Un proceso catalítico prometedor para obtener propano a partir de glicerol
El glicerol(se abrirá en una nueva ventana) es un compuesto orgánico, producido principalmente a partir de grasas y aceites, que se utiliza a menudo en productos de higiene y belleza. Más recientemente, se ha promocionado como materia prima para combustibles líquidos y gaseosos sostenibles. En el proyecto HYDROGAS, financiado por las Acciones Marie Skłodowska-Curie(se abrirá en una nueva ventana), se ha estudiado el glicerol como materia prima para producir hidrógeno gaseoso y biopropano. Sin emisiones de carbono en el punto de consumo, el hidrógeno se considera el combustible limpio más prometedor del futuro. Aunque el biopropano puede sustituir a los gases licuados del petróleo de origen fósil («gas de campamento»), también es interesante para aplicaciones de transporte y calefacción fuera de la red. «Nuestro método consistió en utilizar parte del propio glicerol para producir el hidrógeno gaseoso necesario para la producción de biopropano, evitando así tener que añadirlo de fuentes externas costosas» , explica el investigador principal, Jude Onwudili, del Instituto de Investigación de Energía y Bioproductos(se abrirá en una nueva ventana) de la Universidad de Aston (Reino Unido), anfitriona del proyecto. El primer objetivo de HYDROGAS, desarrollar un proceso que genere hidrógeno suficiente para convertir el glicerol en biopropano, se cumplió con éxito. Aunque el segundo, obtener altos rendimientos de biopropano, no tuvo tanto éxito, el equipo sigue convencido de su viabilidad.
Una fuente alternativa de hidrógeno
El glicerol consta de tres átomos de carbono, cada uno de los cuales contiene un grupo hidroxilo (un átomo de oxígeno unido a un átomo de hidrógeno). Como el propano es una molécula de hidrocarburo, formada únicamente por átomos de carbono e hidrógeno, su obtención a partir del glicerol depende de la eliminación de sus tres átomos de oxígeno. Esto suele implicar encontrar un catalizador que utilice gas hidrógeno para eliminar selectivamente el oxígeno del glicerol en forma de agua, dejando moléculas de propano. Sin embargo, el hidrógeno es caro y proviene en su mayor parte de combustibles fósiles, que son perjudiciales para el medio ambiente. La innovación de HYDROGAS consistió en utilizar parte del propio glicerol para producir el hidrógeno necesario para transformar el glicerol en biopropano.
Proceso catalítico en dos etapas
Como esto requiere múltiples reacciones utilizando varios catalizadores, se desarrolló un proceso en dos etapas. Para cada paso se probaron varios catalizadores heterogéneos, es decir, en un estado distinto al de los reactivos (por ejemplo, un catalizador sólido en una reacción en la que intervienen líquidos). Para seleccionar los catalizadores con la actividad más estable en un reactor discontinuo se probaron, a diferentes temperaturas, los tiempos de reacción y las concentraciones de glicerol. Mientras que los costosos metales del grupo del platino(se abrirá en una nueva ventana) han sido normalmente los principales materiales catalizadores de interés, HYDROGAS brindó la oportunidad de probar alternativas prometedoras y baratas, basadas en metales alcalinos y metales de transición(se abrirá en una nueva ventana) de la primera fila. «Un reto fundamental de la fase acuosa de nuestra reacción es que los catalizadores pueden desactivarse rápidamente. Un resultado clave fue encontrar un catalizador más barato, muy activo y estable, que aumente la cantidad de biopropano que podemos obtener a partir del glicerol con un coste reducido», explica Carine Alves, investigadora de la Universidad Federal de Bahía(se abrirá en una nueva ventana) en Brasil. Para evitar la necesidad de tratamientos previos costosos y lentos para eliminar impurezas y garantizar la estabilidad del glicerol crudo, el equipo utilizó glicerol puro.
En beneficio del medio ambiente, el empleo y la seguridad energética
La producción de hidrógeno renovable y de combustibles gaseosos de hidrocarburos bajos en carbono, como el biopropano, es una pieza clave del Pacto Verde Europeo(se abrirá en una nueva ventana). Por ejemplo, el biopropano podría convertirse en un combustible para los lugares más remotos sin conexión a la red eléctrica, con la incorporación a la combinación energética más amplia y la creación de nuevos puestos de trabajo. Actualmente, el equipo está optimizando catalizadores más baratos y eficaces para reducir el número de reacciones necesarias para convertir el glicerol en biopropano. «También seguimos trabajando para obtener altos rendimientos de biopropano a partir de “glicerol crudo”. Gracias a HYDROGAS, hemos descubierto que las reacciones de la segunda etapa pueden funcionar en condiciones no hidrotérmicas, por lo que exploraremos esta vía alternativa», concluye Onwudili.
