Estudio de un catalizador heterogéneo derivado de cáscara de huevo para la transesterificación de aceite

Abstract

El presente trabajo de tesis tiene como objetivo el estudio de la síntesis bajo distintas condiciones de un catalizador derivado de cáscara de huevo de gallina para su futuro uso como catalizador heterogéneo de la transesterificación de aceites para la producción de biodiesel. Para esto, se realizó un tratamiento con ácidos (clorhídrico y acético) para 3 concentraciones de ácidos (5, 25 y 100 mM) y 3 rangos de tamaños de partícula (53 75, 75 200 y 200 425 µm) para aumentar su área específica y, por ende, su actividad catalítica. Se calcularon las velocidades iniciales para los distintos tamaños de partícula y se obtuvieron los órdenes y constantes de reacción, los primeros se encuentran alrededor de 1 a 1,6 y los valores de las constantes entre 0,01 y 1, con una constante considerablemente mayor al resto con un valor de 16,12. No se obtiene evidencia concluyente de que el tratamiento con ácido aumente el área específica de la cáscara de huevo debido a la contaminación de las muestras con aire atmosférico, lo que llevó a la formación de hidróxido y carbonato de calcio. Se logra demostrar que estos compuestos generan la mayoría o todo el aumento de área observado en los análisis a las muestras preparadas, mediante análisis de área específica y difracción de rayos X. Se obtienen indicios de que una calcinación previa a 300°C por 3 horas podría darle estabilidad al material contra la hidratación. Se determinan los porcentajes de masas remanentes después del tratamiento ácido, las cuales varían según la concentración inicial del ácido, como era de esperarse; dichos porcentajes son, en promedio, 92,23% de la masa original para la concentración inicial de 5 mM, 85,38% para las muestras tratadas con ácidos a concentración 25 mM y 53,96%, para las tratadas con 100 mM de ácido. Luego de la calcinación, el promedio de porcentaje de masa remanente en las muestras después de la calcinación es de un 51,03%, siendo 56,04% el porcentaje teórico. Se encontraron muestras calcinadas parcialmente. Se propuso un modelo de fracturamiento de la cáscara de huevo que explica por qué no aumenta el área considerablemente al disminuir el tamaño de partícula. También se proponen modelos del ataque ácido sobre una cáscara con y sin membrana, siendo el último caso con membrana el favorable para el aumento de área; esto implica que la cáscara de huevo debe ser tratada antes de ser molida. Los catalizadores son activos incluso cuando poseen hidróxido de calcio sin una pérdida apreciable de actividad. A partir de las pruebas experimentales, se calculan rendimientos mínimos y máximos, que son 65,6% y 89,3% respectivamente.