Proyectos
Desarrollo de Catalizadores Heterogeneizados Basados en Carbenos N-Heterocíclicos para la Valorización de Glicerol
Resumen
La producción de biodiesel en Colombia ha experimentado un crecimiento constante en los últimos años, impulsada por la necesidad de encontrar combustibles alternativos a los derivados de fuentes fósiles. Actualmente, las 11 plantas operativas en el país producen aproximadamente 55,000 toneladas mensuales de biodiesel. Uno de los principales subproductos de este proceso de biorrefinería es el 1,2,3-propanotriol, más conocido como glicerol, un compuesto orgánico con propiedades hidrofóbicas e hidrofílicas que representa aproximadamente el 10% del total producido. En términos prácticos, por cada 10 kg de materia grasa procesada se obtienen 9 kg de biodiesel y 1 kg de glicerol. La acumulación masiva de este subproducto, considerado un desecho industrial, ha generado un creciente interés por parte de la comunidad científica e industrial en su transformación química para obtener productos de valor agregado, destacándose el carbonato de glicerol, que es utilizado como bloque de construcción en procesos industriales. Los métodos más eficientes para transformar el glicerol en productos de valor agregado son los que emplean catálisis homogénea o heterogénea. En este contexto, los Carbenos N-Heterocíclicos (NHC) han adquirido gran relevancia en la catálisis debido a sus propiedades estereoelectrónicas únicas, como su alta nucleofilia, lo que les permite activar moléculas de interés, incluido el glicerol. Además, los NHCs pueden actuar como organocatalizadores en diversas transformaciones químicas. Sin embargo, el uso de NHCs como organocatalizadores en la conversión de glicerol a productos de valor agregado ha sido poco explorado, lo que representa un campo de investigación de gran interés. Cabe destacar que la mayoría de los sistemas catalíticos que involucran NHCs reportados en la literatura son homogéneos, lo que presenta desventajas frente a los sistemas heterogéneos, ya que la recuperación del catalizador es complicada, lo que disminuye su actividad y aumenta los costos del proceso, afectando también su sostenibilidad. En contraparte, la heterogeneización de catalizadores homogéneos ofrece múltiples ventajas en catálisis, como la facilidad de recuperación y reutilización del catalizador, lo que reduce costos y minimiza desechos, mejorando la sostenibilidad del proceso. Además, la inmovilización de catalizadores homogéneos en soportes sólidos mejora su estabilidad térmica y química, permitiendo su uso en condiciones más exigentes sin pérdida de actividad. Esta estrategia no solo facilita la separación de los productos y el catalizador, simplificando la purificación, sino que también combina la alta selectividad de los catalizadores homogéneos con la operatividad de los sistemas heterogéneos haciendo que el proceso catalítico sea más atractivo. Este proyecto propone el desarrollo de organocatalizadores basados en NHCs heterogeneizados para la valorización de glicerol en carbonato de glicerol. En particular, se plantea la síntesis de sales de imidazolio, precursoras de NHCs, soportadas covalentemente sobre nanopartículas magnéticas (gama-Fe2O3) recubiertas de SiO2, que presentan grupos silanoles en su superficie. Este enfoque busca desarrollar organocatalizadores con alta estabilidad y actividad en la reacción, que además puedan ser recuperados y reutilizados gracias a las propiedades magnéticas del soporte, extendiendo su vida útil en el proceso. El proyecto también contribuirá a la continuidad en la formación de un estudiante de Doctorado en Ciencias-Química, un estudiante de Maestría en Ciencias-Química, y dos estudiantes de pregrado en Química, quienes realizarán sus trabajos de grado en el marco de esta propuesta. Las actividades del proyecto estarán alineadas con las iniciativas formativas del Semillero de Investigación en Catálisis Organometálica y Nanocatálisis, que integra estudiantes de diferentes niveles de formación en Química.
Convocatoria
Nombre de la convocatoria:Convocatoria Nacional de proyectos de investigación, creación artística e innovación 2024
Modalidad:Proyectos de investigación, creación artística e innovación 2024
Responsable