Influencia de la temperatura y la naturaleza del catalizador en la polimerización del glicerol

Influence of Temperature and Nature of the Catalyst on Glycerol Polymerization

En este trabajo se investigó la polimerización de glicerol en presencia de catalizadores ácidos (H₂SO₄ o H₃PO₄) y básicos (NaOH) para producir resinas termoestables. Los resultados mostraron que la temperatura de reacción y la concentración de catalizador son críticas para obtener un buen rendimiento y selectividad. En condiciones óptimas, es decir, catalizador H₂SO₄, 140 °C durante 24 horas, fue posible obtener polímeros con una selectividad del 98%. Tras la polimerización, los materiales se sometieron a extracciones con diferentes disolventes, es decir, agua, THF y hexano. Los extractos se caracterizaron por ESI(+)-MS (Espectrometría de Masas por Ionización Electro-Spray) y por FTIR, mostrando la presencia de oligómeros de cadena corta (hasta seis unidades). Para tiempos de reacción más cortos, por ejemplo 4 horas, fue posible obtener una alta selectividad (100%) para los oligómeros, pero con una baja conversión de glicerol (25%). También se observó que los otros catalizadores (H₃PO₄ y NaOH) mostraron una baja actividad para promover la polimerización del glicerol, por ejemplo, rendimientos del 25% tras 24 horas.

INTRODUCCIÓN

La creciente producción de biodiésel mediante la transesterificación[1-3] de aceites vegetales o grasas animales (Figura 1), en todo el mundo[4] y especialmente en Brasil, debería conducir a un aumento significativo del volumen de glicerol en el mercado. Por cada tonelada de triglicéridos procesada, se producen al menos 100 kg de glicerol[4-6]. Como consecuencia, el precio del glicerol cae bruscamente en el mercado mundial[7]. Esta caída de precios es una tendencia mundial, y no es diferente en Brasil, que en 2005 registró unos precios del glicerol de unos R$ 3000 t-1, pero en 2007, la misma cantidad de glicerol se vendía a R$ 1700 t-1[8]. Y en las regiones próximas a las plantas de biodiesel, en 2009, el precio no superaba los R$ 700 t-1[8]. Ante esta situación, el desarrollo de nuevos procesos de conversión del glicerol en productos de mayor valor agregado[9] es esencial, ya que la producción y el mercado de glicerol derivado de la petroquímica son ya estables. 

Actualmente, el glicerol derivado de la industria petroquímica (que es de alta pureza) se utiliza en la producción de cosméticos[10,11], productos farmacéuticos[12], bronceadores[13], aditivos alimentarios[10,11] y estabilizantes para PVC[14], aplicaciones que no son fácilmente accesibles para el glicerol derivado del biodiésel (de pureza variable)[15]. Una transformación química alternativa, entre varias descritas en la literatura[15-25], para consumir parte de este glicerol derivado del biodiésel es la reacción de polimerización (Figura 2).