Síntesis y caracterización de catalizadores sólidos bimetálicos para la producción de biodiesel mediante procesos heterogéneos

Abstract

En el presente trabajo se expone la síntesis de catalizadores sólidos bimetálicos constituidos por sodio y cerio soportados en un tamiz molecular mesoporoso del tipo SBA-15 con el objetivo de utilizarlos para la producción de biodiesel. Los materiales obtenidos fueron caracterizados por difracción de rayos X a bajo y alto ángulo para verificar el ordenamiento de poros y para evidenciar la presencia de fases cristalinas debido a la carga de los metales, respectivamente; por el método BET se midieron las superficies específicas y por desorción a temperatura programada de dióxido de carbono se hizo un estudio de su fuerza básica. Luego, la actividad catalítica de estos materiales se comprobó en la transesterificación de aceite de girasol comercial con metanol absoluto. En las condiciones de reacción iniciales (8% p/p de catalizador, relación molar metanol/aceite 14:1, 60 °C, agitación magnética a 600-700 rpm y 5 h), sólo los catalizadores modificados con sodio fueron activos debido a la presencia de sitios básicos medios y fuertes. No obstante, fue necesario incrementar la relación molar metanol/aceite (entre 20:1 y 30:1) para lograr rendimientos que satisficieran el contenido mínimo de ésteres metílicos exigido por norma para la comercialización del biocombustible (>98% p/p).

In the present work, the synthesis of bimetallic solid catalysts constituted by sodium and cerium supported on SBA-15 mesoporous molecular sieve is presented aiming their use for biodiesel production. The obtained materials were characterized by small and high angle X-ray diffraction to verify the ordering of pores and to proof the presence of crystalline phases due to the loading of the metals, respectively; the specific surfaces were measured by the BET method and a study of their basic strength was made by carbon dioxide temperatureprogrammed desorption. Then, the catalytic activity of these materials was verified in the transesterification of commercial sunflower oil with absolute methanol. Under the initial reaction conditions (8 wt% of catalyst, methanol/oil molar ratio 14:1, 60 °C, magnetic stirring at 600-700 rpm and 5 h), only sodium modified catalysts were active due to the presence of medium and strong basic sites. However, it was necessary to increase the methanol to oil molar ratio (between 20:1 and 30:1) to achieve yields that met the minimum content of methyl esters required by the standard to commercialize the biofuel (>98 wt%).