón de
calcio por reacción con los ácidos grasos libres adsorbidos, resultando en baja
recuperación de catalizador. Kouzu et al. [103] informó de que la concentración de
Ca en el producto de reacción era de 3065 ppm que superó el nivel básico de
biodiesel, debido a que la concentración de materia mineral debe estar por debajo
de 200 ppm. Algunos investigadores también estudiaron esa sustancia soluble de
CaO lixivia durante la transesterificación. Gryglewicz [104] afirma en su artículo que
el óxido de calcio poco soluble en metanol y se identificó la sustancia soluble como
diglyceroxide calcio en el que CaO reacciona con glicerol durante la
transesterificación de aceite de soja con metanol. Aparte de eso, Granados et
al. [12] utilizado activado CaO como un catalizador de base sólida en la
transesterificación de aceite de girasol para investigar el papel del agua y dióxido
de carbono en el deterioro de la actuación catalítica en contacto con el aire durante
diferentes periodos de tiempo . El estudio mostró que el CaO se hidrató y
carbonatada en el aire rápidamente. Después de que las muestras se expusieron al
aire durante más de 20 días no se detectó ningún pico de óxido de calcio. Se
informó además que los sitios activos de CaO fueron envenenados debido a
chemisorptions de dióxido de carbono y el agua en los sitios de la superficie para
formar carbonatos y grupos hidroxilo, respectivamente. Sin embargo, la actividad
catalítica de CaO podría ser regenerada si CaO se somete a un tratamiento de
activación a 700 ° C con el fin de eliminar las principales especies de
envenenamiento (los grupos carbonato) de la superficie. Sin embargo, la lixiviación
del catalizador se observó todavía en la reacción de transesterificación, aunque se
empleó el tratamiento térmico previo.
CaO tiene tendencia a representar alta resistencia básica y menos impactos
ambientales debido a su baja solubilidad en metanol y se puede sintetizar a partir
de fuentes baratas como la piedra caliza y el hidróxido de calcio. CaO se transformó
en diglicérido de calcio mediante la combinación con glicerol durante la
transesterificación de aceite de soja con metanol [103] y [106] . La estructura de
la superficie de óxidos de metales con respecto a sus sitios ácidos y básicos es
como se muestra en la Fig. 5 .
Fig. 5.
Estructura de la superficie de un óxido de metal.
Opciones Figura
CaO presentó mayor basicidad, menor solubilidad, precio bajo, y más fácil de
manejar que el KOH. Sin embargo, la velocidad de reacción de transesterificación es
insuficiente para aplicaciones prácticas, debido a una actividad relativamente
baja [43] y [106] . Recientemente, se informó de que la actividad catalítica de CaO
podría mejorarse mediante el empleo de tratamiento de activación térmica [102] y
el lavado de [106] , tales como la calcinación con el fin de eliminar el carbonato de
superficie y los grupos hidroxilo. CaO se cristalizó nano partículas y presentó
MIGUEL ANGEL, 02/06/15,
ACTIVACION
características eficientes como catalizador de la reacción de transesterificación
debido a la gran superficie asociada a los pequeños tamaños y defectos de
cristalitos.
Mootabadi et al. [47] investigaron la transesterificación asistida por ultrasonidos de
aceite de palma en la presencia de catalizadores de óxido de metal alcalinotérreo
(CaO, SrO y BaO). Proceso por lotes asistido por 20 kHz cavitación ultrasónica se
llevó a cabo para estudiar el efecto del tiempo de reacción (10-60 min), alcohol de
palma relación molar de aceite (3: 1-15: 1), los catalizadores de la carga (0,5-3%) y
variable de amplitudes ultrasónicas (25-100%). Las actividades de los catalizadores
se relacionan principalmente con su fuerza básica. La actividad catalítica fue en la
secuencia de CaO <SrO <BaO. En condiciones óptimas, se requiere 60 minutos
para lograr un rendimiento del 95% en comparación con 02.04 h con agitación
convencional. Además, los rendimientos obtenidos en 60 min aumentó del 5,5% al
77,3% (CaO), 48,2-95,2% (SRO) y 67,3-95,2 (BaO). Cincuenta porcentaje amplitud
de irradiación ultrasónica se consideró el valor más adecuado y los cambios físicos
en los catalizadores después de la reacción asistida por ultrasonidos se ha
dilucidado con éxito. BaO catalizador se sometió relativamente más severa caída de
la actividad en la prueba de reutilización del catalizador. Catalizadores disolución se
encontró que era principalmente responsable de la caída de la actividad de los
catalizadores reutilizados, especialmente con catalizador de BaO.
Salamatinia et al. [48] investigó el uso de procesador de ultrasonidos en la
transesterificación heterogéneo de aceite de palma para la producción de
biodiesel. Se empleó la metodología de superficie de respuesta para evaluar
estadísticamente y optimizar el proceso de producción de biodiesel catalizada por
dos catalizadores de óxido de metal alcalinotérreo, es decir, BaO y SrO. Cuatro
variables diferentes, incluyendo tiempo de reacción (10-60 min), alcohol relación
molar aceite (3: 1-15: 1), carga de catalizador (. 0,5-3,0% en peso) y la amplitud de
ultrasonidos (25-100%) fueron optimizados. Autores desarrollaron modelos
matemáticos y predecir el comportamiento del proceso. Los modelos fueron
capaces de predecir con precisión el rendimiento de biodiesel con el error de menos
de 5% para ambos catalizadores. La fuerza básica de los catalizadores fue la razón
principal de sus actividades de alto. Este estudio confirmó que el ultrasonido mejora
significativamente el proceso reduciendo el tiempo de reacción a menos de 50 min
y la carga de catalizador a 2,8 en peso.% Para conseguir rendimientos de biodiesel
por encima del 95%. El alcohol óptimo índice de aceite se encontró que era en 9: 1,
mientras que las mejores amplitudes fueron ~ 70 y ~ 80% para los catalizadores
BaO y SrO, respectivamente.
Vujicic et al., [49] investigó óxido de calcio como un catalizador heterogéneo y su
efecto sobre la síntesis de biodiesel a partir de aceite de girasol refinado. Los
experimentos se llevaron a cabo utilizando un banco comercial reactor de tanque
agitado de 2 dm 3 de volumen, a 200 rpm, con una relación de metanol a aceite de
6 a 1 y 1 en peso.% de catalizador de carga como parámetros constantes. Los
rendimientos de éster se informaron como una función de la temperatura (60-120 °
C), la presión (1-15 bar) y el tiempo de reacción (01.05 a 05.05 h). La temperatura
de 100 ° C se encontró que es óptima para la conversión máxima (91%) a los
ésteres metílicos, mientras que la presión tuvo un impacto positivo de hasta 10 bar
a 80 ° C. La activación del catalizador en el aire que conduce a la formación de
fuertes sitios básicos se encontró que ocurrir en 900 ° C. Catalizador coalescencia
de partículas se llevó a cabo durante la reacción, dando una estructura de tipo
goma, y dio lugar a una desactivación del catalizador significativo.Se estableció la
reacción de seudo primer orden, con una "rodilla" a 80 ° C en el gráfico de
Arrhenius que separa los regímenes cinéticos y de difusión. Durante el progreso de
la reacción, una energía de activación disminuyó desde 161 hasta 101 kJ / mol, y de
32 a (-3) kJ / mol, se encontró para los regímenes cinéticos y de difusión,
respectivamente.
Yoosuk et al. [50] estudiaron CaO preparado por un método sencillo y flexible para
aumentar la actividad y la mejora de las propiedades de calcitas naturales
calcinadas a través de un enfoque de hidratación-deshidratación con el fin de
hacerlos muy adecuado para la producción de biodiesel. El nuevo CaO tiene mayor
área de superficie y la cantidad de sitios básicos de CaO genera a partir de la
descomposición de la calcita. El contenido de éster metílico se mejoró a 93,9 en
peso.% Desde 75,5 en peso.% Con calcita calcinado. Este informe ofrece nueva
visión fundamental en el efecto del agua sobre las propiedades y la actividad de
CaO preparados por nueva hidratación y posterior método de descomposición
térmica de calcita calcinado. Hai-Xin et al. [59] desarrolló una ruta simple y de bajo
costo para la preparación del CaO con una novela morfología y que pueda suponer
una alta actividad catalítica en la catálisis de la reacción de transesterificación de
biodiesel. La microesfera porosa CaO se sintetizó por calcinación esférica
CaCO3 precursor que se prepara fácilmente mediante la mezcla de CaCl 2 con
Na 2 CO 3 . La microesfera CaO se aplicó en la catálisis de la reacción de
transesterificación de aceite de soja y capacidad catalítica excelente presentado
con un FAME producir 98,72%.
2.1.3. Catalizador a base de óxido de estroncio
Zabeti et al. [8] indicó la idoneidad de la utilización de SrO como catalizador
heterogéneo para la transesterificación. Sin embargo literatura muy limitada está
disponible como se discute bajo.
Liu et al., [77] observado que SrO tenía alta basicidad y la insolubilidad en metanol,
aceite vegetal y ésteres metílicos y podría ser un catalizador heterogéneo
adecuado. Utilizaron SrO para la transesterificación de aceite de soja y 90% de
rendimiento informaron FAME en 30 min a una temperatura de 65 ° C con una
relación molar alcohol / aceite de 12 y 3 en peso.% De carga de catalizador. La
reutilización del catalizador se informó a ser 10 veces. Yoo et al., [51] examinó la
síntesis de biodiesel usando metanol supercrítico o subcrítico con catalizadores de
óxido de metal. La transesterificación de aceite de colza se llevó a cabo con los
catalizadores de óxido de metal (SrO, CaO, ZnO, TiO 2 y ZrO 2 ) para determinar el
catalizador heterogéneo más eficaz que tiene la actividad catalítica más alta con la
pérdida de peso mínimo causado por la disolución. SrO y CaO disuelven en el
biodiesel durante la reacción debido a que fueron transformados a metóxido de
estroncio y metóxido de calcio, respectivamente. ZnO era el mejor catalizador para
la transesterificación de aceite de colza, debido a su alta actividad y pérdida de
peso mínimo en metanol supercrítico. Las condiciones de reacción óptimas incluyen
una relación molar de metanol a aceite de 40: 1 en presencia de 1,0% en peso de
ZnO y un tiempo de reacción de 10 min.. El proceso supercrítico con ZnO como
catalizador parece económicamente viable.
Unos artículos publicados recientemente fueron seleccionados a saber. Granados et
al. [12] , Wang y Yang [42] , Antunes et al. [55] , Illgen [68] , Liu et al. [76] y [77] ,
Ngamcharussrivichai et al. [98] , Veljkovic et al., [102] , Kouzu et al. [105] ,
Kawashima et al. [106] , Huaping et al. [108] , Tafiq-Yap et al. [109] , Xie et.al. [4] ,
Encinar et al. [114] , Samart et al. [115] para los óxidos de metales alcalinos y
alcalinotérreos y sus derivados ( Fig. 6 (a-e)) y se representa el papel de catalizador
como una función de la temperatura de reacción, tiempo de reacción, la
reutilización del catalizador, la carga del catalizador, relación de alcohol a petróleo
y su impacto global en el rendimiento del producto durante la transesterificación.
Fig. 6.
Efecto del grupo de boro catalizador heterogéneo. (A) Efecto del catalizador en el
rendimiento de biodiesel, (b) Efecto de la relación de alcohol: aceite en el rendimiento de
biodiesel, (c) Efecto de la temperatura sobre el rendimiento de biodiesel, (d) Efecto del
tiempo de reacción en el rendimiento de biodiesel, (e) Efecto de recyclanation catalizador
en el rendimiento de biodiesel.
Opciones Figura
2.2. La producción de biodiesel con grupos de boro elementos
Elementos del grupo del boro en particular de aluminio y Al 2 O 3 se utilizan
ampliamente cargados con varios otros óxidos metálicos, haluros, nitratos y
aleaciones [3] , [96] , [107] y [116] .
2.2.1. Grupo del boro apoyado (Al 2 O 3 ) en CaO y MgOEntre los elementos del grupo del boro óxidos de boro y aluminio son los más
utilizados para la producción de óxidos metálicos mixtos. Al se utiliza en la forma de
óxidos como Al 2 O 3 , γ-Al 2 O 3 , Al 2 O 3 apoyado en CaO y MgO como un catalizador
heterogéneo de base que da buen rendimiento de biodiesel. Xu et al.[58] utilizado
catalizador compuesto pentóxido de tántalo polioxometalato-mesoporoso,
H 3 PW 12 O 40 / Ta 2 O 5 que se preparó mediante un método sol-gel-hidrotermal de un
solo paso en presencia de tensioactivo de copolímero tribloque. Sobre la base de la
investigación publicada funciona viz. Umdu et al.[3] , Xie et al. [4] , Ebiura et
al. [39] , Arzamendi et al. [43] , Antunes et al. [55] , Boz et al. [60] , Liang et al.
[63] , Furuta et al. [69] , Alonso et al. [96] , Barakos et al. [97] , Huiping et al. [108] ,
Shumaker et al. [116] , Albequerque et al. [117] , Zhang et al. [118] de boro
catalizador heterogéneo basado se puede resumir a continuación a través de
presentaciones gráficas de el rendimiento del producto con respecto a los
parámetros variables ( Fig. 7 (a-e)).
Fig. 7.
Efecto de óxido de metal alcalino basa catalizador heterogéneo. (A) Efecto de alcohol:
aceite en el rendimiento de biodiesel, (b) el efecto de catalizador (% en peso.) En el
rendimiento de biodiesel, (c) Efecto del tiempo de reacción en el rendimiento de biodiesel,
(d) efecto de recyclanation catalizador en el rendimiento de biodiesel, y (e) efecto de la
temperatura sobre el rendimiento de biodiesel.
Opciones Figura
2.3. La producción de biodiesel con catalizador grupo de carbono
Catalizador a base de carbono son fáciles de preparar y económicamente factible
catalizadores heterogéneos. Shu et al. [85] utilizado sulfonación de ashphalt aceite
vegetal carbonizado como un catalizador sólido para la transesterificación de aceite
vegetal a 220 ° C, la relación de aceite de alcohol eran 16,8: 1, la carga de
catalizador de 0,2%, tiempo de reacción 4,5 h y se informa el rendimiento era
biodiesel en el intervalo de 80,5 a 94,8%. . Dehkhoda et al [87] utiliza el aceite de
palma para la reacción de transesterificación con KOH / AC como un catalizador
heterogéneo a 70 ° C y 1: 1 relación molar de alcohol a aceite. El catalizador se
informó para ser reutilizado hasta 3 veces y 94% de rendimiento biodiesel se
logró. . Dehkhoda et al [87] logra 92% de rendimiento de biodiesel a partir de aceite
de canola con un catalizador ácido sólido biochar basado en las condiciones de
funcionamiento: 60 ° C, relación molar de alcohol: aceite de 15: 1, la carga del
catalizador 5% en peso y el tiempo de reacción de 15 h. .Toda et al. [119] informó
de un catalizador de carbono a base de azúcar, preparado por la incineración de
azúcar de calidad comercial. Sin embargo, estas estructuras de carbono podrían
convertir sólo 50% de aceite de ésteres en un solo ciclo aunque su actividad
catalítica sigue siendo el mismo para el siguiente ciclo.
Lou et al. [120] informó de preparación de catalizadores derivados de carbohidratos
de diferentes D -glucosa, sacarosa, celulosa y tipo de almidón carbohidratos. Las
propiedades catalíticas y texturales de los catalizadores preparados fueron
investigados en detalle y encontró que el catalizador derivado del almidón tuvo el
mejor comportamiento catalítico. Los catalizadores derivados de carbohidratos
exhibieron actividades catalíticas sustancialmente más altos, tanto para la
esterificación y transesterificación en comparación con los dos catalizadores ácidos
sólidos típicos (zirconia sulfatada y ácido nióbico), y dieron notablemente mejorado
el rendimiento de los ésteres metílicos en la conversión de aceites de cocina usados
que contengan en peso 27.8.% De alta ácidos grasos libres (AGL) para
biodiesel. Además, bajo las condiciones de reacción optimizadas, el catalizador
derivado de almidón retuvo una notablemente alta proporción (aproximadamente
93%) de su actividad catalítica original incluso después de 50 ciclos de re-uso
sucesivo y por lo tanto muestra muy excelente estabilidad operacional. Se
demostró claramente que los catalizadores derivados de carbohidratos,
especialmente el catalizador derivado del almidón, fue altamente efectiva,
reciclable, ecológico y adecuado para la producción de biodiesel a partir de aceites
usados que contienen altos AGL.
Faria et al. [121] utilizarse tetrametil guanidina sobre la superficie de gel de sílice
como un catalizador de base sólida. 13 C y 29 de Si detalles de resonancia magnética
nuclear están de acuerdo con la estructura propuesta. Los autores informaron
86,73% de rendimiento de biodiesel en 3 h de tiempo de reacción. El catalizador se
recupera y se reutiliza nueve veces, manteniendo aproximadamente el 62% de su
eficiencia catalítica.
2.4. La producción de biodiesel con materiales de desecho basa catalizador
heterogéneo
Hay varias fuentes de calcio natural tal como cáscara de huevo, la cáscara molusco,
y los huesos etc. ampliamente utilizados como materias primas para la síntesis del
catalizador que podrían eliminar los desechos y produce simultáneamente
catalizadores con alta efectividad de costo. CaO catalizador derivado de estos
materiales de desecho podría ser un candidato potencial para la producción de
biodiesel. Boey et al. [2] informó el uso de conchas de desecho como fuente de
óxido de calcio transesterificar oleína de palma en ésteres metílicos
(biodiesel). Resultados Caracterización revelaron que el componente principal de la
granada era carbonato de calcio, que transforma en óxido de calcio cuando se
activa por encima de 700 ° C durante 2 h. Se investigaron los estudios paramétricos
y condiciones óptimas encuentran para ser metanol / relación de masa de aceite,
0,5: 1; cantidad de catalizador, 5% en peso.; temperatura de reacción, 65 ° C; y una
velocidad de agitación de 500 rpm. El catalizador de residuos realiza igualmente
bien como laboratorio de CaO, proporcionando así otra fuente catalizador de bajo
costo para la producción de biodiesel. Reutilización resultados confirmaron que el
catalizador preparado podría ser reutilizado hasta 11 veces. Análisis estadístico se
realizó mediante un diseño compuesto central para evaluar la contribución y el
rendimiento de los parámetros de pureza del biodiesel.
CaO deriva de la cáscara de huevo de residuos se informó como un catalizador muy
eficaz para la transesterificación a 65 ° C, con una relación de aceite / alcohol 1:. 9,
la carga del catalizador 10% en peso, para un FAME producir 97-98%. El catalizador
puede ser reutilizado para un ciclo de 17-reacción como se informó [92] . . Viriya-
empicul et al [91] utiliza la palma oleing aceite para la reacción de
transesterificación con cáscara de huevo de residuos, manzana de oro, meretrix
venus como base de residuos de catalizador heterogéneo sólido en condiciones
operativas fueron de 60 ° C la temperatura de reacción, relación molecular de
alcohol: aceite eran 18 : 1, la carga del catalizador 10% en peso, tiempo de reacción
1 h y llevado a cabo 97%, 83% y 78% de rendimiento biodiesel
respectivamente.. La gestión eficiente de los residuos y desechos de la conversión
de energía pueden por lo tanto la producción de biodiesel impulso usando cáscara
de huevo. . Du et al [95] utilizado aceite de soja como materia prima para la
producción de biodiesel de entrada en condiciones de funcionamiento 70 ° C de
temperatura, 6,9:. 1 relación molar de alcohol a aceite, 5% en peso de la carga del
catalizador, tiempo de reacción 5 h y el catalizador se podría reutilizar hasta 6
veces y el rendimiento de biodiesel obtenidos se informó como 97,73%. Nakatani et
al.[122] examinó transesterificación de aceite de soja catalizada por la concha de
ostra en combustión.
2.5. La producción de biodiesel con complejos insertados de metal alcalino
. Xie et al [4] utiliza aceite de soja para la reacción de transesterificación con
zeolitas NaX cargados de KOH como catalizador heterogéneo sólido a 65 ° C de
temperatura, relación molar de alcohol: aceite de 10:. 1, la carga del catalizador 3%
en peso, tiempo de reacción 8 h y el rendimiento de biodiesel reportado fue de
85,6%. Fabbri et al. [41] utilizado aceite de soja para la reacción de
transesterificación con Na 2PEG (300), carbonato de dimetilo como un sólido
catalizador heterogéneo a 70 ° C de temperatura. La relación molar de alcohol:
aceite de 30:. 1, carga de catalizador 6% en peso y 5 h de tiempo de reacción se
informaron para 99% de rendimiento biodiesel. Kondamudi et al. [123] sintetizaron
catalizadores especiales bifuncionales Quntinite-3T (Q-3T) (fuente de sodio y
fuentes de amonio) para la producción de biodiesel a partir de aceites vegetales
usados, grasa de restaurante y grasa de ave que ganaron importancia industrial en
comparación con la comida de alto precio basado aceites vegetales. En este artículo
se describe la síntesis, caracterización y actividad catalítica de Quntinite-3T, un
catalizador heterogéneo bifuncional que convierte FFA y los triglicéridos (TG) de
forma simultánea en biodiesel. El catalizador se preparó por el proceso sol-gel y se
caracterizó por XRD, SEM y HR-TEM. El catalizador fue probado para los aceites de
soja, canola, café y vegetales de residuos con cantidades variables de ácidos grasos
libres (0-30 wt.%). El catalizador convierte con éxito tanto FFA y TG en un único
reactor paso de proceso por lotes.
2.6. La producción de biodiesel con óxidos de metales de transición y
derivados
Entre los metales de transición de los investigadores de la tabla periódica se utiliza
en su mayoría metales de transición y sus óxidos a saber. ZnO, Tío [51] , de TiO 2 /
SO 4 2- y ZrO 2 / SO 4
2- [45] , ZnO y ZrO [124] ,[125] y [126] como base de
catalizadores heterogéneos. La actividad de óxido de circonio funcionalizado con
óxido de tungsteno También se estudió por López et al. [127] . Nakagaki et
al. [16] molibdato de sodio sintetizado (Na 2 MoO _ 4 ) y se utiliza como un
catalizador heterogéneo para la metanólisis del aceite de soja. Reacciones de
transesterificación se produjeron en condiciones relativamente suaves, requiriendo
bajas temperaturas, tiempos de reacción cortos y presión normal. Los ésteres
metílicos sintetizados se caracterizaron por fase inversa y cromatografía de
exclusión por tamaño y espectroscopia de resonancia magnética nuclear de
hidrógeno. La reacción de transesterificación de los triglicéridos con metanol era
muy eficiente con rendimientos superiores al 95% de ésteres metílicos. El
molibdeno (VI) -complex informó que tienen alta acidez de Lewis y ciertamente
actuar en alcohol O-H vínculo que lleva a una especie transitoria con alto carácter
nucleofílico. El catalizador se recupera fácilmente y después de ser lavado mostró
reciclabilidad para otra reacción catalítica con actividad similar.
Yoo et al. [51] llevó a cabo la producción de biodiesel a partir de aceite de colza
utilizando metanol supercrítico con óxidos de metales de transición (ZnO, TiO 2 y
ZrO 2 ). ZnO se informó el mejor catalizador para la transesterificación del aceite de
colza, debido a su alta actividad y pérdida de peso mínimo en metanol
supercrítico. Las condiciones de reacción óptimas incluyen una relación molar de
metanol a aceite de 40: 1 en presencia de 1,0% en peso de ZnO y un tiempo de
reacción de 10 min.. El proceso supercrítico con ZnO como catalizador apareció
económicamente viable.
Brito et al. [24] estudiaron dos series de complejos con la fórmula general M (n-
butóxido de potasio) 4- x(maltolato) x , donde M = Ti o Zr y x = 0-4, como catalizador
para la transesterificación y esterificación, en para obtener los ésteres
metílicos. Los compuestos que contienen diferentes proporciones de ligandos
maltolato y n-butóxido de potasio se sintetizaron a partir de la reacción de maltol
(3-hidroxi-2-metil-4-pirona) y n-butóxido de precursores metálicos. Todos los
complejos, que contienen maltolato como ligando, eran muy eficientes como
catalizador en la esterificación, principalmente las basadas en circonio.En
contrapartida, estos catalizadores muestran una actividad muy pobre para la
transesterificación.
Da Silva et al. [128] utilizaron dos catalizadores de Cu (II) y Co (II) adsorbido en
quitosano para la transesterificación de aceites de soja y de babasú. Los
catalizadores se caracterizan por, absorción atómica de infrarrojos y TG. El biodiesel
se caracterizó por infrarrojos, RMN, GC, TG y análisis físico-químico. Los valores
máximos de adsorción reportados para los cationes de cobre y cobalto fueron 1,584
y 1,260 mg / g, respectivamente, en 180 min. Sin embargo, la conversión de aceite
para biodiesel era mejor cuando Co (II) se adsorbió sobre quitosano.
Krohn et al. [129] estudió la producción de biodiesel a partir de algas mediante la
continua Mcgyan catalítica ® proceso. Se demostró que la producción de biodiesel
de alga de teriolecta Dunaliella, Nannochloropsis oculata, microalgas de agua dulce
salvaje y lípidos macroalgas tratara de un proceso catalítico continuo altamente
eficiente. En este heterogénea catalítica de microesferas proceso tatania porosa se
utilizó en un reactor de lecho fijo para catalizar la transesterificación y esterificación
simultánea de triacilglicéridos y ácidos grasos libres, respectivamente, a los ésteres
metílicos de ácidos grasos (biodiesel) en presencia de metanol supercrítico. Los
triglicéridos y ácidos grasos libres se convierten en ésteres de alquilo de hasta 85%
medido por 300 MHz, espectroscopia de RMN.
Detalles adicionales acerca de la producción de biodiesel con óxidos y derivados de
metales de transición se resumen en la Tabla 2 .
Tabla 2.
Comparación durante unos óxidos de metales de transición utilizados para la
transesterificación, su reactividad, rendimiento, selectividad y reciclabilidad.
S. No.
Fuente de aceite Catalizador
Temp. ° C
El alcohol-aceite
La carga del catalizador, en peso.%
El tiempo de reacción, h
Rendimiento de biodiesel,%
Rec. de catalizador
Referencia
1 Aceite de girasol
Fe-Zn cianuro de metal doble (DMC) complejos como catalizadores sólidos.
170 ° C
15: 1 3 8 92. 6 [51]
2 Aceite de soja
ZnO cargado con Sr (NO 3 ) 2 (metal alcalino)
65 ° C
12: 1 5 1-4 94.7 N / A [52]
3 Aceite de soja
S-ZrO 2 120 ° C
20: 1 5 1 98.6 (metanólisis)
4 [53]
3.1
Aceite de soja
S-ZrO 2 120 ° C
20: 1 5 1 92 (etanólisis)
4 [53]
4 Aceite de soja
ZnO 130 ° C
55: 1 5 7 24 N / A [54]
4.1
Aceite de soja
ZnO 100 ° C
55: 1 5 7 14 N / A [54]
4.2
Aceite de soja
ZnO 70 ° C
55: 1 5 7 - N / A [54]
5 Aceite de girasol
ZrO 2 apoyó La 2 O 3catalizador (21% La2 O 3 / ZrO 2 )
60 ° C
3: 1 2 5 84.9 5 [55]
Opciones de la tabla
2.7. La producción de biodiesel con óxidos metálicos mixtos y derivados
Xu et al. [58] sintetizado KF / Zn (Al) O catalizador y su actividad catalítica se
comparó con la de los compuestos de tipo de hidrotalcita Zn-Al, Zn (Al) O, KF, KF / γ-
Al 2 O 3 y KF / ZnO. Se encontró que el catalizador preparado O KF / Zn (Al) tenía la
mayor actividad. Este catalizador fue particularmente eficaz durante la
transesterificación para una relación molar metanol aceite 6:. 1, 3% en peso de KF /
Zn (Al) O catalizadores de carga y a los 65 ° C temperaturas de reacción el
rendimiento biodiesel superó el 95% en un tiempo de reacción de 3 h. La alta
actividad se atribuyó a la formación de nuevas fases KF y KOH y el efecto de Zn (Al)
O apoyo. Wang et al. [130] utiliza Mgo-MgAI 2 O 4 catalizador que se hizo utilizando
γ-Al 2O 3 , MgAI 2 O 4 compuesto. Que mostró un rendimiento biodiesel mayor en
comparación con un MgO / MgAI 2 O 4 / γ-Al 2 O 3 material con la misma carga de
magnesio preparado por un método de impregnación convencional. La actividad
catalítica mejorada del material anterior podría atribuirse a su basicidad superior,
superficie específica, el volumen y tamaño de poro. Wen et al. [131] informó
kalsilita (KAlSiO 4 ), un mineral de silicato básico con un marco de
aluminosilicatos. Contiene una red aleatoria de unidades tetraédricas de Si y Al de
equilibrio de carga con iones de metales alcalinos, producidos de manera
convencional a pH alto por condensación de una fuente de alúmina y de sílice con
una solución de silicato alcalino. La presencia de los iones de metal alcalino en la
estructura cristalina de la kalsilita impidió la lixiviación de los iones de la kalsilita
incluso a temperaturas relativamente altas. Kalsilita tiene macroporos y sitios
fuertemente básicos activos de potasio. Estas propiedades, junto con su
insolubilidad en aceite vegetal y metanol, hacen kalsilita un candidato prometedor
para la transesterificación de los triglicéridos para producir biodiesel. En este
estudio, se utilizó un método de coprecipitación para sintetizar kalsilita para la
transesterificación de aceite de soja a biodiesel. Modificación de la propiedad
mediante la adición de litio en el kalsilita se estudió con el fin de mejorar su
rendimiento catalítico para la reacción de transesterificación. Los autores
informaron que kalsilita mostró relativamente baja actividad catalítica para la
reacción de transesterificación. La actividad catalítica de este catalizador se ha
mejorado significativamente mediante la introducción de una pequeña cantidad de
nitrato de litio por el método de impregnación. Un rendimiento de biodiesel de
100% con una viscosidad cinemática 3,84 cSt se logra a una temperatura moderada
de 120 ° C durante este catalizador kalsilita de litio modificado (2,3 en peso.% Li).
Sobre la base de la ZIV trabajo de investigación informado. Xie et al. [4] , Arzamendi
et al. [43] , Yang y Xie[53] , García et al. [54] , Antunes et al. [55] , Sun et al. [56] ,
Xu et al . [58] , Boz et al. [60] , Kansedo et al.[62] , Liu et al. [77] , Baroutian et
al. [86] , Puna et al. [89] , Alonso et al. [ 96] , Barakos et al. [97] ,
Ngamcharussrivichai et al. [98] , Gao et al. [99] , Kawashima et al. [106] , Liu et
al. [107] , Tanfiq-Yap et al. [ 109] , MacLeod Claire et al. [110] , Wen et al. [111] ,
Shumaker y col. [116] , Albuquerque et al. [117] , Faria et al. [121] , Yagiz et
al. [132 ] , Caetano y col. [133] , MacLeod y col. [134] , Wimonrat y Suriya [135] ,
Zeng et al. [136] , Guan et al. [137] , Hameed et al. [138] , Sree et al. [139] , Wen
et al. [140] , Raita et al. [141] , Jiang et al. [142] , DaSilva et al. [143] óxidos
metálicos mezclados catalizador heterogéneo basado se puede resumir a
continuación a través de gráfica presentaciones del rendimiento del producto con
respecto a los parámetros variables ( Fig. 8 (a-e)).
Fig. 8.
Efecto de los derivados de óxido metálico mixto heteterogenous catalizador en la
producción de biodiesel. (A) Efecto de la relación de alcohol: (.% En peso) de aceite en el
rendimiento de biodiesel, (b) Efecto de recyclanation catalizador en el rendimiento de
biodiesel, (c) Efecto del catalizador en el rendimiento de biodiesel, (d) Efecto del tiempo
de reacción en el rendimiento de biodiesel , (e) Efecto de la temperatura sobre el
rendimiento de biodiesel. (No corregida.)
Opciones Figura
Di Serio et al. [46] presentó los rendimientos catalíticos de varios catalizadores
sólidos en la transesterificación de aceites vegetales con metanol en pequeños
frascos de acero. La eventual presencia de una contribución a la catálisis
homogénea debido a la lixiviación de la fase activa también fue investigado. El
comportamiento de uno de catalizador más prometedor (de TiO 2 soportado sobre
SiO 2 ) se profundizó aún más en lotes y reactores continuos mediante el uso de los
catalizadores en gránulos, para evaluar la posibilidad de desarrollar un proceso
industrial basado en este catalizador. El catalizador tiempo de vida de ejecución, en
un reactor tubular continuo, era determinante para esta evaluación.
Park et al. [73] examinó la zirconia óxido de tungsteno, zirconia sulfatada y
Amberlyst-15 como catalizador para una conversión de los aceites usados vegetales
(VOS) a los ésteres metílicos de ácidos grasos (FAME). Entre ellos, zirconia óxido de
tungsteno era un catalizador heterogéneo prometedor para la producción de
combustibles biodiesel a partir de OV debido a la alta actividad en la conversión
más del 93% utilizado y no se lixiviación de WO 3 en la reacción de esterificación.
Rashtizadeh et al. [144] estudiaron la transesterificación de aceite de soja (TSO)
con metanol. KOH se cargó en capas de aluminosilicato (bentonita, caolinita),
materiales microporosos (zeolita Y, clinoptiloite), materiales mesoporosos (MCM-41,
MCM-Al-41), algunos óxidos (Al 2 O 3 , TiO 2 , SiO 2 ), y gel de sílice como
catalizadores heterogéneos. Se informó efecto de los parámetros de reacción tales
como KOH en peso.%, Cantidad de catalizador, tiempo de reacción, temperatura de
reacción, la relación molar de metanol a aceite y TSO produce hasta el 99%. La
utilización de bentonita y caolín como soportes sólidos baratos y ecológicos era
prometedor.
Yu et al. [145] investigó el uso de CaO-CEO 2 óxidos mixtos como catalizadores de
bases sólidas para la transesterificación de aceite chinensis Pistacia con metanol
para producir biodiesel. Estos CaO-CEO 2catalizadores de óxidos mixtos se
prepararon mediante un método de impregnación a humedad incipiente. También
se investigaron los efectos de los parámetros de reacción tales como la relación
molar metanol / aceite, la cantidad de catalizador y la temperatura de reacción. El
mejor catalizador se determinó como Ce 0,15 a 973 (con una relación molar de Ce /
Ca de 0,15 y después de haber sido calcinado a 973 K) y se regenera después de
cinco re-usos, el rendimiento de biodiesel se informó como 91%, que es ligeramente
menor que la de la muestra fresca.
2.8. La producción de biodiesel con óxidos metálicos hidrotalcita
Georgogianni et al. [146] informó de la reacción de transesterificación de aceite de
colza con metanol, en presencia de catalizadores alcalinos, ya sea homogéneo
(NaOH) o heterogéneo (Mg MCM-41, Mg-Al hidrotalcita, y K + impregnados zirconia),
usando baja ultrasonidos de frecuencia (24 kHz) y la agitación mecánica (600 rpm)
para la producción de biodiesel. La selección de catalizadores heterogéneos se basa
en una combinación de su porosidad y superficie basicidad. Las actividades de los
catalizadores se relacionan con su fuerza básica. Mg-Al hidrotalcita mostró
particularmente la actividad más alta con la conversión de llegar al 97%. La
actividad de ZrO 2 se incrementó en la reacción de transesterificación como el
catalizador se dopa con más cationes de potasio. El uso de ultrasonidos se aceleró
significativamente la reacción de transesterificación en comparación con el uso de
agitación mecánica (5 h vs. 24 h). Sin embargo, el uso de catalizadores básicos
homogéneos requiere la neutralización y separación de la mezcla de reacción que
conduce a una serie de problemas medioambientales relacionados con el uso de
altas cantidades de disolventes y de la energía. Heterogéneos catalizadores básicos
sólidos se pueden separar fácilmente de la mezcla de reacción por simple filtración,
son fácilmente regenerados y tienen una naturaleza menos corrosivo, lo que lleva a
las operaciones con el medio ambiente seguro, más barato y más.
Glisic et al. [147] estudió varios esquemas diferentes para la producción de FAME
industrial a mayor presión y temperatura (síntesis catalítica o no catalítica) se
realizó con el objetivo de encontrar la mejor ruta para reducir el consumo de
energía (CE) y para mejorar la la vida de la eficiencia energética de ciclo.Los
resultados presentados indican que el CE (MJ / kg FAME) depende principalmente de
grado de conversión de los triglicéridos ser casi 25% menor si grado de conversión
aumentó de 97 wt.% Para completar la conversión. Además disminución
significativa de la CE podría obtener en condiciones subcríticas, pero sólo después
de disminución sustancial de metanol relación molar aceite (42-15), que requiere el
uso de catalizador apropiado a. A causa de eso, la cinética de metanolisis catalizada
heterogénea de triglicéridos según los informes analizados utilizando los datos
publicados en la literatura (CaO), así como los datos experimentales propios
(K 2 CO 3 / Al-O-Si) con el objetivo de obtener velocidad cinética confiable constante,
que pueda utilizarse para la simulación de procesos. Este estudio reveló que si el
proceso heterogéneo de la síntesis de biodiesel se realiza en condiciones subcríticas
a continuación, es posible una nueva disminución de la CE.
2.9. Catalizadores de zeolita basado
Las zeolitas como catalizadores tienen las características de los sitios ácidos y
selectividad de forma. Las zeolitas varían en estructuras de poros, campos
eléctricos internos de las propiedades del cristal y de la superficie atribuidos a sus
propiedades catalíticas variables. La zeolita puede acomodar una amplia variedad
de cationes tales como Na +, K + , Ca 2+ , Mg 2+ y muchos otros, que atribuye a su
naturaleza básica.
Suppes et al. [148] estudió el potencial zeolitas como catalizador heterogéneo para
la preparación de biodiesel. Una variedad de zeolitas y metales fueron utilizados
como catalizadores para la transesterificación de aceite de soja que posee ácidos
grasos libres (2,6%).
Xie et al. [4] estudió zeolitas NaX como un catalizador heterogéneo. Catalizador
NaX (Si / Al = 1,23) después de cargar con KOH aumentó la fuerza básica de <9,3 a
15,0 a 18,4. La conversión reportada fue moderada (85,6%) por 10% de carga de
KOH en NaX más allá del cual su actividad disminuyó debido a la aglomeración de la
fase KOH activo y / o la cobertura de los sitios base activas. El catalizador se
reutiliza después de lavar con ciclohexano y calefacción durante 2 horas a 125 °
C. La conversión de los ésteres de metilo a continuación, se redujo a 48,7%, lo que
se atribuyó a la lixiviación de KOH. Sin embargo, cuando el catalizador se regeneró
por el método de impregnación, el rendimiento obtenido fue de 84,3%, que era
comparable al rendimiento inicial conseguida. La baja conversión obtenido con el
catalizador indicó la presencia de tri-, di- y monoglicéridos, lo que hace que la
especificación de combustible fuera de biodiesel.
Ramos et al. [149] utilizarse zeolitas (mordenita, beta, y X) como catalizadores
heterogéneos para la transesterificación de aceite de girasol que dieron
rendimientos de ésteres metílicos tan altas como 93,5 a 95,1 en peso.% a 60 ° C
temperatura de reacción. Cuando se llevaron a cabo los estudios de lixiviación, el
sodio se encontró que han lixiviado en la mezcla, dando la reacción de una vía
homogénea. Sin embargo, se observó incorporación de metal en el catalizador a ser
muy superior con el método de impregnación ampliamente utilizado que con el
método de intercambio iónico. Esto se atribuyó a la ausencia de fuertes sitios
básicos en el catalizador mediante la técnica de intercambio iónico. Sin embargo, el
método empleado para la preparación del catalizador fue más largo. Esto requiere
calefacción, secado y calcinación a 500 ° C durante 10 h, 120 ° C durante 12 h, y
550 ° C durante 15 h, respectivamente.
Marchetti y Errazu [21] utilizan zeolitas como catalizadores de conversión de aceites
con alto contenido de FFA a la fama. Zeolitas NaY (carácter básico) y VOx sobre
Ultra Estable zeolita (USY) (de naturaleza ácida) calcinado a 300 ° C durante 3 h
mostraron aceite de conversión a biodiesel en tan sólo 10 minutos y 50 minutos,
respectivamente, y que había sido reportado como potenciales suplentes de
catalizadores homogéneos para la esterificación. Presencia de agua tuvo una
influencia positiva en el inicio de la reacción y la influencia negativa más tarde,
cuando la reacción procedió más y reduciendo así la conversión final.
Chung et al. [150] estudiaron la eliminación de FFA del aceite de fritura de residuos
por esterificación con metanol usando diversos catalizadores de zeolita. El, beta
(BEA) zeolitas ZSM-5 (MFI), sitio moderno (MOR), el sitio Fauja (FAU), y silicalita
fueron empleados con una relación molar diferente Si / Al en la reacción. Los
efectos de las propiedades ácidas y estructura de los poros de los catalizadores de
zeolita fueron discutidas en relación a la conversión de la FFA. La zeolita MFI indujo
una mejora de la eficiencia de eliminación de FFA por craqueo a la FFA en su
estructura de poros debido a su boca de poro estrecha.La actividad catalítica para
la eliminación de FFA se redujo con la disminución de la fuerza del ácido de las
zeolitas. Los sitios ácidos fuertes de zeolitas indujeron la alta conversión de FFA. La
fuerza y la estructura del ácido poros de las zeolitas ácidas afectó a la actividad
catalítica en la eliminación de FFA.
3. Química de catalizador heterogéneo ácido
Actualmente, la investigación se centra en biodiesel explorar nuevos catalizadores
ácidos sólidos y sostenibles para la reacción de transesterificación. Además, se cree
que los catalizadores ácidos sólidos tienen el fuerte potencial para reemplazar
catalizador ácido líquido [72] . Las ventajas de usar catalizador ácido sólido son (1)
que son insensibles al contenido FFA, (2) esterificación y transesterificación se
produce simultáneamente [113] , (3) Eliminar la etapa de lavado de
biodiesel [124] , (4) la fácil separación de la catalizador del medio de reacción, lo
que resulta en un menor nivel de contaminación del producto, (5) la regeneración y
el reciclaje de catalizador y (6) reducir el problema de la corrosión fácil, incluso con
la presencia de especies de ácido [151] . De hecho, el desarrollo del sistema de
catalizador heterogéneo contiene un factor importante a ser incorporados en un
reactor de flujo continuo [152] . Tal proceso continuo puede minimizar la separación
del producto y los costos de purificación, por lo que es económicamente viable y
capaz de competir con combustible comercial a base de petróleo diesel [79] , el
catalizador ácido sólido ideal para la reacción de transesterificación debe tener
características tales como un sistema interconectado de poros grandes, una
moderada a alta concentración de sitios ácidos fuertes, y una superficie
hidrófoba [113] . Sin embargo, la investigación sobre el uso directo de catalizador
ácido sólido para la producción de biodiesel no ha sido ampliamente explorada
debido a su limitación de velocidad de reacción lenta y posibles reacciones
secundarias indeseables. Además, existe una brecha de conocimiento sobre los
estudios fundamentales que se ocupan de ruta de reacción de los triglicéridos en
ácidos sólidos. La siguiente sección le dará una visión general de los diversos
catalizadores ácidos sólidos reportados hasta ahora para la producción de
biodiesel. El mecanismo de reacción de un catalizador heterogéneo ácido se
representa en la Fig. 9 .
Fig. 9.
Mecanismo químico de catalizador heterogéneo ácido.
Opciones Figura
3.1. ZrO 2 como catalizador heterogéneo ácidoSe han realizado varios estudios sobre ZrO 2 como un catalizador ácido heterogéneo
para la transesterificación de materias primas diferentes debido a su fuerte acidez
de la superficie. Jitputti et al.[124] informaron de que SO 4 2- / ZrO 2 podría producir
resultados prometedores en la transesterificación de aceite de almendra de palma y
aceite de coco crudo con un rendimiento del éster metílico llegando tan alto como
90,3% y 86,3%, respectivamente. Sin embargo, cuando no sulfatado ZrO 2 se utilizó
como catalizador en lugar de SO 4 2- / ZrO 2 , sólo el 64,5% (el aceite de palma) y
49,3% (aceite de coco crudo) de metil éster de rendimiento fueron reportados,
respectivamente. Esto eventualmente indica que la modificación de la acidez
superficial de óxido de metal es el factor clave en la obtención de una alta
conversión de los triglicéridos. Aparte de eso, la combinación de alúmina,
Al 2 O 3 con ZrO 2 y modificación de ZrO 2 -Al 2 O 3 con óxido de tungsteno (WO 3 ) no
sólo proporciona alta resistencia mecánica sino que también aumenta la acidez del
catalizador de Jacobson et al. [72] . La adición de Al 2 O 3 estabiliza aún más la fase
tetragonal de ZrO 2 de soporte y también evita el crecimiento de
WO 3 partículas. Furuta et al.[69] evaluaron el rendimiento de zirconia-alúmina
tungstatada (WZA) y zirconia sulfatada-alúmina (SZA) en la transesterificación de
aceite de soja con metanol a 200-300 ° C usando un reactor de lecho fijo bajo
presión atmosférica. WZA se encontró que tienen una mayor actividad en la
transesterificación en comparación con SZA. Sin embargo, los autores no elaboran
mucho sobre las causas de la actividad mejorada del catalizador WZA. Sin embargo,
se necesitan elevada temperatura de reacción (250 ° C) y el tiempo de reacción
prolongado (20 h) con el fin de conseguir una conversión del 90%. Resultados
similares fueron reportados por Park y col. [73] , donde por catalizador fue
preparado por impregnación de 10 wt.% de WO 3 a ZrO 2 -Al 2 O 3 . Relativamente se
obtuvo bajo rendimiento éster (65%) cuando se llevó a cabo la reacción de
transesterificación a menor temperatura de reacción de 200 ° C y más corto tiempo
de reacción de 10 h [75] . Por otro lado, Faria et al. [121] propuso un mecanismo de
reacción para ZrO 2soportado sobre SiO 2 en la transesterificación de aceite de soja,
como se muestra en la Fig. 9 . Por lo tanto, un detalle mayor comprensión sobre la
vía de reacción por ZrO 2 catalizador en la transesterificación se puede
conseguir. Aplicación de ZrO 2 en la esterificación del aceite de cocina usado
también fue reportada por Park et al. [73] . En su estudio, WO 3 fue incorporado en
ZrO 2 en lugar de impregnar con H 2SO 4 . Se encontró que el documento WO 3 /
ZrO 2 tiene mayor estabilidad que SO 4 2- / ZrO 2 , y por lo tanto evitar la lixiviación de
sitios ácidos en el medio de reacción. Incluso si WO 3 lixiviado en los medios de
reacción, que no contamine el producto. En su estudio, se encontró que 85% de
conversión de FFA se logró en un reactor de lecho empaquetado después de 20 h
de tiempo de reacción a 75 ° C, pero disminuyó a 65% y permaneció estable
después de eso. La razón dada era debido a la oxidación de WO 3después de la
exposición a largo plazo a FFA (un agente reductor) que dio como resultado una
disminución de la actividad catalítica. Por lo tanto, la lixiviación de WO 3 fue regla
como la razón principal de desactivación del catalizador. Además, el documento
WO 3 / ZrO 2 se puede simplemente regenerado por el aire re-calcinación. Sin
embargo, estudiar más a fondo en el catalizador, la optimización del proceso y
también el estado de oxidación de WO 3 todavía se requiere [74] y [152] .
Sulfatado zirconia (SZ) fue sintetizado por Muthu et al. [153] en un método libre de
disolvente que se usó para preparar Neem éster metílico (biodiesel) mediante un
proceso de dos etapas de esterificación y transesterificación de aceite de
neem. Catalizador ácido se utilizó para la esterificación y álcali catalizador (KOH)
para la reacción de transesterificación. Optimal conversión de ácidos grasos libres
(FFA) se logró utilizando 1% en peso SZ como un catalizador ácido con una relación
molar de metanol a aceite de 9:. 1, la temperatura de 65 ° C y tiempo de reacción
de 2 h. El valor de ácido se redujo a 94% del petróleo crudo (24,76 mg KOH / g),
que confirmó la conversión. En consecuencia, este pretratamiento reduce la
complejidad global del proceso y una eficiencia de conversión de 95% cuando se
informó de aceites pretratados reacciona con metanol en presencia de KOH.
3.2. Resina de intercambio catiónico como un catalizador heterogéneo
Resinas de intercambio catiónico se reportan ampliamente para la preparación de
biodiesel a escala de laboratorio aunque la aplicación industrial aún no se
explora. Liang et al. [63] sintetiza nuevo y viable [Et 3NH] Cl-AlCl 3 catalizador para
la producción de biodiesel. El líquido iónico cloroaluminato seleccionado para la
síntesis de biodiesel era muy eficiente para la reacción en las condiciones
operativas: catalizador [Et 3 NH] Cl-AlCl 3 ( x (AlCl 3 ) = 0,7), aceite de soja 5 g,
metanol 2,33 g, tiempo de reacción 9 h, temperatura 70 ° C. Informaron 98,5% de
rendimiento de biodiesel. Simplicidad operacional, bajo costo del catalizador
utilizado, altos rendimientos, sin saponificación y reutilización fueron las
características clave de esta metodología. Zhang et al. [118] estudió la
transesterificación de Zanthoxylum bungeanum aceite de semilla (ZSO) que
contiene ácidos grasos libres elevadas (FFA) utilizando sulfato férrico seguido por
transesterificación usando óxido de calcio (CaO) como un catalizador alcalino. Valor
de ácido de ZSO con alta FFA podría reducirse a menos de 2 mg de KOH / g por una
sola etapa de esterificación con una relación de metanol a-FFA molar 40.91: 1,
sulfato férrico 9,75% (basado en el peso de FFA), temperatura de reacción 95 ° C y
tiempo de reacción 2 h que podría satisfacer transesterificación utilizando un
catalizador alcalino. La metodología de superficie de respuesta (RSM) se utilizó para
optimizar las condiciones para la producción de biodiesel usando ZSO CaO como
catalizador. Una ecuación polinomio cuadrático se obtuvo para la conversión de
biodiesel por múltiples análisis de regresión y de verificación experimentos
confirmado la validez del modelo predicho. La combinación óptima para la
transesterificación era de metanol a aceite de relación molar 11.69: 1, la cantidad
de catalizador 2,52%, y el tiempo de reacción 2,45 h. En esta condición óptima, se
informó el rendimiento de biodiesel a ser 96%.Este estudio proporciona un método
práctico para la producción de biodiesel a partir de materias primas crudas con alta
FFA con una alta velocidad de reacción, menos corrosión, menos toxicidad, y menos
problemas medioambientales.
Giri et al. [154] informó de esterificación de ácido palmítico en la sal de amonio del
12-tungstofosfórico ácido (TPA). La influencia del contenido de amonio del ácido se
investigó mediante la preparación de catalizadores parcial y totalmente protones
intercambiados. Método de titulación potenciométrica se empleó para la
cuantificación de su acidez. El catalizador parcialmente intercambiado, que posee
sitios ácidos fuertes, se encontró que era más activo que su análogo totalmente
intercambiada.
Hamad et al. [155] presentó heteropoliácidos heterogeneized, H 3 PW 12 O 40 / SiO 2 y
Cs 2 HPW 12 O 40como catalizadores para la transesterificación de aceite de colza con
etanol en condiciones suaves. El número y la fuerza de los sitios ácidos se
evaluaron por calorimetría. Durante H anhidro 3 PW 12 O 40 y Cs 2HPW 12 O 40 , se
midieron los sitios ácidos de fuerza homogénea con calor de adsorción de amoniaco
cerca de 200 kJ / mol. Por el contrario, H 3 PW 12 O 40 / SiO 2 mostró los sitios de menor
resistencia con una distribución heterogénea. La actividad catalítica no se
correlacionó la fuerza ácida de catalizadores sólidos. De hecho, lo que equivale TOF
se determinaron en H 3 PW 12 O 40 y soportado sobre sílice H 3 PW12 O 40 , mientras
menor TOF se midieron en microporosa Cs 2 HPW 12 O 40 . Los valores de TOF se
interpretaron en términos de lixiviación de la fase activa en el caso de H 3 PW 12 O 40 /
SiO 2 , mientras que reduce la accesibilidad sitios ácidos podría explicar el TOF
menor medida en Cs 2 HPW 12 O 40 .
. Katada et al [156] utiliza un catalizador ácido sólido ácido derivado de
heteropoliácido, H 4 PNbW 11 O 40 / WO 3 - Nb 2 O 5 calcinado a 773 K (HPNbW /
WNB). Que mostraron una mayor actividad catalítica para la transesterificación
entre trioleína y etanol en oleato de etilo en comparación con las actividades de los
catalizadores ácidos sólidos convencionales. El catalizador HPNbW / W-Nb era
insoluble a la mezcla de reacción, mientras que los ácidos tales como H
heteropoliácidos 4 PNbW 11 O 40 y H 3 PW 12 O 40mostraron actividades de alto pero se
disolvieron en la mezcla de reacción. La actividad fue sensible a la temperatura de
calcinación, y calcinación alrededor de 773 K proporciona un catalizador altamente
activo.La velocidad de reacción mostró el máximo en 10-30 de la etanol / trioleína
relación molar. La actividad se observó en la co-presencia de agua y ácido oleico. La
velocidad de reacción fue alta cuando se usó metanol en lugar de etanol. En una
reacción de flujo continuo de lecho fijo, su potencial como un catalizador insoluble
se sugirió por su actividad estable durante al menos 4 días de la reacción.
Kolaczkowski et al. [157] estudió la reacción de transesterificación de los
triglicéridos con alcoholes utilizando un complejo aminoácido de zinc [ZNL 2 ] como
catalizador. Este se fija sobre un soporte de monolito estructurada (cordierita), a fin
de que los catalizadores que deben conservarse en un lecho fijo.Para avanzar en
este trabajo, los experimentos de reacción se realizaron en un reactor discontinuo
de 120 ml, utilizando 10 mm × 10 mm × 10 mm secciones de monolito revestido de
catalizador (1,1 mm canales cuadrados, 62 células cm -2 ). Se informó de que el 54%
de los triglicéridos fue convertido en biodiesel con una 12: 1 relación molar de
metanol y aceite de colza (triglicérido), a 195 ° C y 20 bar, y usando 0,3 g de
catalizador de zinc (recubierto sobre un monolito) . Este resultado se encontró muy
interesante con una conversión de 69% en los experimentos por lotes, cuando se
dispersó 0,3 g del catalizador en la solución en forma de un polvo muy
fino. Curiosamente, también se demostró, que el soporte monolítico de cordierita
sobre su propia actividad catalítica exhibieron (conversión 27% del triglicérido).
Li et al. [158] informó proceso a escala de laboratorio para la producción de
biodiesel limpio, fácil y ecológico de Eruca Sativa Gars (ESG) de aceite vegetal. La
transesterificación del aceite de ESG se heterogéneamente catalizada por
Cs 2.5 H 0.5 PW 12 O 40 sal de heteropoliácido. Las propiedades del biodiesel así
obtenidos fueron comparables con combustible diesel convencional y en
comparación con el estándar de los EEUU para el biodiesel (ASTM 6751). Utilizando
ESG biodiesel en lugar de gasoil convencional reduce las emisiones. Los resultados
ilustran que el Cs 2,5 H 0,5 PW 12 O 40 es un catalizador ácido sólido ambientalmente
benigna.
Carmo et al. [159] llevó a cabo la esterificación del ácido palmítico con metanol,
etanol e isopropanol, en presencia de Al-MCM-41 tamices moleculares mesoporosos
con relaciones Si / Al de 8, 16 y 32 como catalizadores. Los ácidos catalíticos se
sintetizaron a temperatura ambiente. La reacción se lleva a cabo a 130 ° C mientras
se agitaba a 500 rpm, con una relación molar alcohol / ácido de 60 y 0,6 en peso.%
Catalizadores durante 2 h. La reactividad alcohol sigue el orden de metanol>
etanol> isopropanol. El catalizador de Al-MCM-41 con una relación Si / Al = 8
produjo los valores de conversión más grande para los alcoholes estudiados. Los
datos siguen una aproximación bastante satisfactoria a una cinética de primer
orden. Feng et al. [160] utilizaron tres tipos de resinas de intercambio catiónico
(NKC-9, 001 × 7 y D61) catalizadores ácidos sólidos para preparar biodiésel a partir
de aceites acidificados generados a partir de aceites de fritura usadas. Los
resultados revelan que la actividad catalítica de NKC-9 fue mayor que la de 001 × 7
y D61. La conversión de la esterificación por NKC-9 aumentó con el aumento de la
cantidad de catalizador, temperatura de reacción y el tiempo y la relación molar
metanol / aceite. La conversión máxima fue de 90,0% según los informes. Además,
la resina NKC-9 presenta una buena reutilización. Cromatografía-masa Gas análisis
de espectrometría reveló que la producción era simple y compuesto principalmente
de C16: 0 (palmítico), C18: 2 (linoleico), y C18: 1 (oleico) ácidos de ésteres
metílicos, respectivamente. Lam et al. [31] investigaron catalizador ácido
heterogéneo para la transesterificación de aceite con alto contenido de ácido graso
libre (FFA). Sin embargo, las fases inmiscibles de metanol-aceite-catalizador en la
mezcla de reacción inicial por lo general conducen a disminuir la velocidad de
reacción y tiempo de reacción largo. Para superar esta dificultad, el uso de biodiesel
como co-disolvente para la reacción de transesterificación catalizada por SO 4 2- / SnO
$ 2 SiO 2(catalizador ácido sólido) se investigó. Se encontró que con el uso de
biodiesel como co-disolvente, un alto rendimiento de FAME de 88,2% (casi 30%
mayor que sin el uso de co-disolvente) se podría obtener en un tiempo de reacción
más corto (1,5 h) usando las siguientes condiciones de reacción ; temperatura de
reacción 150 ° C, metanol a la proporción de aceite de 15 y la carga del catalizador
de 6 wt.% (peso de aceite).
Cannila et al. [161] informó de los resultados obtenidos utilizando un novedoso
sistema MnCeOx en la reacción de transesterificación de aceite de girasol refinado
con metanol. El rendimiento de tales catalizadores se comparó con la del ácido
común catalizadores soportados. Los resultados obtenidos revelaron que el sistema
MnCeOx poseía una actividad superior especialmente al operar a bajas
temperaturas (≤120 ° C). Chen y Fang [162] informaron de un nuevo catalizador
preparado por sulfonación de mezcla de glucosa-almidón. Los experimentos
mostraron que el ácido sólido tenía la mayor actividad de esterificación cuando la
glucosa y el maíz en polvo se mezclaron en proporción de 1: 1, carboniza a 400 ° C
durante 75 min y sulfonados con H concentrada 2 SO 4 (98%) a 150 ° C durante 5
h. El catalizador se caracteriza por la medición de la actividad de ácido, XPS, TEM y
FT-IR. Los resultados indicaron que el ácido sólido (CS 0,073 O 0.541 ) compuesto de dos
sitios ácidos de Lewis y sitios ácidos de Bronsted causadas por -SO 3 H y -COOH. Las
conversiones de ácido oleico y trioleína a los ésteres después de la
transesterificación se informó de 96% y 60%, respectivamente. La producción de
biodiesel a partir de aceite de semilla de algodón residuos que contienen ácidos
grasos libres alta (FFA 55,2 peso.%) Utilizando este catalizador se informó y el
rendimiento del éster metílico se encontró un 90% después de 12 h. El catalizador
desactivado gradualmente después recicla el uso, pero podría ser regenerado por
H 2 SO 4 de tratamiento.
Corro y col. [163] realizaron transesterioficationl de aceite para freír residuos (WFO)
en dos etapas proceso catalizadas. Los ácidos grasos libres (FFA) fueron
esterificados primero con metanol catalizada por SiO 2 pretratado con HF. El
catalizador fue fácil para recuperarse; ni hidratada ni carbonatada, no disuelto por
los reactivos o los productos de la reacción, mostró una alta actividad para la
esterificación FFA y presentado alta estabilidad. Después de 10 carreras de
esterificación, la actividad del catalizador se mantuvo sin cambios. Durante el
segundo paso, los triglicéridos WFO se transesterifican con metanol catalizada por
NaOH. La cromatografía de gases y espectrometría de masas análisis revelaron que
el proceso propuesto en esta investigación condujo a un biodiesel que contiene 96%
de ésteres metílicos. El proceso puede por lo tanto ser considerada como proceso
catalítico heterogéneo homogénea. Algunos más información para la resina de
intercambio catiónico como catalizador heterogéneo se resume en la Tabla 3 .
Tabla 3.
Comparación por un par de resinas de intercambio catiónico usados para la
transesterificación, su reactividad, rendimiento, selectividad y reciclabilidad.
S. No.
Fuente de aceite
Catalizador
Temp. ° C
El alcohol-aceite
La carga del catalizador,% en peso
El tiempo de reacción, h
Rendimiento de conversión de Biodiesel,%
Rec. de catalizador
Ref.
1 Aceite de soja
De TiO 2 / ZrO 2
175-200 ° C
01:40
4.0 4-20 95 N / A [68]
2 Soyato Metil
Catalizadores de rutenio
40 ° C
- 0.1 2 46 - [69]
3 Soyato Metil
(SAC-13) de ácido sulfúrico y un catalizador ácido sólido comercial Nafion / material compuesto de sílice
60 ° C
0,5-3 [69]
4 Aceite de girasol
Resina básica
45 ° C
6.128: 1
2-5 - 80 - [21]
S. No.
Fuente de aceite
Catalizador
Temp. ° C
El alcohol-aceite
La carga del catalizador,% en peso
El tiempo de reacción, h
Rendimiento de conversión de Biodiesel,%
Rec. de catalizador
Ref.
5 Aceite de cocina usado
El estearato de zinc inmovilizada en gel de sílice (ZS / Si)
200 ° C
18: 1 3 10 98 4 [71]
6 Los aceites vegetales
WO 3 / ZrO 2catalizador
75 ° C
19.4: 1
0.2 1 70 3 [72]
7 Aceite El ácido trifluoroacético
120 ° C
20: 1 5 98.4 - [143]
8 Aceite de Jatropha curcas
Óxido de estaño sulfatado (SiO 2 (SO4
2
- / de SnO 2 SiO 2))
60-80 ° C
15: 1 3 2 97 - [141]
9 Ácido grasos libres (FFA) en aceite acidificado
Sulfato de circonio (Zr (SO 4 ))
- - - - 94.5 - [142]
10
Ácido grasos libres (FFA) en aceite acidificado
Poli sulfonado (alcohol vinílico) (SPVA)
- - - - 81.2 - [142]
Opciones de la tabla
3.3. La producción de biodiesel con óxidos sulfatados como un catalizador
heterogéneo ácido
Jackson et al. [75] estudió la sílice mesoporosa funcionalizada con ácido
organosulfónico y se probaron para el rendimiento catalítico en la esterificación de
ácido oleico con metanol en una corriente de dióxido de carbono supercrítico. La
energía de activación de los catalizadores de ácido sulfónico se encontró que era
aproximadamente 42 kJ / mol y se demostró que era independiente del tamaño de
poro. La actividad catalítica de la sílice funcionalizada se comparó con una resina
ácida estándar, Amberlyst 15, y una lipasa inmovilizada, Novozym 435. El
catalizador más activo era Novozym 435. Liu et al. [76] investigó el impacto de
ácido carboxílico longitud de la cadena en la cinética de la esterificación catalizada
por ácido en fase líquida utilizando ácido sulfúrico y un catalizador ácido sólido
comercial Nafion / compuesto de sílice (SAC-13). Cinética inicial se miden para las
reacciones de una serie de ácidos de cadena lineal carboxílicos (ácido acético,
propiónico, butírico, hexanoico, y ácido caprílico) con metanol a 60 ° C. Se encontró
que la velocidad de reacción disminuyó a medida que el número de carbonos en la
cadena de alquilo lineal aumentado para ambos H 2 SO 4 y SAC-13. Había
parámetros importantes, como la desactivación de agua, reutilización del
catalizador, y la regeneración, que también se vieron afectados por el tamaño del
ácido carboxílico. SAC-13 se sometió significativamente más pérdida de actividad
con ciclos de reacción posteriores como el tamaño de la cola de alquilo del ácido
carboxílico aumenta. Caracterización del catalizador después de la reacción
determinó que la desactivación de SAC-13 fue causado probablemente por el
atrapamiento de los intermedios de reacción voluminosos sobre Nafion dominios
nano polimérico. Zhu et al. [83] poli empleado (estireno ácido sulfónico) (ZMES) /
poli (alcohol vinílico) (PVA) membranas de mezclas preparadas por el casting
solución como catalizadores ácidos heterogéneos para la producción de biodiesel a
partir de aceite de ácido obtenido a partir de aceite de cocina usado (OMA ). Las
membranas fueron recocidas a temperaturas diferentes con el fin de mejorar su
estabilidad. La estructura y propiedades de las membranas fueron investigados por
medio de espectroscopia infrarroja con transformada de Fourier (FTIR),
termogravimetría (TG), difracción de rayos X (XRD). Se ha encontrado que la
estructura de reticulación entre las cadenas de PVA y PSSA forma cuando la
temperatura del tratamiento térmico fue mayor que 80 ° C. La retención de PSSA en
las membranas de mezcla en el disolvente metanol / agua se incrementó
notablemente de 50% a 85% con el aumento de la temperatura de recocido desde
la temperatura ambiente (para la membrana sin tratar) a 150 ° C debido a la
formación de la cruz la vinculación de estructura. Los resultados de esterificación de
aceite ácida mostraron que la conversión se mejoró ligeramente con el contenido
de PVA en la membrana con un contenido de PSSA fijo. El espesor de la membrana
catalítica no tuvo ningún efecto significativo sobre la conversión. La membrana de
recocido a 120 ° C mostró el mejor comportamiento catalítico entre las membranas,
con una conversión estable de 80% con las carreras.
Shi et al. [164] sintetizó una membrana híbrido orgánico-inorgánico novela como
catalizador heterogéneo ácido para la producción de biodiesel a partir de sulfato de
zirconio (Zr (SO 4 ) 2 ) y poli sulfonado (alcohol vinílico) (SPVA). La estructura y
propiedades de la membrana catalítica híbrido fueron investigados por medio de
espectroscopia infrarroja con transformada de Fourier (FTIR), calorímetro diferencial
de barrido (DSC), termogravimetría (TG), microscopía electrónica de transmisión
(TEM) y espectroscopia de rayos X de fotoelectrones (XPS). El rendimiento catalítico
de las membranas híbridas fue probado por la esterificación del aceite se acidificó
con metanol. Se encontró que el Zr (SO 4 ) 2 partículas se dispersan mejor en la
matriz SPVA como resultado de la interacción fuerte entre Zr (SO 4 ) 2 y SPVA
comparación con Zr (SO 4 ) 2 / poli (alcohol vinílico) (PVA ) membrana
híbrida. Resultados de esterificación mostraron que las conversiones de ácidos
grasos libres (FFA) en aceite acidificado fueron 94,5% y 81,2% para Zr (SO 4 ) 2 S /
PVA y Zr (SO 4 ) 2 membranas catalíticas / PVA, respectivamente. La estabilidad de
Zr (SO 4 ) 2/ SPVA membrana catalítica es superior a Zr (SO 4 ) 2 / PVA membrana
catalítica.
Zhang et al. [165] utiliza una técnica eficaz de transesterificación asistida por
microondas (MAT) para preparar biodiesel a partir de cuerno amarillo (Xanthoceras
sorbifolia Bunge.) de aceite con un heteropoliácido (HPA) de catalizador a saber,
Cs 2,5 H 0,5 PW 12 O 40 . Se informó de un estudio para la optimización de las
condiciones de reacción tales como la temperatura de reacción, tiempo, relación
molar de metanol / aceite, la cantidad de catalizador, y el número de reciclado del
catalizador. El rendimiento máximo de ésteres metílicos de ácidos grasos (FAME)
alcanzó a 96,22% en condiciones óptimas: temperatura 60 ° C, la reacción
tiempo10 min, relación molar de metanol / aceite de 12: 1, 1% (w / w de aceite)
catalizador y mínimo reciclabilidad nueve veces. El producto final de biodiesel
obtenido tras el nuevo proceso catalizado se analizó por cromatografía de
gases. Los resultados mostraron que el Cs 2,5 H0,5 PW 12 O 40 catalizador ácido
heterogéneo tenía una mayor eficiencia para la transesterificación bajo irradiación
de microondas en comparación con el método convencional. Las propiedades del
biodiesel amarillo cuerno se encuentran para estar de acuerdo con la norma EN
14214 Norma. Parte de la información está en la producción de biodiesel con óxidos
sulfatados como catalizadores heterogéneos ácidos se resumen en la Tabla 4 .
Tabla 4.
Comparación durante unos óxidos sulfatados utilizados para la transesterificación, su
reactividad, rendimiento, selectividad y reciclabilidad.
S. No.
Fuente de aceite
Catalizador
Temp. ° C
El alcohol-aceite
La carga del catalizador, en peso.%
El tiempo de reacción, h
Rendimiento de conversión de Biodiesel,%
Rec. de catalizador
Ref.
1 Soyato Metil
Catalizadores de rutenio
40 - 0.1 2 46 - [69]
Soyato Metil
(SAC-13) de ácido sulfúrico y un catalizador ácido sólido comercial Nafion / material compuesto de sílice
60 0,5-3 2 46 - [69]
2 Propanoato de etilo y hexanoato de etilo
Los heteropoliácidos (H 2 SO 4 , Amberlyst-15 y zeolitas HY y H-Beta)
60 20: 1 0.1 1 84 2 [70]
S. No.
Fuente de aceite
Catalizador
Temp. ° C
El alcohol-aceite
La carga del catalizador, en peso.%
El tiempo de reacción, h
Rendimiento de conversión de Biodiesel,%
Rec. de catalizador
Ref.
3 Aceite de cocina usado
El estearato de zinc inmovilizada en gel de sílice (ZS / Si)
200 18: 1 3 10 98 4 [71]
4 Los aceites vegetales
WO 3 / ZrO 2catalizador
75 19.4: 1
0.2 1 70 3 [72]
5 Aceites de soja y ricino en
Superácido catalizador de titania sulfatada, de TiO 2 / SO 4(TS-series)
120 - - 1 25-40 - [76]
6 Aceite de palma crudo
Funcionalizado con ácido sulfónico SBA-15
140 20: 1 6 4 95 - [177]
7 Girasol mezclas de aceite / metanol
Sílice funcionalizado con grupos de ácido sulfónico 4-etil-benceno
200 6: 1 1.5 - - - [157]
8 El ácido oleico
Lipozyme CALB
La temperatura ambiente
- - - 98 - [21]
Opciones de la tabla
4. ácido-base catalizador heterogéneo
Los catalizadores heterogéneos que tienen sitios de ambos ácidos y básicos se han
investigado lo que podría esterificar simultáneamente FFA y transesterificar
triglicéridos (TG) para biodiesel. Sun et al. [56]utiliza esterificación y
transesterificación reacciones catalizadas por ácidos, apto para la producción de
biodiesel a partir de aceites de alto índice de acidez. En este estudio, los autores
desarrollaron un proceso de dos pasos para la producción de biodiesel rápido
catalizada por ácido de aceite de alto índice de acidez en un micro reactor
estructurado, que fue montado con un mezclador de SIMM micro-V2 conectado con
un 0,6 mm Identificación del capilar de acero inoxidable. La esterificación de ácido
oleico y transesterificación de aceite de semilla de algodón con metanol se llevaron
a cabo por separado para representar condiciones de reacción adecuadas. Las
influencias del tiempo de residencia, la relación molar de metanol a ácido / aceite,
la concentración de catalizador, la concentración de agua / ácido y la temperatura
de reacción se examinaron. Se obtuvo la conversión de ácido oleico más alto
cuando se llevó a cabo la esterificación de ácido oleico con metanol a 100 ° C con el
tiempo de residencia de 5 min, mientras que se logró el mayor rendimiento de éster
metílico de ácido graso (FAME) cuando transesterificación de aceite de semilla de
algodón con metanol se llevó a cabo a 120 ° C con el tiempo de residencia de 20
min. A partir de entonces, un proceso de dos pasos se desarrolló sobre la base de
las condiciones de reacción anteriores con los primero y segundo pasos por
separado llevadas a cabo bajo las condiciones de esterificación y reacción de
transesterificación. Los resultados indicaron que el valor de ácido del aceite de
ácido se redujo desde 160 hasta 1,1 mg de KOH / g con una relación molar de
metanol a ácido de 30, el H 2SO 4 concentración de 3 wt.%, un tiempo de residencia
de 7 min a 100 ° C en el primer paso. El rendimiento FAME definitiva alcanzó 99,5%
con un metanol para triglicéridos relación molar de 20, el H 2SO 4 concentración de 3
wt.%, un tiempo de residencia de 5 min a 120 ° C en el segundo paso. Por lo tanto,
la producción de biodiésel a partir de aceite de alto índice de acidez podría lograrse
de forma continua a altos rendimientos por transesterificación catalizada por ácido
en reactores microestructurados con tiempos de reacción totales de menos de 15
min.
Perin et al. [78] informó de microondas transesterificación asistida de aceite de
ricino. Reacción de transesterificación se llevó a cabo en presencia de metanol o
etanol, el uso de un aceite de haba de relación molar alcohol / de ricino de 6: 1, y
10% (w / w) de gel de sílice ácido o alúmina básica (en relación a la masa de aceite)
como catalizador. Bajo catálisis ácida, la reacción se produjo con rendimientos
satisfactorios usando H 2 SO 4 inmovilizado en SiO 2 , metanol en condiciones
convencionales (60 ° C durante 3 h), así como el uso de irradiación de microondas
durante 30 min. Los mejores resultados se obtuvieron bajo condiciones básicas
(Al 2 O 3 / 50% de KOH) usando metanol y convencional (60 ° C, se agita, 1 h) o
condiciones de microondas (5 min). En comparación con el calentamiento
convencional, la alcoholisis catalizada asistida por microondas es mucho más rápido
y conduce a mayores rendimientos de los ésteres grasos deseados. Lin et
al. [166] patentado para la preparación de calcio mesoporosa, silicato de magnesio
y silicato de bario por el método de co-condensación, mediante la formación de un
óxido mixto de fuerte óxido metálico básico y débil de sílice ácido. En silicatos de
calcio óxido mixto, sitios de sílice fueron lewis ácido, sitios de Ca como grupo básico
e hidroxilo en la superficie actuó como ácidos de Brönsted.
Lin y Liun [167] informaron de la síntesis de óxido de metal mixto material de sílice
mesoporosa por TG de transesterificación y esterificación simultánea de
FFA. Prepararon estos catalizadores metálicos mixtos de silicato de calcio
mesoporosa con diferente cantidad de óxido de calcio. Un método de co-
condensación se utiliza para la preparación en la que cetiltrimetilamonio bromuro
de amonio (CTAB) proporcionó las micelas de plantilla en una reacción catalizada
por NaOH de tetraetilortosilicato (TEOS) y el óxido de metal. El catalizador después
del aislamiento fue liberado de tensioactivo CTAB por calcinación a 600 ° C durante
6 h. Estos catalizadores pueden esterificar aceite de soja en metanol en 24 h (80 °
C) y también podrían esterificar los ácidos libres. Los catalizadores recuperados
pueden ser reutilizados 30 veces para la transesterificación y 8 veces para
esterificación sin pérdida significativa de la actividad del catalizador. Lin y
Radu [168] informaron de tres catalizadores, que tienen diferentes relaciones Ca /
Si, y fueron capaces de transesterificar aceite de soja al nivel de conversión del 90-
100%.El rango de temperatura efectiva se afirma que es de 80 ° C y la conversión
completa tardó más de 26 h.En condiciones similares esterificación completa de los
ácidos grasa de ave podría lograrse en 24 h.Todos los catalizadores fueron
evaluados para la reciclabilidad de y ninguna pérdida de actividad se observó en 20
ciclos.
Jitputti et al. [124] estudiaron varios sólidos ácidos y básicos como catalizadores,
como ZrO 2 , ZnO, SO 4 2- / de SnO 2 , SO 4
2- / ZrO 2 , KNO 3 / KL zeolita y KNO 3 /
ZrO 2 como catalizadores heterogéneos para el aceite de almendra de palma crudo
(PKO) y aceite de coco crudo (CCO) transesterificación con metanol.Se encontró que
el ZnO y SO 4 2- / ZrO 2 exhibió la mayor actividad tanto para PKO y la
transesterificación CCO. En el caso de SO 4 2- / ZrO 2 , sólo 1 en peso.% de este ácido
sólido se necesitaba para catalizar la reacción, y resultó en ésteres metílicos de
ácidos grasos de contenido superior a 90%. Además, un estudio de reciclabilidad
del catalizador indicó que la pasaron SO 4 2- / ZrO no podía ser reutilizado
directamente para la transesterificación. Sin embargo, este catalizador gastado
puede ser regenerado fácilmente y la misma actividad podría ser obtenida.
Macario y col. [169] informó de la producción de biodiesel por el sistema catalítico
homogénea / heterogénea de tipo ácido-base. En primer lugar el catalizador ácido,
tanto de tipo ácido fuerte USY, BEA y el catalizador ácido débil del tipo MCM-41 se
prepararon mediante procedimientos de síntesis hidrotérmica. Más tarde, para la
preparación de catalizador de tipo ácido-base, potasio (K) se cargó en diferentes
materiales por métodos de intercambio iónico. Para K de carga, los materiales de
catalizador calcinado se trataron con solución 1 M de KCl a 80 ° C y la relación de
sólido / solución se mantuvo a 0,01 g / ml. Estas muestras K cargado de nuevo se
calcinaron a 300 ° C durante 8 h. Reacciones de transesterificación se realizaron a
100 a 180 ° C, relación molar de metanol a aceite a 01:20, y el uso de 5 en peso.%
De catalizador. Al final de la reacción, el catalizador se separó por centrifugación, se
lavó con agua y se secó durante la noche a 120 ° C. Se observó que los
catalizadores ácidos fuertes como USY, BEA no era bueno para la conversión de
triglicéridos y silicato de potasio comercial se encontró que era mucho mejor. El K
carga de MCM-41 aumentó la conversión de triglicéridos en gran medida, pero la
producción de biodiesel fue baja como los productos principales eran FFA (32%),
mono-glicéridos (42%).Las zeolitas deslaminadas K cargados (K ITQ-6) dieron 97%
de conversión de triglicéridos y el rendimiento de biodiesel de 80%, en las
condiciones de reacción similares. Sin embargo, cuando se recicla el catalizador
recuperado, se observó una fuerte disminución en el rendimiento de biodiesel y se
había atribuido a la lixiviación de K del catalizador.
5. Biocatalizador
Rathore y Madrás [19] reportaron el uso de Novozym-435 lipasa para la producción
de biodiesel a partir de pinnata pongamia y jatropha curcas en presencia de dióxido
de carbono supercrítico. El efecto de las variables de reacción tales como la
temperatura, la relación molar, carga de la enzima y la cinética de la reacción se
investigaron para la síntesis enzimática en dióxido de carbono supercrítico. Muy
altas conversiones (> 80%) se obtuvieron en 10 minutos y conversiones casi
completos fueron reportados dentro de 40 minutos para la síntesis de biodiesel en
alcoholes supercríticos. Sin embargo, las conversiones de sólo 60-70% fueron
obtenidos en la síntesis enzimática incluso después de 8 h bajo circunstancias
normales. . Yagiz et al [132] informaron de aceites usados transesterificación con
lipasa inmovilizada sobre un catalizador de hidrotalcita y zeolitas bajo las
condiciones de reacción:. la carga del catalizador 4% en peso, relación molar de
metanol a aceite de 4: 1, tiempo de reacción 5 h. El rendimiento biodiesel reportado
fue de 95% incluso después de séptimo ciclo de la reacción. Raita et al. [141] utiliza
aceite de palma para la producción de biodiesel con catalizador Novuzymes 435
(immobalized C. antarctica lipasa B) y Lipotase 100T (sílice granulado inmovilizado
T. lipasa languginosous), la carga del catalizador 20 wt.%, proporción molar de
alcohol aceite 1: 4, tiempo de reacción 24 h y el rendimiento de biodiesel 89,9% y el
catalizador de reciclaje fue 4-8 veces.
Nassreddine et al. [170] estudiaron solución de lipasa comercial de Candida
antarctica, Lipozyme1 encapsulado en aerogeles de sílice reforzado con fibra de
cuarzo de sílice sentía. Este biocatalizador se aplicó en la síntesis de biodiesel por
transesterificación directa de aceite de semilla de girasol con metanol, sin ningún
otro disolvente. Con un Ratio1 molar de metanol a aceite, la enzima encapsulada
alcanzó ~ 90% de conversión de metanol después de ~ 50 h a 40 ° C. La actividad
de reciclaje aumentó en ~ 40% después de la primera prueba, luego disminuyó
lentamente en los próximos carreras para llegar a una actividad aún 20% más alta
que la inicial durante la quinta prueba. Análisis textural y estructural de los
aerogeles antes y después de las pruebas catalíticas mostró mejora asociada con
una modificación del medio líquido en el interior del aerogel por adsorción
preferencial de glicerol. Las muestras de aerogel también se compararon con un
producto comercial CALB inmovilizada sobre perlas de polímero con una carga de la
enzima diferente, de Fluka. Este producto mostró una mejor actividad durante la
primera prueba, pero su actividad se redujo en ~ 20% durante la segunda prueba.
Suwannakarn et al. [171] presentó la actividad y la estabilidad de un catalizador
comercial SZ para la transesterificación en fase líquida de los triglicéridos a 120 °
C. La cinética de tricaprilina (TCP) transesterificación con una serie de alcoholes
alifáticos (metanol, etanol y n-butanol) se investigó a 120 ° C y 6,8 atm en un
reactor discontinuo Parr. Se informó que la actividad catalítica para la conversión de
TCP disminuyó a medida que el número de carbonos en la cadena de alquilo del
alcohol aumentado, muy probablemente como resultado de una mayor
impedimento estérico. El catalizador exhibió SZ pérdida de actividad significativa
con ciclos de reacción posteriores. La caracterización de los catalizadores utilizados
después de su exposición a diversos alcoholes a 120 ° C mostró que los SO 4 2- restos
en SZ se eliminarán de forma permanente. Los SO 4 2- especies se lixivian a cabo, lo
más probable como ácido sulfúrico, que hace reaccionar adicionalmente con
alcoholes para formar especies de monoalquilo y sulfato de dialquilo, como se
demuestra por 1 H estudios de RMN. Este fue, en esencia, la principal vía de la
desactivación del catalizador. Nuestros resultados demuestran de forma
concluyente por primera vez que en medios líquidos alcohólicos a temperaturas
más altas, SZ desactiva por lixiviación de sus sitios activos, más probable es que
conduce a significativa homogénea en lugar de la catálisis heterogénea.
Wang et al. [172] investigado la producción de biodiesel de aceite de maíz
catalizada por Lipozyme TL IM, una posición 1,3 barato lipasa específica de
Thermomyces lanuginosus. Se optimizan el proceso por la metodología de
superficie de respuesta (RSM) y un diseño compuesto central giratorio (CCRD) fue
utilizado para estudiar los efectos de la dosis de enzima, la proporción de t-butanol
al aceite (v / v) y la relación de metanol a aceite (mol / mol) en los ésteres metílicos
(ME) Rendimiento durante la metanolisis.Las combinaciones óptimas para la
reacción fueron 25,9 U / goil de enzima, 0.58 relación en volumen de t-butanol al
aceite y 0,5, 0,5, 2,8 equivalente molar de metanol a aceite añadido en el tiempo
de reacción de 0, 2, y 4 h, respectivamente , con un rendimiento de 85,6% ME. El
aceite usado se encontró que era la materia prima más conveniente, y podría dar
93,7% ME rendimiento en las condiciones óptimas descritas anteriormente. La
adición de trietilamina (TEA), un potenciador acylmigration, podría mejorar de
manera eficiente el rendimiento ME de la metanólisis de aceite de maíz, dando un
rendimiento de 92,0% ME.
Xi y Davis [173] sintetizado hidrotalcita de magnesio-aluminio con una relación
molar Mg / Al de 4 por un método de coprecipitación. Descompone térmicamente y
rehidratadas Mg-Al hidrotalcitas se utilizaron para catalizar la transesterificación de
tributirina, un modelo de triglicéridos, con metanol (por tributirina: km relación
molar 01:30) a 333 K para producir butirato de metilo, monobutyrin, dibutyrin, y
glicerol. Los seudo constantes de velocidad de primer orden de una secuencia de
reacción de tres pasos para tributirina transesterificación se determinaron mediante
el ajuste de un modelo cinético de los datos experimentales. Aunque descompuesto
y rehidratadas Mg-Al hidrotalcita fue un orden de magnitud más activo que
descompuesto Mg-Al hidrotalcita basada en la superficie medido por N 2 adsorción,
la actividad se correlacionó bien con el CO 2 capacidad de adsorción. Las muestras
rehidratadas más activos también se desactivaron más rápido, presumiblemente
porque el ácido butírico producido por hidrólisis del éster con agua adsorbida se
hace reaccionar con los sitios básicos. La tasa de areal y CO 2 capacidad de
adsorción de rehidratada descompuesto Mg-Al hidrotalcita disminuyeron a medida
que el agua capa intermedia se eliminó por calentamiento.
Brun et al. [174] informó de la síntesis de la primera lipasa [C CRL] @ GLYMO-Si
(HIPE) y [C-Tal] @ GLYMO-Si (HIPE) biocatalizadores macrocelulares híbridos. Los
autores estudiaron la optimización de la inmovilización de enzimas crudo eludiendo
difusión cinética bajo los reactivos 'por el uso de hosts macroporosas de
sílice. Como consecuencia directa, estos nuevos biocatalizadores híbridos muestran
rendimiento catalítico bicicleta sin precedentes, como lo demuestra la síntesis de
éster butyloleate (utilizado como lubricante biodiesel), la hidrólisis de derivados de
éster linoleico-glicero (productos finales utilizados para el detergente y jabón
generaciones), y trans -esterification (reacción implicada en la síntesis de biodiesel
de baja viscosidad). Teniendo en cuenta que los rendimientos catalíticos se dan en
términos de porcentaje de conversión absoluta y no sólo la actividad enzimática
relativa, la enzima @ GLYMO-Si (HIPE) biocatalizadores macrocelulares híbridos
presentados en el estudio se muestran sin precedentes de ciclismo de alto
rendimiento rendimientos catalíticos, donde el número de volumen de negocios
(TON) y las frecuencias de rotación (TOF) mostraron promesa para aplicaciones
industriales reales.
Winayanuwattikun et al. [175] utiliza 27 tipos de plantas se encontró que contenían
más de 25% de aceite (w / w) fueron examinados selectivamente de 44
especies. Los autores caracterizan aceites diferentes parámetros tales como el
número de saponificación (SN), valor de yodo (IV), el número de cetano (CN) y la
viscosidad (Z) de los ésteres metílicos de ácidos grasos (FAME) de los respectivos
aceites.Composiciones de ácidos grasos, IV, CN y Z fueron utilizados para predecir
la calidad de FAME. Se encontraron FAME de aceites vegetales de 15 especies más
adecuadas para su uso como biodiesel por satisfacerlas o especificación de
estándares de biodiesel de Tailandia, EE.UU. y la norma europea. Los aceites de
estas 15 especies se investigaron más por su conversión a biodiesel en una
reacción de transesterificación catalizadas por lipasas con Novozyme435 y
Lipozyme RMIM. Aceites de cuatro especies, la palma (Elaeis guineensis), piñón
botija (Jatrophacurcas), papaya (Carica papaya) y rambután (Nephelium
lappaceum), podrían beefficiently convertido en biodiesel por transesterificación
usando Novozyme435- o catalizador lipaseas inmovilizado RMIM Lipozyme. Por lo
tanto, estas plantas de aceite de semilla seleccionada podría considerarse
económicamente como materia prima para la producción de biodiesel a partir de
biocatalizador.
Park et al., [176] llevó a cabo la producción de ésteres metílicos de ácidos grasos
(FAME) de triglicéridos incrustado en los residuos activado blanqueo tierra (ABE)
descartados por la industria del refino de petróleo crudo usando lipasa de Candida
cylindracea en una planta piloto 50-L. Aceite diesel o queroseno se utilizó como un
disolvente orgánico para la transesterificación de los triglicéridos. Cuando se añadió
1% (w / w) de la lipasa a los residuos ABE, el contenido de FAME alcanzó 97% (w /
w) después de la reacción durante 12 h a 25 ° C con una velocidad de agitación de
30 rpm. La tasa de producción FAME fue fuertemente dependiente de la cantidad de
enzima añadido. Las mezclas de FAME y diesel en proporciones de 45:55 (BDF-45) y
35:65 (BDF-35) fueron evaluados y comparados con las especificaciones europeas
para el biodiesel como combustible gasóleo de automoción, según la definición de
pr EN 14214. El biodiesel calidad de BDF-45 se reunió la norma EN 14214. BDF-45
fue utilizado como combustible del generador, y las emisiones de escape se
compararon con los de aceite diesel. El CO y SO2 contenido se redujeron, pero las
emisiones de óxido de nitrógeno aumentó un 10%. Este es el primer informe de un
estudio de planta piloto de producción de FAME catalizada por lipasa a partir de
residuos ABE como materia prima. Este resultado demuestra un método de
reutilización prometedora para la producción de FAME de recursos residuales
industriales que contienen aceites vegetales para su uso como combustible
biodiesel.
6. Resumen y conclusiones
Los catalizadores heterogéneos se presentan en detalle en la literatura para la
producción de biodiesel a escala de laboratorio. Entre los óxidos de metales
alcalinotérreos CaO es el más ampliamente utilizado como catalizador para la
transesterificación y el informe dice tan alto como 98% de rendimiento FAME es
posible durante el primer ciclo de reacción. La reactividad de tales CaO está
determinada más por su temperatura de calcinación. Sin embargo, la reutilización
del catalizador para los pasos posteriores prevalecen gran signo de
interrogación. Modificación de CaO a Organo naturalezas metálicas, por ejemplo, Ca
(OCH 3 ), Ca (C 3 H 7 O 3 ) 2 sin embargo encontró muy eficaz con respecto a la
reutilización.La literatura reportado muestra la reactividad tan alta como ~93%
incluso después de 20 ciclos de reacciones. Ca (C 3 H 7 O 3 ) 2 / CaCO 3 se observó
también que el catalizador heterogéneo eficiente con una reutilización de 5 ciclos y
rendimiento FAME tan alto como 95%. Nano-MgO se informó como un buen
catalizador y un máximo de rendimiento del 99% de FAME es posible. Sin embargo,
no informó están disponibles para su reutilización para los pasos posteriores de
datos. SrO fue ampliamente utilizado para la producción de biodiesel a escala de
laboratorio y hasta el 94,9% de rendimiento FAME se informó.Reutilización después
de 10 ciclos también se informó y rendimiento FAME tan alto como 94% fueron
observadas por diversos investigadores. Estos implican SrO podría ser un potencial
catalizador heterogéneo para la industria de biodiesel. Dolomita en el otro lado se
informa a ser menos eficaces como catalizador después noveno ciclo de reacción a
60 ° C de temperatura.
El carbón activado usando KOH como activador también se reportan en la literatura
con el rendimiento FAME 94% y la reutilización de 3 ciclos de reacción. CaO deriva
de la cáscara de huevo de residuos se informó como un catalizador muy eficaz para
la transesterificación a 65 ° C, con una relación de aceite / alcohol 1:. 9, la carga del
catalizador 10% en peso, para un FAME producir 97-98%. El catalizador puede ser
reutilizado para un ciclo de 17-reacción como se informó. La gestión eficiente de los
residuos y desechos de la conversión de energía pueden por lo tanto la producción
de biodiesel impulso usando cáscara de huevo. Como catalizador sólido derivado de
residuos de pescado ( Labeo Rohita ) tiene también el potencial de sustituir
catalizador homogéneo con una reutilización de 6 ciclos de reacción y rendimiento
FAME tan alto como 97,73%.
Complejos insertadas de metal alcalino también se encuentran en la literatura, por
ejemplo, Na 2 PEG (300) de carbonato de dimetilo que muestra 99% de rendimiento
FAME en un aceite: relación de 01:30 de alcohol dentro de 5 horas a 60 ° C. Sin
embargo reutilización de catalizador nunca se mencionó. Cloro líquido iónico
aluminato es un prominente catalizador heterogéneo para la transesterificación
bajo los óxidos y los derivados del grupo de boro. Tan alto como 98,5% de
rendimiento FAME es posible a 60 ° C con un factor de reutilización de 6 ciclos.
Entre los óxidos de metales de transición Fe-Zn complejos de cianuro de doble
metal muestra algunos resultados prometedores con éster producen 92,2% a 150 °
C y reutilización del catalizador para 6 ciclos.Del mismo modo S-ZrO 2 catalizador se
encuentra bastante satisfactorio a alta relación molar de alcohol de petróleo y
98,6% de rendimiento a FAME fue reportado incluso después de 4 ciclos de reacción
a 120 ° C. ZrO 2 apoyado con La 2 O 3 era según se informa un catalizador eficaz a
60ºC durante proporción de 1: 3 molar de aceite al alcohol y podría ser reutilizado
hasta los 5 ciclos con FAME rendimiento tan alto como 84,9%.
CaO soportado sobre sílice mesoporosa muestra alta competencia en el primer ciclo
de reacción para la conversión de aceite de girasol a la fama (rendimiento del 95%)
después de 5 h de reacción. Hidrotalcita y la zeolita inmovilizado con lipasa se
informaron como catalizador eficaz para la reacción de transesterificación en NTP
con una relación molar aceite de alcohol 4: 1, tiempo de reacción 5 h. El catalizador
puede ser reutilizado hasta 7 ciclos sin mucho disminución de la reactividad para
los ciclos posteriores. Mezcla de Ca y Zn óxidos catalizadores tienen también el
potencial de sustituir catalizador alcalino convencional durante la producción de
biodiesel en relación molar aceite de alta alcohol (30: 1).Sin embargo, el catalizador
requiere calcinación a 800 ° C para los pasos posteriores y tan alto como 97% FAME
se puede obtener incluso después de cuarto ciclo de reacción. En cambio, el
catalizador puede ser reutilizado después de lavar con metanol y M NH 5 4 OH
solución y se secó para lograr 96% de rendimiento después de FAME quinto ciclo de
la reacción. KF cargado con-Al γ nano 2 O 3 catalizador podría transesterificar aceite
de canola a 97% FAME en una relación molar aceite elevado de alcohol (20: 1)
hasta 5 ciclos de reacción a 65 ° C. Mixta KF / CaO podría ser muy atractivo
catalizador heterogéneo en 12-aceite alcohol 1 molar, con un 4% de carga de
catalizador a 65 ° C durante 2,5 horas y fue construido para el aceite de semilla de
sebo chino con repetibilidad durante 16 ciclos para lograr un rendimiento de
biodiesel 97- 91%.
SO 4 2- / ZrO 2 podría producir resultados prometedores en la transesterificación de
aceite de almendra de palma y aceite de coco crudo con un rendimiento del éster
metílico llegando tan alto como 90,3% y 86,3%, respectivamente. Líquido iónico
cloroaluminato se informó como un catalizador muy eficiente para la preparación de
biodiesel en las condiciones de funcionamiento: catalizador [Et 3 NH] Cl-
AlCl 3 ( x (AlCl 3 ) = 0,7), aceite de soja 5 g, metanol 2,33 g, tiempo de reacción 9 h,
la temperatura de 70 ° C para el 98,5% de rendimiento de biodiesel. Resina de
intercambio iónico podría ser otro catalizador eficaz para la aplicación industrial
entre el catalizador ácido con reutilización adecuado. Ácido trifluoroacético es otro
potencial catalizador heterogéneo para la producción de biodiesel a escala
industrial. El gel de sílice inmovilizada estearato de zinc se reporta como buen
catalizador a alta temperatura (200 ° C), la relación molar aceite de alta alcohol
(18: 1) y 3% de catalizador de carga para 3 h para lograr rendimiento biodiesel 98%
y reutilización catalizador de 4- ciclos. Cs 2.5 H 0.5 PW 12 O 40 catalizador asistida con
microondas mostró algunos buenos resultados durante la transesterificación. Base
de ácido catalizador heterogéneo puede ser eficaz para el ácido graso libre alto que
contiene aceite de dos reacciones de transesterificación paso.
Lypoenzyme CALB se informa, un catalizador eficaz para la transesterificación de
ácido oleico puro. Sin embargo, la actividad catalítica disminuye en el posterior
proceso por lotes ~ 20%. Lypoenzyme TL IM se informa, un catalizador efectivo
para aceite usado con 93% de rendimiento de biodiesel. Sin embargo inconveniente
principal del uso de biocatalizadores es la lenta reactividad y muy alto tiempo de
reacción requerido para la transesterificación. Se espera que el catalizador
heterogéneo puede ser intrigante una posición en la producción de biodiesel
comercial en un futuro muy próximo.
Reconocimiento
Los autores son muy agradecidos al Ministerio de Energías Nuevas y Renovables,
Gob. de la India para todo tipo de ayuda y financiación (Sanción F Nº 7/144 / 2009-
NT dt. 01.10.2010).
![Catalizadores homogéneos y heterogéneos de Fe , Co … · [14] Tecno Lógicas, ISSN 0123 -7799, Vol. 19, No. 37, julio diciembre de 2016, ... La generación de desechos acuosos](https://static.fdocuments.ec/doc/165x107/5bb374b209d3f2734f8c16f3/catalizadores-homogeneos-y-heterogeneos-de-fe-co-14-tecno-logicas-issn.jpg)
