Modelado cinético del proceso de obtención de acroleína a partir del glicerol

Abstract

La alta demanda y la preocupación ambiental que han causado los combustibles fósiles por su consumo, ha estimulado la oferta de combustibles renovables y sustentables como el biodiesel. Actualmente la producción de biodiesel tiene una rápida tasa de expansión anual del 28% en Europa y del 50-80% en Estados Unidos. Sin embargo, el fuerte incremento en la producción de biodiesel ha llevado a la abundancia del glicerol de bajo costo como el principal producto del proceso de transesterificación. Investigaciones recientes indican que la producción de glicerol en el año 2020 excederá seis veces la demanda industrial actual (Talebian-Kiakalaieh et al, 2015), por lo que uno de los principales retos que encara el sector industrial es el poder promover el desarrollo de la industria química para la producción de productos químicos de alto valor agregado a partir del glicerol, con el fin de disminuir la dependencia económica hacia el petróleo, al mismo tiempo que fomente el uso de recursos renovables y amigables con el medio ambiente. Este estudio está enfocado a investigar una de las diferentes aplicaciones útiles que se le pueden dar al glicerol. Uno de los principales productos que se obtienen de la deshidratación de glicerol en presencia de catalizadores ácidos es la acroleína. El estudio cinético de la deshidratación selectiva del glicerol en fase gas, se plantea bajo la necesidad de conocer el comportamiento y el mecanismo de reacción de este proceso, que se lleva a cabo en el régimen de catálisis heterogénea, hay que resaltar que este estudio se centra principalmente en el efecto que produce el catalizador bifuncional Pt/ - Al2O3 (concentración vs tiempo) en la obtención de acroleína en términos de reactivos, intermediarios y productos. El modelado que se desarrolla para este proceso, se simula mediante el uso del software MATLAB y siguió la metodología de ajuste de parámetros por mínimos cuadrados e interpolación cuadrática. Los modelos simulados son de tres pasos (reacción irreversible) y cuatro pasos (reversibilidad en el equilibrio tautomérico, compuestos intermediarios), ambos coincidiendo con lo visto por otros estudios, ya que consideran una deshidratación selectiva en el grupo hidroxilo (OH-) secundario, un equilibrio tautomérico dónde está presente el principal precursor de la acroleína que es el 3 Hidroxipropanaldehído y finalmente una segunda deshidratación. Mediante ambas técnicas se obtuvieron las constantes cinéticas para el proceso.