Nuevo proceso para producir diesel a partir de algas

Los biocombustibles se presentan como una alternativa a los combustibles fósiles debido a su carácter renovable y a su menor impacto ambiental. Investigadores de la Universidad Técnica de Munich han desarrollado un nuevo proceso catalítico que permite la conversión efectiva de los aceites procedentes de microalgas en hidrocarburos en el rango diesel.

  Autor:  [R.M. Navarro – Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)]

 En los últimos años, los aceites derivados de las microalgas atraen una considerable atención derivada de su posible utilización como combustibles bio-renovables. Las microalgas se consideran interesantes en este contexto ya que poseen un elevado contenido en aceites (hasta un 60% en peso), un rápido crecimiento (entre 10 y 200 veces más rápido que los cultivos terrestres como la soja y la colza)  y no compiten directamente con la producción de alimentos.

 En la actualidad existen tres aproximaciones para la conversión de los aceites derivados de algas en combustibles: (1) transesterificación con metanol de los ácidos grasos contenidos en los aceites para obtener ésteres (biodiesel de primera generación); (2) procesado de los aceites según un procedimiento de refino conocido como hidrotratamiento, que consiste en someter esos aceites a una reacción química con hidrógeno, catalizador (catalizadores basados en sulfuros de NiMo y CoMo) y alta temperatura, y que da lugar a unos hidrocarburos similares a los derivados del petróleo y, (3) un tercer procedimiento conocido como hidro-reformado, para la transformación de los aceites en hidrocarburos mediante la eliminación de los grupos oxigenados con el uso de catalizadores (PtRe/ZSN5) hidrógeno y alta temperatura. Cada uno de los procedimientos anteriores de transformación los aceites poseen algunos inconvenientes que limitan su utilización, por ejemplo el diesel procedente de la transesterificación posee un contenido en oxígeno elevado y pobres propiedades fluido-dinámicas que limitan su aplicabilidad como combustible, los combustibles obtenidos por hidrotratamiento pueden contener azufre procedente de los catalizadores, mientras que los procesos de hidro-reformado aún no alcanzan rendimientos adecuados.

Para superar las limitaciones que ofrecen los procesos de hidrotratamiento aplicados a los aceites, los investigadores de la Universidad de Munich han desarrollado un catalizador alternativo para el hidrotratamiento que permite la obtención de hidrocarburos en el rango diesel con elevado rendimiento¹. Los investigadores proponen un nuevo catalizador basado en Ni soportado sobre zeolita HBeta que permite la conversión cuantitativa del aceite de microalgas en hidrocarburos dentro del rango diesel en condiciones suaves de temperatura y presión. En el estudio, los investigadores trataron aceites de microalgas compuestos por lípidos neutros, como mono-, di- y triglicéridos, con ácidos grasos insaturados C18 como principal componente (88%). El tratamiento del aceite con el catalizador  durante 8 h a 280ºC y una presión de 40 bar de H₂ consiguió la conversión del 78% del aceite en alcanos líquidos con un elevado rendimiento para la formación de compuestos dentro del rango diesel (C18). El análisis del mecanismo de reacción mostró que la transformación de los aceites transcurre a través de un mecanismo bifuncional en el que participan tanto el Ni  como  el soporte zeolítico del catalizador. El mecanismo de reacción indica que la reacción transcurre a través de una reacción en cascada. En primer lugar los dobles enlaces de los ácidos grasos insaturados de los triglicéridos se saturan con hidrógeno en los centros metálicos de Ni. A continuación los grupos ácidos en los ácidos grasos saturados se reducen con hidrógeno dando lugar al correspondiente hidrocarburo saturado. Para el diseño del catalizador los autores analizaron el mecanismo y la velocidad de las reacciones individuales involucradas en el hidrotratamiento lo que les permitió ajustar la formulación del catalizador para lograr catalizadores selectivos y estables para la conversión de los aceites en hidrocarburos del rango diesel. De esta forma la aproximación desarrollada en el estudio abre una nueva posibilidad para la mejora en la producción de combustibles a partir de algas a elevada escala.

 Más información

[1] Towards Quantitative Conversion of Microalgae Oil to Diesel-Range Alkanes with Bifunctional Catalysts, B. Peng, Y. Yao, C. Zhao und J.A. Lercher, Angewandte Chemie, 2011 – Doi 10.1002/ange.201106243