Síntesis y caracterización de catalizadores tipo Cu soportado en MgO, SiO2, ZnO y Al2O3 aplicados a la hidrogenólisis del glicerol

Synthesis and characterization of Cu type catalysts supported on MgO, SiO2, ZnO, and Al2O3 applied to the hydrogenolysis of glycerol

En este estudio se evaluó la transformación de glicerol a 1,2-propanodiol empleando catalizadores de Cu/MgO, Cu/SiO₂, Cu/ZnO y Cu/Al₂O₃ con contenidos de 10 y 20% de Cu. La obtención de los catalizadores de cobre se realizó por el método de impregnación de humedad incipiente, empleando como precursor una solución 1M de nitrato de cobre (II) trihidratado. La caracterización de los catalizadores se llevó a cabo por las técnicas de espectroscopia de infrarrojo resolviendo las señales características a 1633cm^-1y 1383cm^-1 indicando la presencia de nitratos, mientras que por difracción de rayos X se logra evidenciar los picos característicos correspondiente a los planos de la tenorita (1 1 -1) y (1 1 1) en los ángulos 2θ de 35,6° y 3,7° respectivamente, indicando que la tenorita CuO a está presente en todos los sistemas sólidos y es la fase activa para la transformación del glicerol. Por otra parte, la microscopia electrónica de transmisión permitió confirmar la presencia de partículas con tamaños que varían entre los 100 y 800 nanómetros dependiendo del soporte. En este estudio se demuestra que la transformación de glicerol 84% y la selectividad hacia el 1,2-propanodiol 52%, se favorece cuando se emplea el catalizador a base de Cu20%/MgO activado a 573K a las condiciones de reacción de 473K y 20bar, mientras que cuando se activa este mismo catalizador a 623K a las mismas condiciones de reacción, se incrementa la selectividad hasta 63% con una disminución en la conversión a 65% que en comparación con los demás sistemas catalíticos se demuestra que este Cu20%/MgO es el mejor catalizador de este estudio.

Introducción

La depreciación del valor comercial de la glicerina y  la  complejidad  para  desarrollar  procesos  energéticamente viables que permitan el aprovechamiento de esta sustancia química como recurso renovable hace atractivo el estudio de la transformación de glicerol.

Con el fin de aprovechar esta fuente residual se han propuesto alternativas, encontrándose que el uso de catalizadores heterogéneos, metálicos y soportados de Pt, Ru, Pd o Rh, resultan muy convenientes para procesos de conversión de glicerol a otras sustancias de alta aplicabilidad en diferentes áreas industriales.

La hidrogenólisis del glicerol a 1,2-propanodiol por procesos catalíticos promete incrementar el valor ofertado de la glicerina como materia prima debido a la alta demanda de este producto en la industria. Además, hay que señalar que en comparación con los procesos industriales clásicos para la obtención de 1,2-propanodiol,los procesos catalíticos son  más  económicos  y  medioambientalmente  amigables.

La transformación catalítica del glicerol a 1,2-propanodiol no es fácil, pues se han logrado reacciones con buenas conversiones pero con baja selectividad hacia el producto deseado, dejando además, trazas de otros productos como 1,2-propanodiol, mono alcoholes volátiles o dioles más pesados como el etilenglicol o el butanodiol o para el caso de reacciones con buena selectividad hacia el 1,2-propanodiol no se logran porcentajes de transformación del glicerol elevados. Es por esta razón y con el propósito de mejorar la eficiencia de la reacción que se han sintetizado, estudiado y aplicado diversos catalizadores heterogéneos.