10 Al 15

10. Mencione las principales propiedades para controlar la cantidad de Biodiesel ¿cuáles serían las tres características más importantes que deben tener un Biodiesel para poder ser empleado exitosamente como combustible de vehículos de y trasporte? De acuerdo a [ CITATION CZh16 \l 2058 ] las propiedades del biodiesel dependen en gran medida del tipo de materia prima usada para su producción. Por lo tanto, las especificaciones para su uso para combustible son necesarias para confiar las propiedades en un intervalo aceptable, controlar su calidad y asegurar un desempeño confiable del motor. Según (ASTM internacional, 2015; CEN, 2014) las propiedades que se indican en estas especificaciones incluyen el poder calorífico, numero de cetano, densidad, viscosidad, contenido de cenizas, corrosión de cobre, contenido de agua, azufre, glicerina, entre otras

11. Mencione los métodos que se tienen para utilizar a los aceites vegetales como combustibles y destaque ¿cuál es el más importante en la actualidad y por qué razón?  Uso directo del aceite o mezclado con diésel.  Aceites microemulsificados en diésel.  Ruptura térmica de los aceites (pirolisis).  Transesterificación de los aceites para la producción de biodiesel. Los primeros dos métodos mencionados arriba no sugieren realizar ningún cambio en la molécula de triglicérido; sin embargo, la combustión directa de aceites vegetales no es recomendable debido a que forma incrustaciones de carbón dentro del motor y altera las propiedades de lubricación, trayendo como consecuencia la disminución de la vida del motor. En el tercer método, el aceite recibe un tratamiento térmico, lo cual puede provocar la oxidación y asimismo la alteración de las cadenas hidrocarbonadas. Por estas razones, la elaboración de biodiesel parece ser la mejor opción para utilizar aceites vegetales como biocombustible.

12. En la reacción de transesterificación normalmente se hace reaccionar un aceite vegetal compuesto principalmente por triglicéridos y con baja cantidad de ácidos grasos libres con un alcohol de cadena corta metanol principalmente; que tipo de catálisis existen para lograr está reacción.

De acuerdo con [ CITATION Cas14 \l 2058 ] la transesterificación consiste en la reacción de un triéster de glicerilo (triglicérido) con un alcohol para formar alquil ésteres y glicerol. Desde el punto de vista mecanístico, la transesterificación consiste en una serie de reacciones consecutivas reversibles, donde los triacilglicéridos se convierten paso a paso a diglicéridos, monoglicéridos y por último a glicerol, produciendo en cada etapa una mol de alquil éster. Óxidos de metales alcalinotérreos Los óxidos de metales alcalinotérreos (MgO, CaO, SrO y BaO) son conocidos como catalizadores tipo óxidos metálicos

básicos; en consecuencia, son susceptibles de

utilizarlos en reacciones de transesterificación de aceites vegetales. El sitio básico de estos óxidos metálicos se genera por la presencia del ion metálico (catión) el cual se comporta como un ácido de Lewis y el ion oxígeno negativo (anión) como un sitio básico de Brønsted. En la metanólisis por ejemplo, el metanol es adsorbido en la superficie y el enlace O-H se rompe formando el ion metóxido, luego el catión hidrógeno es atacado por el anión oxígeno. Los óxidos de metales alcalinotérreos son catalizadores promisorios porque son más económicos, menos solubles que los óxidos metálicos del grupo I y la mayoría de ellos no son tóxicos. Su estudio ha sido muy amplio principalmente en reacciones orgánicas. En los óxidos de los metales alcalinotérreos, el número de sitios básicos disminuye con el orden MgO > CaO > SrO > BaO mientras que la fortaleza básica se incrementa en el orden MgO < CaO < SrO < BaO.

Zeolitas ácidas La actividad catalítica de las zeolitas descationizadas se atribuye a la presencia de los sitios acidícos debidos a las unidades tetraédricas de [AlO4 ] en el armazón. Estos sitios ácidos pueden tener carácter tipo Brønsted o Lewis. Las zeolitas sintetizadas normalmente casi siempre tienen iones Na+ que equilibran las cargas del armazón, pero se pueden intercambiar fácilmente por protones mediante la reacción directa con un ácido, produciendo grupos hidroxilo superficiales: los sitios de Brønsted. Como alternativa, si la zeolita no es estable en disolución ácida, es muy común formar la sal de amonio, NH4 + , y luego calentarla para que el amoniaco se desprenda, dejando un protón. Un calentamiento posterior elimina el agua de los sitios Brønsted, quedando un ion de Al tricoordinado que tiene propiedades de aceptor de par de electrones; este se identifica como sitio ácido de Lewis. Por consiguiente, las zeolitas pueden presentar sitios ácidos de Brønsted o de Lewis, o ambos dependiendo de cómo se prepare la zeolita. Las zeolitas como catalizadores son muy útiles porque ofrecen un área superficial interna considerable, además son cristalinas y por tanto pueden prepararse con un alto grado de reproducibilidad. Esto se debe principalmente a la limitación de la difusión de los reactivos voluminosos (triglicéridos) en la estructura microporosa de la zeolita. Zeolitas básicas Las zeolitas pueden modificarse por intercambio de cationes alcalinos o por descomposición de una sal alcalina de un metal ocluido convirtiéndose en sólidos básicos interesantes. La presencia de cationes alcalinos aumenta la densidad electrónica del oxígeno en el armazón, actuando de esta manera como sitio básico. La fuerza de estos centros depende de la estructura del armazón, su composición química y la naturaleza de las interacciones. Las especies compatibles se introducen típicamente a través de impregnación húmeda de una disolución que contiene el precursor solvatado en los poros de la zeolita. La calcinación descompone los compuestos ocluidos y crea los óxidos de metales alcalinos soportados. Heteropoliácidos (HPAs)

Los

heteropoliácidos

(HPAs)

son

ácidos

complejos

formados

a

partir

de

heteropolianiones que tienen como unidad básica octaedros metal-oxígeno. Los tipos Keggin (ver figura 6) son los principalmente usados en el diseño de una variedad de catalizadores ácidos. Las fórmulas generales de las clases de HPAs. En los últimos años se han sintetizado nuevos HPAs por sustitución. Además de ser considerados ácidos fuertes de Brønsted e inclusive acercarse a la categoría de superácidos, los HPAs han demostrado ser muy estables a altas temperaturas, presentan buenas propiedades mecánicas, facilidad en el manejo, son reutilizables, benignos con el medio ambiente y económicamente factibles. Pero presentan algunos inconvenientes relacionados con su baja área superficial, baja porosidad y dificultades en la recuperación. Los HPAs tipo Keggin, a pesar de ser catalizadores sólidos empleados en reacciones en fase gaseosa, presentan alta solubilidad en medios polares como el agua y metanol, razón por la cual, en la metanólisis del aceite de colza, los heteropoliácidos (H3 PW12O40, H4 SiW12O40 y H3 PMo12O40) actúan como catalizadores homogéneos con un desempeño mayor que los ácidos minerales (H2 SO4 y H3 PO4 ). Sin embargo publicaciones recientes han demostrado que heteropoliácidos (H3 PW12O40 y H3 PMo12O40) soportados sobre arcilla ácida K-10 mostraron alta eficiencia y estabilidad.

13. De acuerdo a la pregunta anterior. Para cada tipo de catálisis mencione tres ejemplos: Homogénea: Lo podemos ver en la oxidación de la materia orgánica se presenta como contaminante del agua a través del proceso conocido como Fenton que consiste en la formación de radicales oxidrilos de alto potencial de oxidación desde el peróxido de hidrogeno y el hierro solubilizado como catalizador. Es donde ocurre toda en la misma fase donde se disuelven los reactivos y el catalizador y, al cabo del tiempo, tienes una disolución de los productos y el catalizador, intacto, Después de mezclar el colacao en la leche, intenta separar el polvillo. Método de las “Cámaras de Plomo” para la síntesis del H2SO4 (hacia 1740)

Heterogénea: Como ejemplo claro tenemos la transformación de los gases que provienen del escape de los automóviles en gases más inocuos a través de convertidores catalíticos. Además de la producción de margarina a través de la hidrogenación de aceites vegetales catalizada por níquel, Así como la síntesis de amoniaco catalizada por hierro. Enzimática Como ejemplo tenemos al pardeamiento enzimático deseado en el café, el cacao y el té por el mejoramiento que se produce en las características organolépticas y no deseado en las frutas También tenemos el enlentecimiento del proceso de oxidación de materia orgánica en frutas debido al ácido cítrico presente en frutas cítricas.

Otro ejemplo es la ureasa, la cual se encarga de catalizar la hidrólisis de la urea. 14. Además, de acuerdo a su criterio ¿Cuál tiene mayor futuro de estas catálisis y por qué? A mi punto de vista es la catálisis heterogénea, esto porque en una de sus ventajas nos dice que el catalizador se puede recuperar pues al estar en una fase diferente a los reactivos, se puede separar al final de la reacción sin mucha dificultad además de que, hoy en día es muy utilizada en la industria para el desarrollo de diferentes proyectos

15. Existe un tipo de procesos para llevar a cabo la transesterificación de aceites vegetales que no emplea catálisis alguna ¿Cuál es este proceso? Mencione dos ventajas y dos desventajas del mismo respecto a los procesos que sí son catalíticos. Es una reacción reversible que no se da de manera espontánea, de modo, que es fundamental utilizar catalizadores para fomentar la reacción y para acelerarla. Para entender un poco más cómo funciona la reacción de transesterificación, se deben tener en cuenta algunos conceptos básicos como los siguientes: Ácidos grasos Las cuales son cadenas rectas alifáticas saturadas o insaturadas que tienen un número par de átomos de carbono y un grupo carboxilo, siendo este último la porción de la molécula de ácido graso que se unirá al glicerol. Triglicéridos Un triglicérido son triésteres de glicerol con ácidos grasos, es decir, es la combinación de tres radicales de cadenas largas (R) como la de los ácidos grasos con glicerol. Cuando al glicerol se le unen sólo dos cadenas de ácidos grasos se tiene un diglicérido, y si sólo una cadena está unida al glicerol tendremos un monoglicérido.

Para

realizar

estequiométricamente mantener

una

una

transesterificación

completa

relación

molar

es de

necesario alcohol

a

triacilglicérido de 3:1. En la práctica es necesaria una relación

mayor

para

desplazar

el

equilibrio

y

aumentar el rendimiento; desde luego, la velocidad de transesterificación no solo depende de las condiciones de operación o del tipo de catalizador sino también del tipo y variedad de triacilglicéridos presentes en el aceite o en la grasa.

Bibliografía C, Z. (2016). Recent development in studies of. Obtenido de doi:ttp://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2015.09.056. Castellar Ortega, G. C., Angulo Mercado, E. R., & Cardozo Arrieta, B. M. (10 de Junio de 2014). Transesterificación de aceites vegetales empleando catalizadores heterogéneos. Obtenido de http://www.scielo.org.co/pdf/prosp/v12n2/v12n2a10.pdf