Proyectos
Acoplamiento de CO2 y óxido de ciclohexeno con catalizadores tipo óxidos mixtos derivados de hidrotalcitas de Zn-Mg-Al
Resumen
Desde la revolución industrial, la concentración de CO2 en la atmósfera ha aumentado considerablemente debido al uso de combustibles fósiles, como el petróleo, el carbón y el gas natural, registrando niveles que para finales de 2018 superan las 415 ppm, los más elevados de los últimos tiempos [1,2]. Esta problemática ha conllevado a que se establezcan políticas globales para la sustitución de dichos combustibles por otras fuentes naturales, con el ánimo de encontrar alternativas más sostenibles y amigables con el medio ambiente [3–5]. En el contexto nacional, de acuerdo con el más reciente Inventario de Gases de Efecto Invernadero (GEI) presentado por el IDEAM, se estima que Colombia emite al año 237 millones de ton de CO2 hacia la atmósfera, y ha registrado un aumento del 10% en la emisión de gases de efecto invernadero en los últimos 24 años [6]. Las actividades que más generaron emisiones fueron la deforestación, la agricultura, el sector de minas y energía, el transporte y la industria cementera. De esta manera, se han planteado grandes retos científicos y tecnológicos de la humanidad para el presente siglo, por un lado, reducir los niveles de CO2 para mitigar los efectos del cambio climático y paralelamente trabajar en pro del desarrollo de materias primas alternativas y sostenibles que permitan la formación de productos químicos y nuevos materiales más amigables con el planeta. Con base en lo anterior, esta propuesta pretende hacer un aporte a esta problemática a través del diseño de procesos catalíticos que permitan la captura y fijación del CO2. La reacción de acoplamiento de CO2 con epóxidos catalizada por metales es una alternativa prometedora ya que conduce a la formación de nuevos materiales sostenibles y con un alto valor añadido [7–11] (ver Esquema 1). En este proyecto, se propone evaluar la actividad catalítica de sistemas heterogéneos tipo óxidos mixtos de Zn-Mg-Al, en la reacción de acoplamiento entre CO2 y óxido de ciclohexeno (OCH). Dependiendo de las condiciones de reacción, mediante este proceso se pueden obtener policarbonatos y/o carbonatos cíclicos (ver Esquema 2) los cuales son productos valiosos y poseen relevancia comercial. El proceso ha sido reportado en la literatura usando catalizadores homogéneos [12–17], no obstante, el uso de catalizadores heterogéneos que incluyan varios metales que proporcionen un efecto cooperativo es escaso y las investigaciones al respecto son muy limitadas [18–21]. En efecto, el uso de materiales sólidos es un aporte significativo al proceso desde el punto de vista de la química verde dado el potencial reúso del catalizador y la eliminación de etapas de síntesis que involucren reactivos de alta toxicidad, así como es un aporte considerando el posible escalamiento del proceso a mediano plazo. De igual manera, desde un punto de vista ambiental y económico, los metales propuestos en este trabajo son atractivos dado su bajo costo, abundancia y escasa toxicidad con respecto a otros metales que han sido reportados [22–26]. Así mismo, el OCH es un producto de desecho de la industria petrolera que ha sido seleccionado como sustrato modelo ya que conduce a la formación de productos comerciales con interesantes propiedades y variadas aplicaciones como intermediarios sintéticos y farmacéuticos [27–29]. Para el desarrollo de esta idea se establece una metodología que consta de 3 etapas fundamentales. En la primera etapa, se lleva a cabo la síntesis y caracterización de los catalizadores tipo óxidos mixtos de Zn-Mg-Al por el método de coprecipitación. Luego se determinan las mejores condiciones de la reacción, en términos de conversión y selectividad a través de un diseño factorial de experimentos y posterior análisis estadístico. Finalmente, se realiza la caracterización de los productos de reacción empleando técnicas espectroscópicas y cromatográficas y se plantean experimentos específicos que establezcan el posible reúso y estabilidad de los catalizadores.
Convocatoria
Nombre de la convocatoria:CONVOCATORIA PARA EL APOYO A PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN Y CREACIÓN ARTÍSTICA DE LA SEDE BOGOTÁ DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA - 2019
Modalidad:CONVOCATORIA PARA EL APOYO A PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN Y CREACIÓN ARTÍSTICA DE LA SEDE BOGOTÁ DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA - 2019
Responsable