A nivel mundial existen serias preocupaciones debido al inevitable agotamiento de las reservas combustibles fósiles, así como el incremento acelerado, en las últimas décadas, de las emisiones de gases contaminantes como CO2, CO, SO2, NO, etc, asociados a la quema de hidrocarburos como gasolina y diésel [1]. Esta problemática ha conllevado a que se desarrollen estrategias políticas de sustitución de dichos combustibles por otras fuentes naturales, con el ánimo de encontrar opciones más sostenibles y amigables con el medio ambiente [2-4].
En el contexto nacional, Colombia, produce biodiesel a partir del aceite de palma como una fuente alternativa de energía en el sector del transporte [5, 6]. En este proceso, se genera 10% de glicerol, un subproducto que en grandes cantidades se convierte prácticamente en un desecho. Se estima que actualmente Colombia tiene una capacidad de producción de biodiesel de 500.000 toneladas/año y con una producción de glicerol crudo equivalente a 50.000 toneladas [5, 7]. Por esta razón, nuestro país enfrenta grandes desafíos debido a la acumulación de glicerol y a los enormes costos asociados con su almacenamiento y tratamiento. El glicerol tiene diversas aplicaciones industriales, en el sector de cosméticos, medicamentos, en la industria de alimentos, en la fabricación de explosivos, etc [8].
Con base en lo anterior, en este proyecto se propone evaluar la posible transformación del glicerol hacia la formación de carbonato de glicerol haciendo uso de catalizadores homogéneos. Se investigarán dos procesos catalíticos que son selectivos a la formación del producto de interés. En el primer proceso, se estudiará la carboxilación catalítica del glicerol con CO2, dos materias primas consideradas de desecho y que, en el caso del CO2, tiene un impacto ambiental negativo. En el segundo proceso, se estudiará la transesterificación catalítica del glicerol en presencia de un carbonato orgánico. Ambos procesos han sido reportados en la literatura [9-12], no obstante, el uso de catalizadores homogéneos es escaso y las investigaciones al respecto aún son limitadas [13].
La presente propuesta está encaminada al diseño de catalizadores homogéneos tipo salen con carácter básico usando metales como calcio y magnesio. Esto se fundamenta en el hecho que se ha reportado que los catalizadores con propiedades básicas son activos en estas reacciones [12, 13]. Adicionalmente, estos metales son de bajo costo y alta disponibilidad en nuestro país, y el manejo de posibles residuos es simple.
En este proyecto se propone evaluar la actividad catalítica de los catalizadores homogéneos sintetizados en los dos procesos mencionados y determinar las mejores condiciones de reacción en términos de conversión y selectividad a través de diseños de experimentos factoriales y análisis estadístico. Buscamos establecer cuál es el metal más activo, mejor sistema catalítico y cuál es el método más eficiente para la producción del carbonato de glicerol, un producto con amplias aplicaciones y alto valor a nivel industrial.
El desarrollo de este proyecto se asocia a la formación académica e investigativa de un estudiante de Maestría quien ejecutará las actividades propias de esta propuesta como tema principal de su trabajo de grado. Adicionalmente, se vinculará a otro estudiante de Maestría y a un estudiante de pregrado quienes participarán activamente del desarrollo de algunas actividades del presente proyecto. |