Efecto de la concentración de glicerina en la alimentación

La concentración en la alimentación es un factor importante en cuanto a la consideración económica. No es deseable calentar y bombear más agua hacia el sistema que la necesaria. Para estudiar el efecto de la concentración, se varió la concentración de la glicerina desde el 5 al 40% en peso. La Figura 4.30 muestra que el aumento en la concentración de la alimentación va unido con una disminución en el rendimiento de hidrógeno y acompañado de un aumento en el rendimiento de metano. Esto puede explicarse considerando que hay menores cantidades de agua al aumentar las concentraciones en la alimentación, por lo que a relaciones vapor de agua/carbono bajas, es más fácil que el CO reaccione con el hidrógeno para producir

Figura 4.29: Efecto de la temperatura en el rendimiento de los

productos gaseosos. 1 s de tiempo de residencia, P: 241 bar, conc. alimentación 5% en peso de glicerina, catalizador Ru/Al2O3.

Métodos para la valorización de la glicerina

metano, consumiéndose parte del H2 producido. El balance de carbono muestra la completa conversión de la glicerina a productos gaseosos para las concentraciones más altas probadas. Para mayores concentraciones, los rendimientos experimentales de monóxido de carbono son menores que los predichos en el equilibrio.

4.6.6. Conclusiones

El reformado de la glicerina en agua en estado supercrítico sobre catalizador de Ru/Al2O3 es un medio efectivo de producir hidrógeno a alta presión a partir de recursos de glicerina proveniente de la biomasa o la producción de biodiésel. Aunque se alcanzaron rendimientos muy próximos a los teóricos con glicerina diluida a 800 ºC, también se puede gasificar completamente concentraciones de hasta el 40% en peso de glicerina, pero con un incremento en la producción de metano. El rendimiento de hidrógeno se encontró que aumentaba con el incremento de la temperatura. La producción de metano se puede reducir trabajando con tiempos de residencia más pequeños.

91 Figura 4.30: Efecto de la concentración de glicerina en la alimentación

en el rendimiento de los productos gaseosos. T: 800 ºC, 1 s de tiempo de residencia, P: 241 bar, catalizador Ru/Al2O3.

5.

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Valorización de la glicerina_{Valorización de la glicerina}

por rutas biotecnológicas

por rutas biotecnológicas

5.1. Introducción

Diversas estrategias basadas en transformaciones químicas y biológicas se están investigando para convertir la glicerina procedente del biodiésel en productos de mayor valor, entre los cuales se destaca:

• La conversión de la glicerina en propilenglicol y acetona, a través de procesos termoquímicos.

• La eterificación de la glicerina con cualquier alcohol o alcano y la producción de componentes que contienen oxígeno, que pueden ser aptos para ser usados como combustible o disolventes.

• La conversión microbiológica de la glicerina para dar 1,3 propanediol, que puede ser utilizado como ingrediente básico en la obtención de poliésteres. • Otros productos como el butanol, ácido propiónico, etanol y formato,

dihidroxiacetona, polihidroxialcanoatos o hidrógeno y etanol pueden ser también obtenidos usando la glicerina como fuente de carbono.

Además de las posibles transformaciones mediante rutas termoquímicas de la glicerina para la obtención de hidrógeno y otros gases combustibles o con mayor eficiencia energética que la propia glicerina como subproducto de la fabricación del biodiésel, existen una serie de rutas biotecnológicas en las que no es necesario el uso de reacciones químicas en un reactor, sino que sirviéndose del uso de diferentes

5.Valorización de la glicerina por rutas biotecnológicas

bacterias y microorganismos puede producirse un gas de síntesis a partir de procesos de digestión anaeróbica y fermentación.

Con la necesidad de dar salida a la glicerina sin refinar obtenida en la manufacturación del biodiésel, se está investigando mucho en esta área. Un largo espectro de productos potencialmente utilizables se puede conseguir mediante oxidación catalítica o biológica. También hay estudios en los que se puede utilizar esta glicerina para alimentar cerdos. En general, dependiendo de los organismos y las rutas utilizadas, un amplio espectro de diferentes productos pueden ser generados durante las fermentaciones anaeróbicas microbiológicas. Sin embargo, la composición y distribución de los productos están sujetos a ciertas limitaciones metabólicas. Una consideración de rutas metabólicas conocidas muestra que una variedad de productos pueden fabricarse a partir de la glicerina, incluyendo: sucinato, propionato, formato, 1,3 propanediol (1,3 PDO), butanol, etanol e hidrógeno.

Sin embargo, el mercado potencial, especialmente sucinato, propionato y formato, es demasiado pequeño para absorber las producciones a partir de la fermentación de la glicerina. Además, son pocos los organismos conocidos actualmente capaces de realizar la fermentación anaeróbica de la glicerina, siendo la mayoría empleados para dar 1,3 PDO. Por lo tanto, han sido muchos los estudios que se han centrado en la producción de este producto, utilizado como monómero en la síntesis de un nuevo tipo de poliéster, el PTT (Politrimetilen tereftalato). Sin embargo, la producción de 1,3 PDO no es una buena opción. La producción de biodiésel mundial predicha para 2010 es de 12 billones de litros. La conversión de la glicerina generada a partir de estas cantidades, daría un rendimiento de 1 billón de kilogramos. Por lo tanto, los únicos posibles productos viables a partir de la glicerina son aquellos que tengan una demanda inagotable, los combustibles. Producir etanol a partir de la glicerina sería una solución. La obtención de un mol de etanol por cada mol de glicerina es teóricamente posible. Sin embargo, hay muy pocos estudios previos sobre la producción de etanol a partir de una fracción de glicerina sin refinar.

Otro biocombustible de interés potencial es el hidrógeno. El proceso de obtención en una fermentación anaeróbica normal, la glicerina es metabolizada a piruvato. El piruvato puede ser catabolizado por dos sistemas enzimáticos distintos. Sin embargo, en ambos casos, solo se puede obtener una molécula de H2 por cada molécula de glicerina. De echo, la producción de hidrógeno a partir de la glicerina a sido previamente estudiada con rendimientos de entre 0,53 mol/mol y 0,77 mol/mol. Este es el típico problema encontrado en la producción de biohidrógeno a través de la fermentación; muchas fermentaciones anaeróbicas microbianas son capaces de prucir hidrógeno a partir de una variedad de substratos. Sin embargo, ninguno puede catalizar la completa extracción de todo el hidrógeno potencialmente presente en el substrato.

Métodos para la valorización de la glicerina

Un proceso que podría convertir completamente la glicerina en hidrógeno tendría numerosas y obvias ventajas. En todas las otras transformaciones microbiológicas, la