Proyectos
Desarrollo de un prototipo a escala de banco para la producción de surfactantes bio derivados
Resumen
Los surfactantes son compuestos químicos de gran interés debido a su alto volumen de consumo, cercano a 14 millones de toneladas anuales a nivel global (1). Estos son sustancias químicas cuya estructura molecular contiene grupos polares y no polares, que le brindan la posibilidad de ubicarse en la interfase entre sustancias inmiscibles, modificando la tensión interfacial. Los surfactantes se clasifican como catiónicos, aniónicos, no-iónicos y anfóteros, de acuerdo con el grupo funcional que les brinda sus propiedades. Los surfactantes aniónicos son los más usados en la actualidad, y dentro de ellos se destacan los sulfonatos de alquilbenceno lineal (LABS), agente activo principal en la formulación de detergentes. Los surfactantes no-iónicos son los segundos en volumen de comercialización, debido a su amplio rango de aplicaciones y su baja toxicidad. Los surfactantes catiónicos son en su mayoría compuestos nitrogenados que se utilizan en productos suavizantes, antiestáticos y de esterilización. Los anfóteros son los menos utilizados y pueden actuar como catiónicos o aniónicos dependiendo de la aplicación. Los surfactantes no-iónicos, en especial los producidos a partir de materiales renovables (p. ej. alquilpoliglucósidos, monoglicéridos, ésteres de sorbitán, ésteres de sacarosa), tienen un mayor valor agregado en comparación con los demás surfactantes, contribuyen en menor proporción al efecto invernadero, son biodegradables, biocompatibles, no son tóxicos, y son preferidos en múltiples aplicaciones, incluyendo formulaciones farmacéuticas, cosméticas y alimenticias (2, 3). La producción de biosurfactantes, en particular ésteres grasos de sacarosa (sucroésteres - SE), no solo permitiría obtener productos de mayor valor agregado a partir de azúcar y derivados oleoquímicos, sino también acceder a un nuevos y crecientes mercado. En la actualidad, y debido a los retos técnicos que involucra, los fabricantes de sucroésteres (P. Ej. Cognis, Rhodia, Sisterna, Mitsubishi, etc.) han protegido sus procesos por patentes y/o secretos industriales. Entre los retos técnicos más importantes se destacan: ● Incompatibilidad de reactantes: la sacarosa que es un sólido muy polar y los metil ésteres de ácidos grasos son semisólidos y muy apolares. Esto no permite un buen contacto para promover la reacción ● Grado de sustitución: Al ser un poliol, la sacarosa puede sufrir diferentes grados de esterificación, los cuales son difíciles de controlar con las condiciones de proceso ● Equilibrio químico: La reacción de transesterificación entre la sacarosa y los metil ésteres está limitada por el equilibrio. Esto obliga a usar exceso de reactantes y remoción del metanol producido ● Catálisis: La reacción debe ser promovida por catalizadores alcalinos, sin embargo los homogéneos pueden generar subproductos (p. ej. jabones), y los heterogéneos presentan problemas de compatibilidad. ● Reacciones colaterales: la caramelización de la sacarosa es el principal problema, pues se da al operar a altas temperaturas por tiempos prolongados de reacción. Este proceso genera un deterioro en el color del producto, que comercialmente debe ser blanco. Si se desea aprovechar el potencial de Colombia como centro de desarrollo de biosurfactantes, es necesario avanzar en el estudio de los procesos de producción. Con base en los avances logrados con el uso de emulsificantes, y para evaluar la viabilidad industrial, este proyecto propone adelantar el escalado y el estudio del desempeño de un prototipo a nivel de banco para la producción de sucroésteres a partir de sacarosa y ésteres metílicos de ácidos grasos. Este trabajo se hará en colaboración con una empresa fabricante de plantas químicas (PS&E S.A.S) que contribuirá con su experiencia en el escalado de equipos. Hasta el momento el proceso ha sido desarrollado con éxito en la escala de laboratorio, y se espera demostrar la factibilidad de su implementación a mayor es
Convocatoria
Nombre de la convocatoria:"UN INNOVA": CONVOCATORIA DE PROYECTOS PARA EL FORTALECIMIENTO DE LA INNOVACIÓN EN LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA A PARTIR DEL DESARROLLO DE PROTOTIPOS Y EXPERIENCIAS PILOTO 2016-2018
Modalidad:Modalidad 3: Propuestas de prototipos o escalamientos, presentadas por grupos de investigación en alianza con empresas del sector productivo o solidario, hasta por treinta millones de pesos.
Responsable