Fernando Trejo Zárraga CICATA – IPN UNIDAD LEGARIA “Síntesis de catalizadores nanoestructurados para la conversión de glicerol en otros productos” Presenta Fernando Trejo Zárraga 14 de diciembre de 2015.

¿De dónde viene la energía que consumimos? CICATA – IPN UNIDAD LEGARIA ¿De dónde viene la energía que consumimos? http://www.iea.org/statistics - 2 -

¿Cuánto cuesta producir un barril de petróleo? CICATA – IPN UNIDAD LEGARIA ¿Cuánto cuesta producir un barril de petróleo? 49 http://www.jornada.unam.mx/2015/12/07/opinion/008o1eco - 3 -

Usando otras alternativas para obtener energía… CICATA – IPN UNIDAD LEGARIA Usando otras alternativas para obtener energía… CO2 Azúcares, almidones Fermentación Deshidratación Etanol Hidrólisis Lignina, celulósicos Pirólisis Hidrotratamiento Gasolina Gasificación Fischer-Tropsch Diesel Hidrotratamiento Aceites FAME’s (biodiesel) Transesterificación Glicerol - 4 -

Obtención de biodiesel CICATA – IPN UNIDAD LEGARIA Obtención de biodiesel - 5 -

Mecanismo de reacción con un catalizador alcalino CICATA – IPN UNIDAD LEGARIA Mecanismo de reacción con un catalizador alcalino - 6 -

CICATA – IPN UNIDAD LEGARIA Transesterificación - 7 -

CICATA – IPN UNIDAD LEGARIA Justificación Biodiesel (~90 %masa) Glicerol (~10 %masa) Oxígeno 1,2-propanodiol 1,3-propanodiol Glicerol Carbono Hidrógeno - 8 -

CICATA – IPN UNIDAD LEGARIA Objetivos General: Producir 1,2-propanodiol a partir de la hidrogenólisis de glicerol usando un catalizador de óxidos mixtos (CuAl) Específicos: Sintetizar catalizadores CuAl con diferentes composiciones catalíticas Optimizar la producción de 1,2-propanodiol mediante un diseño de experimentos Caracterizar los catalizadores sintetizados por diferentes técnicas (XPS, TEM, SEM, EDS, TGA, etc.) - 9 -

Metodología experimental CICATA – IPN UNIDAD LEGARIA Metodología experimental Nitrato de cobre Nitrato de aluminio Hidróxido de sodio Agitación Añejamiento Filtrado y lavado Calcinación Cu:Al (3:1) Reducción en H2 - 10 -

Caracterización del catalizador CICATA – IPN UNIDAD LEGARIA Caracterización del catalizador Fisisorción de N2 XRD XPS SEM-EDS TEM - 11 -

CICATA – IPN UNIDAD LEGARIA Evaluación catalítica y caracterización del producto Reactor por lotes Cromatografía de gases - 12 -

CICATA – IPN UNIDAD LEGARIA Exp. TR, °C wcat TC, °C t, h 1 220 2.30 300 6 2 3.74 400 15 3 5.18 500 24 4 250 5 7 280 8 9 6 < t < 24 300 < Tc < 500 2.30 < wcat < 5.18 220 < TR < 280 - 13 -

Caracterización del catalizador – Propiedades texturales CICATA – IPN UNIDAD LEGARIA Caracterización del catalizador – Propiedades texturales   Temp. calcinación, °C Sin reducción Reducido ASE, m2/g DPP, Å VPP, cm3/g 300 64 98 0.12 80 175 0.09 400 52 107 0.11 72 182 0.10 500 47 116 0.13 68 193 - 14 -

Caracterización del catalizador – EDS Composición promedio, %atómico CICATA – IPN UNIDAD LEGARIA Caracterización del catalizador – EDS Elemento Composición promedio, %atómico Sin reducción Reducido Al 13.53 14.12 Cu 37.34 39.79 - 15 -

Caracterización del catalizador – XRD CICATA – IPN UNIDAD LEGARIA Caracterización del catalizador – XRD () CuO; () Cu; (*) Cu2O. a) Sin reducción y calcinado a 500°C; b) Calcinado a 500°C y reducido; c) Calcinado a 400°C y reducido; d) Calcinado at 300°C y reducido - 16 -

Caracterización del catalizador –XPS CICATA – IPN UNIDAD LEGARIA Caracterización del catalizador –XPS Cu+1 No reducido Cu+2 Reducido - 17 -

Caracterización del catalizador – SEM CICATA – IPN UNIDAD LEGARIA Caracterización del catalizador – SEM Sin reducción Reducido - 18 -

Caracterización del catalizador – TEM CICATA – IPN UNIDAD LEGARIA Caracterización del catalizador – TEM Sin reducción Reducido - 19 -

Caracterización del catalizador – TGA CICATA – IPN UNIDAD LEGARIA Caracterización del catalizador – TGA Reducido Sin reducción - 20 -

Caracterización del catalizador gastado – XRD CICATA – IPN UNIDAD LEGARIA Caracterización del catalizador gastado – XRD () Cu. a) 6 h; b) 24 h. - 21 -

Resultados experimentales CICATA – IPN UNIDAD LEGARIA Resultados experimentales Exp Conversión, % Selectividad a 1,2-PDO, % 1 13.62 63.06 2 43.06 77.66 3 74.26 78.84 4 45.66 74.65 5 63.93 77.99 6 21.75 71.09 7 31.48 42.67 8 16.14 62.25 9 54.18 48.59 - 22 -

CICATA – IPN UNIDAD LEGARIA CONCLUSIONES Los óxidos mixtos de Cu y Al pueden usarse en la hidrogenólisis de glicerol La relación atómica óptima fue 3:1 (Cu:Al) El catalizador más activo se obtuvo al calcinar a 500°C La máxima conversión lograda fue 74.26% con selectividad hacia 1,2-PDO de 78.84% usando una concentración de catalizador de 5.18 %peso. La reacción se llevó a cabo a 220°C - 23 -

CICATA – IPN UNIDAD LEGARIA PRODUCTOS LOGRADOS Formación de recursos humanos: 1 alumno de posgrado por graduarse - 24 -

CICATA – IPN UNIDAD LEGARIA AGRADECIMIENTOS - 25 -