En este trabajo se ha desarrollado un proceso multietapa sostenible en el que se utilizan catalizadores heterogéneos y membranas, reduciendo la cantidad de disolventes utilizados y eliminando etapas de separación intermedias. La primera reacción del proceso multietapa es la reacción de transesterificación de aceite de girasol con metanol para obtener biodiésel y la segunda reacción es la de acetalización del glicerol producido en la primera, para obtener solketal. Como subproducto de esta segunda reacción, se obtiene agua. Se ha demostrado que la eliminación de agua del sistema, mediante la utilización de un reactor de membrana de zeolita A operando en permeación de vapor, permite desplazar los dos equilibrios del sistema multietapa. Con una cuidadosa elección de los catalizadores heterogéneos básico y ácido necesarios en las reacciones de transesterificación y acetalización respectivamente, se alcanzan rendimientos a ésteres metílicos y solketal de aproximadamente el 90% en reactor de membrana, con mucho menor exceso de reactivos (metanol y acetona) que cuando se el proceso tiene lugar en un reactor convencional. Para poder llevar a cabo el proceso multietapa, de elevada complejidad, se han estudiado varios aspectos de forma independiente. En este trabajo se han preparadado y caracterizado catalizadores heterogéneos básicos como los óxidos mixtos de Mg/Al, Zn/Al y Mg/Zn/Al. Se ha estudiado la actividad catalítica de estos sólidos, así como de la base orgánica 1,5,7-triazabiciclo[4.4.0]dec-5-eno (TBD) soportado en poliestireno, en reacciones de transesterificación. Asimismo se ha estudiado, en la reacción de síntesis de solketal, la actividad de varios catalizadores ácidos de distinta naturaleza como montmorillonita K10, K10 intercambiada con Zn, Nafión NR-50 o zeolitas Y y beta. También se ha realizado un estudio de la compatibilidad de los distintos reactivos y disolventes en cada una de las reacciones, así como la compatibilidad de los distintos catalizadores ácido y básico, comprobándose que se producen algunas incompatibilidades y la obtención de productos secundarios. Para eliminar el agua generada en el proceso se han sintetizado y caracterizado membranas de zeolita de carácter hidrófilo, como membranas de mordenita y de zeolita NaA. Se llevaron a cabo unos experimentos de síntesis de solketal en reactor de membrana, en los que se comprobó que la aplicación de membranas permitía desplazar el equilibrio de la reacción. Este sistema permite reducir la relación molar acetona/glicerol de 20:1 a 2:1 para alcanzar rendimientos de reacción en torno al 90%. Por último, en los estudios de compatibilidad se comprobó que los catalizadores heterogéneos más adecuados para el proceso multietapa eran TBD-PS y nafión NR-50, que fueron utilizados en el sistema multetapa en reactor de membrana, obteniendo rendimientos elevados en el proceso, utilizando para ello menor exceso de metanol y acetona.

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