Utilización como biocombustible de un producto que comprende: un componente biocombustible obtenible mediante (a) llevar a cabo una reacción de transesterificación entre los triglicéridos de un aceite o grasa de origen animal o vegetal,

y glicerol formal, en presencia de un ácido o una base; (b) separar la fase inferior de la fase superior que es el biocombustible; y (c) opcionalmente lavar con agua el biocombustible obtenido en la etapa b), y secar o alternativamente, someter los triglicéridos de un aceite o grasa de origen animal o vegetal a un proceso de hidrólisis para generar los ácidos grasos y glicerol, seguido de un proceso de esterificación de los ácidos grasos obtenidos con glicerol formal en presencia de un catalizador ácido o básico; caracterizada porque dicho componente biocombustible tiene un contenido global de los componentes (I) y (II) igual o superior al 85% p/p, donde R es una cadena alquílica de un ácido graso derivado de triglicéridos de un aceite o grasa de origen animal o vegetal

Obtención de ésteres de ácidos grasos de glicerol formal y uso como biocombustible.

Utilización de un producto que comprende monoésteres de ácidos grasos de glicerol formal como biocombustible.

La presente invención se refiere a la utilización de un producto que comprende monoésteres de ácidos grasos de glicerol formal como biocombustible con buenas propiedades a bajas temperaturas.

Estado de la técnica anterior

La creciente producción de biocombustibles, y en particular de biodiésel, como alternativa a la utilización de carburantes procedentes del petróleo responde a dos necesidades básicas del modelo socioeconómico de los países industrializados. Por un lado, reducir la dependencia del petróleo cuyo precio se ha incrementado significativamente en los últimos años y con una tendencia previsible al alza. Por otro lado, reducir las emisiones asociadas a la combustión del diésel en los motores de los vehículos; en particular las de CO, CO₂, SO_x, y partículas han demostrado ser menores en el caso del biodiésel aunque las de NO_x siguen siendo elevadas.

En la actualidad, el método de producción de biodiésel implica la transesterificación de triglicéridos de origen vegetal y animal con metanol o etanol para obtener los ésteres metílicos o etílicos de ácidos grasos (el biodiésel) y el glicerol (subproducto concomitante de la reacción de transesterificación) de tal forma que se producen aproximadamente 100 toneladas de glicerol por cada 1.000 toneladas de biodiésel. Si en el año 2005 se hubieran cumplido los objetivos europeos indicativos de sustitución de un 2% de diésel derivado del petróleo por biocombustibles, en Europa se habrían producido 400.000 toneladas de glicerol por año, es decir, aproximadamente el doble de las necesidades del mercado actual de glicerol en Europa. Esta elevada producción anual de glicerol representa uno de los inconvenientes más importantes en la fabricación de biodiésel que puede afectar negativamente al desarrollo del mercado del biodiésel.

Por consiguiente, resulta necesario desarrollar nuevas aplicaciones de gran consumo para el glicerol producido en la fabricación del biodiésel. Recientemente se ha propuesto la transformación del glicerol de forma económica en sustancias que mezcladas con ésteres alquílicos de ácidos grasos. Esta solución podría ser de gran valor técnico y comercial y solucionará los problemas de los excedentes de glicerol.

Por ejemplo, en la solicitud de patente WO 2005/093015 A1 se describe la preparación de dos acetales de glicerol mediante la reacción entre el glicerol y el n-butanal y la acetona. También se describe la preparación de t-butiléteres de glicerol mediante la reacción entre el glicerol crudo y el isobutileno. En ambos casos, el glicerol utilizado es el glicerol crudo obtenido como subproducto en la preparación de un biodiésel por transesterificación de un aceite de colza con metanol en presencia de un catalizador heterogéneo de aluminato de zinc. Se indica que tanto los éteres como los acetales descritos se mezclan en una proporción 80/20 p/p (biodiésel/derivado del glicerol), asegurando entonces la completa utilización del glicerol como biocombustible. Sin embargo, no se indican los datos sobre miscibilidad a baja temperatura y, por lo tanto, no se puede valorar su comportamiento como biocombustible a baja temperatura, un aspecto que determina el uso general de biocombustibles en climas fríos.

La solicitud de patente europea EP 1331260 A2 describía un procedimiento para producir combustibles biodiésel con propiedades mejoradas a baja temperatura. En este caso, el glicerol crudo obtenido en la preparación de biodiésel, tras neutralizarse con H₂SO₄ a pH 7, se hace reaccionar con aldehídos y cetonas mediante procedimientos conocidos para producir acetales y cetales. Se describen las propiedades a baja temperatura de ésteres metílicos de aceite de colza con glicerol formal y con triacetato de glicerol en proporciones en peso que van desde 95,5/0,5 a 90/10 (Biodiésel/Derivado de glicerol). Los datos aportados indicaban que la adición de derivado de glicerol formal al biodiésel producía la máxima disminución del punto de congelación (-21ºC) y de la viscosidad a -10ºC (343,3 cST para una mezcla 95/5). Atendiendo a este resultado el glicerol formal parece constituir una de las alternativas más eficientes para garantizar las mejores propiedades del biodiésel a baja temperatura. Aunque el autor señala que las concentraciones de acetales, cetales y acetato de glicerol pueden variar, según las necesidades, entre 0,1 y 20% en peso, no se precisa si es posible preparar mezclas de glicerol formal y biodiésel cuando la cantidad de glicerol formal como máximo del 5%. Los datos obtenidos en nuestro laboratorio indican que el glicerol formal es inmiscible con los ésteres metílicos de ácidos grasos derivados de aceites vegetales, tales como aceite de colza, girasol y palma, cuando se encuentra el glicerol formal en una proporción del 20% en el rango de temperaturas que va desde -20 a +25ºC, lo cual excluye, por tanto, al glicerol formal como componente de formulaciones de combustible biodiésel que permite la incorporación completa del glicerol.

Por otro lado, en la literatura consultada (por ejemplo, el artículo "Glycerinderivate ais Kraftstoffkomponenten", R. Wessendorf, Erdöl und Kohle-Erdgas, 48, 3, 1995) no contempla el coste asociado a la utilización de aldehídos, cetonas, olefinas y otros productos químicos necesarios para la síntesis de los derivados de glicerol propuestos. Desde el punto de vista económico el glicerol formal es un material adecuado para la preparación de biocombustibles pues tanto su disponibilidad industrial como su precio pueden resultar suficientemente competitivos.

Finalmente, desde el punto de vista estratégico resulta conveniente basar la producción química en Europa en el uso de materias primas renovables o derivadas del gas natural, evitando al máximo la utilización de derivados del petróleo (Agenda Estratégica de Investigación. Plataforma Tecnológica de Química Sostenible.). Este planteamiento no solamente no es ajeno a la producción de biocombustibles sino que adopta como una directiva general. De acuerdo con lo anterior, es posible concluir que el glicerol formal es el derivado de glicerol mas adecuado ya que la materia prima necesaria para su producción, el formaldehído, se obtiene a partir de metanol y éste a su vez se obtiene por oxidación del gas natural.

Descripción de la invención

La presente invención se refiere a la utilización como biocombustible de un producto que comprende un componente biocombustible obtenible y caracterizado según la reivindicación 1.

También se describe en la presente memoria la preparación de un nuevo componente biocombustible que incluye en su composición glicerol formal (que se obtiene por acetalización del glicerol con formaldehído), de tal forma que se puede utilizar completamente el glicerol obtenido como subproducto en el proceso actual de fabricación de bio- diésel.

La presente invención aporta una solución óptima desde el punto de vista técnico, económico y estratégico al problema de los excedentes de glicerol. Se basa en la utilización de glicerol formal como base para la preparación de biocombustibles cuya composición permita incorporar una concentración de glicerol igual o superior al 20% p/p, y mantener unas buenas propiedades de los biocombustibles en motores, especialmente a baja temperatura.

De este modo, un aspecto de la presente invención se refiere a la preparación de un componente biocombustible con un contenido global de los componentes (I) y (II) igual o mayor de 85% p/p,

donde R es una cadena alquílica de un ácido graso, que comprende las siguientes etapas: (a) llevar a cabo una reacción de transesterificación entre los triglicéridos de un aceite o grasa de origen animal o vegetal, y glicerol formal, en presencia de un ácido o una base; (b) separar la fase inferior de la fase superior que es el biocombustible; y (c) opcionalmente lavar con agua el biocombustible obtenido en la etapa b) y secar. Un proceso alternativo implica someter los triglicéridos de un aceite o grasa de origen animal o vegetal a un proceso de hidrólisis (normalmente denominado separación de grasas) para generar los ácidos grasos y glicerol, seguido de un proceso de esterificación... [Seguir leyendo]

1. Utilización como biocombustible de un producto que comprende:

un componente biocombustible obtenible mediante

(a) llevar a cabo una reacción de transesterificación entre los triglicéridos de un aceite o grasa de origen animal o vegetal, y glicerol formal, en presencia de un ácido o una base;

(b) separar la fase inferior de la fase superior que es el biocombustible; y

(c) opcionalmente lavar con agua el biocombustible obtenido en la etapa b), y secar

o alternativamente, someter los triglicéridos de un aceite o grasa de origen animal o vegetal a un proceso de hidrólisis para generar los ácidos grasos y glicerol, seguido de un proceso de esterificación de los ácidos grasos obtenidos con glicerol formal en presencia de un catalizador ácido o básico;

caracterizada porque dicho componente biocombustible tiene un contenido global de los componentes (I) y (II) igual o superior al 85% p/p,

donde R es una cadena alquílica de un ácido graso derivado de triglicéridos de un aceite o grasa de origen animal o vegetal.

2. Utilización del producto según la reivindicación 1, donde el contenido global de los compuestos (I) y (II) de dicho componente biocombustible es superior al 95% p/p.

3. Utilización del producto según la reivindicación 1 ó 2, donde el aceite o grasa de origen animal o vegetal se selecciona del grupo que consiste en: aceite de colza, aceite de girasol, aceite de palma, aceite de coco, aceite de soja, aceite de oliva y mezclas de los mismos.

4. Utilización del producto según la reivindicación 3, donde dicho aceite es aceite de colza.

5. Utilización del producto según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde dicho componente biocombustible se mezcla con un compuesto seleccionado del grupo que consiste en glicerol formal, biodiésel, diésel derivado de petróleo y mezclas de los mismos.

6. Utilización del producto según la reivindicación 5, donde el biodiésel se selecciona del grupo que consiste en ésteres metílicos o etílicos procedentes de la transesterificación de los aceites de colza, girasol, palma, coco, soja, oliva y mezclas de los mismos.

7. Utilización del producto según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que además comprende uno o más componentes adicionales seleccionados del grupo que consiste en: antioxidantes, agentes para aumentar el octanaje, biocidas, agentes quelantes, detergentes, dispersantes, disolventes, inhibidores de corrosión, inhibidores de óxido y mejoradores del índice de cetano.