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Optimización de la reacción catalítica para la producción de n-butanol y sus isómeros a partir de bioetanol sobre catalizador de hidroxiapatitas

Resumen

Debido a las desventajas del etanol como alcohol carburante, en este proyecto se estudió y optimizó exitosamente el proceso de conversión catalítica de bioetanol a n-butanol y sus isómeros, mediante un proceso de catálisis heterogénea que sigue el mecanismo de la reacción de Guerbet. El proceso catalítico se realizó empleando hidroxiapatitas sintetizadas por los métodos de Precipitación, Sol-Gel y Combustión, los cuales influyeron en la relación Ca/P y en su composición estructural, factores de incidencia en la actividad catalítica de las HAP. Para cumplir con los objetivos de esta investigación, se caracterizó la materia prima de la reacción catalítica por diferentes métodos -instrumentales y analíticos-, se implementó el método cromatográfico para el monitoreo en línea de la reacción, se implementó y se puso en marcha el montaje para desarrollar la reacción y se determinaron las variables significativas del proceso catalítico. El diseño experimental realizado para efectuar la optimización de la reacción catalítica, permitió establecer que el método de síntesis de las hidroxiapatitas, la temperatura de reacción y el flujo de la mezcla etanol-Nitrógeno fueron las variables significativas de la selectividad de la conversión hacia n-butanol y sus isómeros. Una ventaja de esta reacción catalítica es que la mezcla producto que contiene etanol sin reaccionar, n-butanol, sus isómeros y algunos otros compuestos que varían según las condiciones de reacción, puede utilizarse en el mezclado con la gasolina, sin necesidad de implementar etapas de separación adicionales, mejorando propiedades como poder calorífico, presión de vapor e índice de octano, conservando los beneficios de combustible ambientalmente aceptable, disminuyendo además, los costos de la producción del butanol cuando se le compara con los métodos fermentativos.