Catalizadores

La transterificación, una de las posibles reacciones por las que podemos llagar a fabricar biodiesel, tiene la necesidad desde un punto de vista cinético de emplear catalizadores para que se pueda llevar a cabo. Estos catalizadores pueden ser ácidos homogéneos, ácidos heterogéneos, básicos homogéneos o enzimáticos, siendo los catalizadores básicos los que se utilizan a nivel industrial en la transesterificación ya que actúan mucho más rápido y además permiten operar en condiciones moderadas. Sin embargo, el principal problema de estos catalizadores es que deben ser anhidros para evitar que se produzcan reacciones secundarias, como la de saponificación, que reducirían el rendimiento del proceso. Por otra parte, los triglicéridos deben tener una baja proporción de ácidos grasos libres para evitar que se neutralice con el catalizador y se formen también jabones.

Se ha observado que la reacción es más rápida cuando se cataliza con un alquilo. En el primer paso de la reacción, un ion óxido alquilo ataca al grupo carbonilo de la molécula del triglicérido. La reacción de este producto intermedio con un alcohol produce un ion del grupo alcóxido en el segundo paso. En la última etapa la re disposición del compuesto tetraedro intermedio da lugar a un éster y a diglicerina.

Asimismo, se pueden utilizar catalizadores ácidos de Bronsted, preferiblemente sulfúricos y sulfónicos. Estos catalizadores producen rendimientos muy altos en ésteres alquilicos pero las reacciones son lentas, necesitando temperaturas superiores a los 100 ºC y más de 3 horas para completar la conversión. La acidificación del grupo carbonil del éster conduce a la carbonatación, y posteriormente, el ataque nucleófilo del alcohol produce el compuesto tetraédrico intermedio. Esto elimina el glicerol para formar un nuevo éster y regenerar el catalizador.

Se ha probado la metanólisis del aceite de soja en presencia del 1% de H2SO4 con una relación molar alcohol/aceite de 30:1. A una temperatura de reacción de 65 ºC se completó la conversión en 20 horas, mientras la butanólisis a 177 ºC y la etanólisis a 78 ºC usando las mismas cantidades de alcohol, necesitaron 3 y 18 horas, respectivamente.

Por lo que podemos ver que para llevar a cabo la reacción de transterificación o es necesario unas altas temperaturas lo que nos lleva a un mayor gasto energético, o es necesario un largo tiempo de conversión de los reactivos en productos que industrialmente podemos clasificar como un proceso poco competitivo a nivel de cubrir la demanda del producto (aunque en nuestro caso no es muy grande la demanda de biodiesel todo sea dicho), además de poco rentable.