Obtención de acroleína mediante la deshidratación de glicerol en presencia de Al-SBA-15

Abstract

Hoy en día es necesaria la búsqueda de nuevas aplicaciones a los excedentes de glicerol provenientes de la industria del biodiésel, siendo su deshidratación a acroleína, un intermedio muy importante y versátil en la industria química, una interesante alternativa para su valorización. Entre los catalizadores ácidos sólidos empleados para realizar este proceso catalítico se encuentran algunos basados en sílice-alúmina. El objetivo del presente trabajo de investigación es la preparación y caracterización físico-química de catalizadores ácidos basados en una sílice mesoporosa dopada con distintas cantidades de aluminio, y la evaluación de su comportamiento catalítico en la deshidratación de glicerol a acroleína en fase gas.Los catalizadores se han caracterizado mediante diversas técnicas experimentales con el fin de establecer una relación entre sus propiedades físico-químicas y el comportamiento catalítico. Se trata de sólidos mesoporosos con estructura hexagonal característica de los sólidos de tipo SBA-15, con valores de superficie específica entre 311 y 478 m2•g-1. Asimismo, se ha demostrado que la incorporación de aluminio a la sílice aumenta la acidez de estos materiales, de tal manera que la acidez aumenta con el contenido de aluminio, como es de esperar, excepto para el catalizador AlSBA-2.5. Además, se ha detectado la presencia de centros ácidos de Lewis y Brönsted en todos los catalizadores, siendo mayoritarios los centros ácidos de Lewis. En relación a su actividad catalítica, la acroleína es el producto mayoritario en todos los casos, aunque se han detectado cantidades apreciables de acetaldehído e hidroxiacetona. Todos los catalizadores presentan altos valores de conversión tras 2 horas de reacción (84-100%) y rendimientos a acroleína entre 27 y 35%, pero se desactivan en el transcurso de la reacción. La optimización de la temperatura de reacción y el estudio de la regeneración se han llevado a cabo con el catalizador AlSBA-5, que es el que ha mostrado los mejores resultados catalíticos. Por un lado, aunque la conversión es mayor cuando la reacción se lleva a cabo a 350 ºC, una mayor temperatura no implica una mejora del rendimiento en acroleína, ya que se favorece la formación de productos no detectados. Por otra parte, la actividad del catalizador AlSBA-5 se recupera tras un tratamiento térmico de regeneración a 550 ºC, durante 4 h en aire. Así, se obtienen los mismos valores de conversión de glicerol y rendimiento a acroleína durante varios ciclos si éstos se alternan con su correspondiente tratamiento de regeneración.