Evaluación de resinas sulfónicas como catalizadores en la transesterificación de aceites vegetales

Evaluation of Sulfonic Resins as Catalysts in Transesterification of Vegetable Oils

Se sintetizaron diferentes soportes poliméricos basados en estireno (S) y divinilbenceno (DVB) y se caracterizó su morfología mediante microscopía óptica y electrónica de barrido. Se prepararon catalizadores sulfónicos a partir de estos soportes, se caracterizaron y se evaluó su actividad en la transesterificación de aceite vegetal con metanol y se comparó con el rendimiento de una resina sulfónica comercial. Los catalizadores sintetizados mostraron resultados próximos a los de la resina comercial.

INTRODUCCIÓN

Las resinas sulfónicas a base de estireno-divinilbenceno son los catalizadores poliméricos más utilizados tanto en laboratorios como en la industria química. Estas resinas se preparan en dos etapas. La primera etapa consiste en la síntesis del copolímero estireno-divinilbenceno por polimerización en suspensión. La estructura porosa de los copolímeros se produce añadiendo diluyentes inertes a la mezcla monomérica, que, al ser eliminados tras la polimerización, liberan los poros. Las características morfológicas de estas resinas (volumen de poros, distribución del tamaño de los poros y área específica) dependen del tipo y la concentración de los diluyentes, así como del grado de reticulación. En consecuencia, la morfología de estos materiales puede variar desde una estructura de gel hasta una estructura macroporosa. La actividad del catalizador polimérico está relacionada con las características de la resina y el contenido de grupos sulfónicos incorporados a su estructura. Nuestro grupo de investigación ha invertido esfuerzos en sintetizar y evaluar estos catalizadores poliméricos en reacciones como la esterificación de ácidos carboxílicos y la alquilación de compuestos aromáticos[1,2].

Recientemente, debido al aumento de los precios del crudo, los limitados recursos de petróleo fósil y, sobre todo, por razones medioambientales, los aceites vegetales y las grasas animales han sido el foco de interés para la producción de biodiésel, un combustible caracterizado por su menor impacto ambiental[3,4]. Sin embargo, el uso directo de aceite vegetal como combustible es problemático debido a su elevada viscosidad (33,4 cP) y su baja volatilidad. Se han considerado diferentes métodos para reducir la alta viscosidad de los aceites vegetales. La transesterificación ha demostrado ser una posibilidad[5].

En la transesterificación (Figura 1) de aceites vegetales o grasas, se hace reaccionar un triglicérido con un alcohol en presencia de un ácido o una base fuerte, produciendo una mezcla de ésteres y glicerol[3]. Este proceso es catalizado por ácidos de Brönsted, principalmente ácido sulfúrico, o por bases como el hidróxido de sodio o el hidróxido de potasio.