Optimization of the production of glycerol carbonate from glycerol using a Mg/Al/Zr catalyst

Resumen

Se sintetizaron y evaluaron catalizadores con estructura tipo hidrotalcita HDL-Mg/Al y óxidos mixtos en la transesterificación de glicerol para producir carbonato de glicerol. La síntesis involucró glicerol, carbonato de dimetilo y un catalizador seleccionado para la transesterificación. La optimización de las condiciones de reacción se realizó para determinar un proceso de reacción a un bajo costo operativo, i.e., presión atmosférica y temperatura moderada. Los catalizadores se caracterizaron por difracción de rayos X y área superficial BET. Se encontró que el mejor catalizador era el óxido mixto Mg/Al/Zr. Este catalizador mostró una mayor basicidad y requirió considerablemente menos tiempo de reacción que el requerido por otros catalizadores para alcanzar la misma conversión de glicerol. El objetivo fue analizar el efecto de cada factor (temperatura de calcinación, relación molar Mg/Al/Zr, temperatura de reacción, relación molar de glicerol/carbonato de dimetilo y relación glicerol/peso del catalizador) sobre el rendimiento de carbonato de glicerol en el catalizador Mg/Al/Zr. Estos factores se optimizaron con un diseño experimental para obtener el máximo rendimiento de carbonato de glicerol. Se encontró que el rendimiento de carbonato de glicerol depende de la temperatura de reacción, la proporción de glicerol a carbonato de dimetilo y la cantidad de catalizador. Las condiciones óptimas de reacción para maximizar el rendimiento de carbonato de glicerol fueron 90°C, relación molar de glicerol a carbonato de dimetilo de 1:5 mol/mol y una relación másica de glicerol a catalizador de 1:0.15 g/g.