Procesos de mejora de la acidez de <i>bio-oils</i>: eliminación de ácido acético usando óxidos alcalino térreos como catalizadores

Abstract

Los bio-oils son líquidos que provienen de procesos de pirólisis de la biomasa lignocelulósica, que al someterlos a un proceso catalítico se los puede transformar en combustibles. Para poder ingresar una corriente de alimentación de bio-oil en las refinerías actuales es necesario eliminar la alta acidez que contienen. Esta acidez es debida a la presencia de ácidos orgánicos volátiles como el ácido acético, el cual se encuentra en mayor concentración, el ácido fórmico y el ácido propiónico. Un pre-tratamiento catalítico de eliminación de acidez en condiciones suaves de reacción puede mejorar las propiedades de los bio-líquidos sin generar una ruptura indeseada de las cadenas de carbono. En este resumen se presentan resultados de la reacción de eliminación de ácido acético en presencia de catalizadores heterógeneos. Para cumplir con el objetivo se prepararon catalizadores de CaO soportado al 20%p/p en gamma-alúmina (CaO-Al), los que fueron impregnados con una sal de plata para obtener catalizadores con fase metálica con dos concentraciones de plata (1 y 10%p/p) que fueron denominados: 1Ag/CaO-Al y 10Ag/CaO-Al. Los catalizadores se caracterizaron por DRX, SEM-EDS, BET y TPR. La reacción se estudió en un reactor batch a presión controlada, operado a 200ºC y el tiempo de reacción elegido fue de 2h. Con el catalizador CaO-Al se logra una conversión del ácido del 77% y los catalizadores 1Ag/CaO-Al y 10Ag/CaO-Al arrojaron conversiones de 94,4% y 97,5% respectivamente. Como se puede observar la fase metálica promueve la actividad de los catalizadores. Los productos de reacción obtenidos se distribuyeron en fases sólidas, líquidas y gaseosas, predominando la fase sólida. Luego de la reacción, la fase sólida, producto y catalizador, fue separada y analizada por espectroscopía FTIR y DRX. Para todos los catalizadores ensayados se identificó al acetato de calcio hidratado como producto de reacción. En el caso de CaO-Al y 10Ag/CaO-Al también se observó la presencia de fases cristalinas de CaCO3 por DRX. Con los catalizadores metálicos se evidenciaron productos de condensación aldólica como óxido de mesetilo por FTIR. Los resultados obtenidos han permitido proponer dos mecanismos de reacción, en todos los casos el primer paso es la adsorción disociativa del ácido acético sobre la superficie oxídica generando el acetato de calcio y luego, en el caso del catalizador de CaO-Al se produce una incipiente cetonización pirolítica para dar el CaCO3 y para el catalizador 1Ag/CaO-Al se promueve la condensación aldólica, en el caso del catalizador de 10Ag/CaO-Al se propone una co-existencia de ambas rutas. La plata metálica favorece la reacción de condensación la cual es favorecida cuando la concentración es menor dado que la fase metálica está más dispersa.