Etanol y nuevos catalizadores para la producción de biodiésel

El biodiésel es un combustible alternativo al diésel convencional de origen fósil. Las políticas de estímulo promovidas por la UE han conseguido que se haya implantado en el mercado de los combustibles para el transporte y, cada vez más, se tiene en cuenta su carácter sostenible. Así, hasta el 86 % de los biocombustibles utilizados en la UE en 2013 obtuvieron el certificado de sostenibilidad conforme a la normativa comunitaria.

Ahora, Inés Reyero Zaragoza, ingeniera química en la Universidad Pública de Navarra (UPNA), ha propuesto en su tesis doctoral la sustitución de metanol por etanol para la producción de biodiésel y el uso de un catalizador heterogéneo, lo que “redundaría en una reducción de los costes y del impacto ambiental asociado a la producción de este biocombustible”. Los resultados de su trabajo se han publicado en diversas revistan científicas, como en Fuel y en Chemical Engineering Research and Design este mismo año.

Una de las aportaciones novedosas de su investigación ha sido la síntesis e identificación de un nuevo compuesto cuyas características lo convierten en “un muy buen candidato para el desarrollo de catalizadores heterogéneos”. Según explica, en términos químicos la producción de biodiesel se basa en una reacción que se denomina transesterificación: “Se hacen reaccionar aceites vegetales con un alcohol, generalmente metanol, lo que da como resultado biodiesel y glicerina, un producto secundario que tiene variadas aplicaciones una vez purificada”. Para que se produzca la reacción es necesario utilizar un catalizador adecuado. “Los procesos industriales convencionales suelen utilizar catalizadores que se denominan homogéneos porque son solubles en uno de los reactivos, concretamente en el alcohol”.

En esta investigación se ha utilizado etanol en lugar de metanol. Este se produce a partir de materias primas de origen fósil, mientras que el etanol se puede obtener de recursos renovables (lo que da lugar al conocido como bioetanol). “Hemos comprobado que las reacciones de síntesis de biodiesel presentan comportamientos muy diferentes si se utiliza un tipo de alcohol u otro. Por ejemplo, mientras que con el metanol el sistema es bifásico, al emplear etanol el medio de reacción es homogéneo y presenta una única fase liquida”, dice la científica.

Las consecuencias prácticas de estas variaciones son relevantes. Por un lado, al emplear etanol la velocidad de reacción es muy superior y, por lo tanto, hay una mayor capacidad de producción de los reactores. “Sin embargo, por otro lado, el carácter homogéneo de la reacción complica la separación de los productos y favorece la formación de jabones que contaminan estos productos, en especial la glicerina”, añade.

En cuanto al motivo de utilizar catalizadores heterogéneos en lugar de homogéneos, la autora del trabajo explica que “los homogéneos empleados actualmente son muy eficaces, pero no se pueden reutilizar y contaminan los productos, por lo que se necesitan costosas etapas de separación y purificación para obtener biodiésel y glicerina con la cantidad suficiente como para ser comercializados. Además, todos esos procesos producen grandes cantidades de aguas residuales que también requieren tratamientos adecuados”.

Aportaciones novedosas

En el transcurso de esa investigación, una aportación novedosa ha sido la síntesis e identificación de un nuevo compuesto, el glicerolato de calcio, “que supera notablemente en estabilidad al óxido y gliceróxido de calcio y lo convierte en un muy buen candidato para el desarrollo de catalizadores heterogéneos de síntesis de biodiésel”.

Asimismo, Inés Reyero ha utilizado catalizadores estructurados, en los que la fase activa se deposita sobre estructuras cerámicas o metálicas. Esto permite el paso del medio de reacción y facilita la transformación de los reactivos en productos (biodiesel y glicerina, en este caso). Se evita así tener que separar el catalizador del medio de reacción, lo que facilita su reutilización. Según la investigadora, “el empleo de catalizadores estructurados es muy novedoso en el campo de la producción de biodiésel y supone un avance tecnológico importante, por lo que esta tesis se puede considerar pionera en este sentido”.

La tesis de Inés Reyero Avances en la producción de biodiésel: etanolisis y nuevos catalizadores heterogéneos ha sido dirigida por el catedrático Luis Gandía Pascual y la catedrática María Cruz Arzamendi Manterola, del Departamento de Química Aplicada de la UPNA, y ha obtenido la calificación de Sobresaliente cum laude.