PROCEDIMIENTO DE CATÁLISIS ÁCIDA HOMOGÉNEA QUE COMPRENDE LA REUTILIZACIÓN DE ÁCIDO POLIESTIRENSULFÓNICO (APES).

Procedimiento de catálisis ácida homogénea que comprende la reutilización de ácido poliestirensulfónico (apes).

La presente invención se refiere a un procedimiento para llevar a cabo una reacción en presencia de ácido poliestirensulfónico como catalizador ácido, caracterizado porque el procedimiento comprende las siguientes etapas: a1) poner en contacto ácido poliestirensulfónico soluble fresco con los reactivos necesarios para llevar a cabo la reacción catalizada, b1) aislar el catalizador del medio de reacción, a2) reutilizar el catalizador homogéneo poniendo en contacto el ácido poliestirensulfónico aislado en la etapa b1) o b2) con los reactivos necesarios para llevar a cabo la reacción catalizada, b2) aislar el catalizador del medio de reacción, este procedimiento también se caracteriza porque las etapas a2) y b2) se realizan como mínimo de 1 vez.

Preferentemente, el procedimiento de la presente invención se utiliza para obtener biodiesel a partir de aceite con una elevada concentración de ácidos grasos o en la deshidratación de xilosa o glucosa.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201130653.

Solicitante: CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTIFICAS (CSIC).

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: MARISCAL LOPEZ,RAFAEL, LOPEZ GRANADOS,MANUEL, ALBA RUBIO,Ana Carolina, SÁDABA ZUBIRI,Itantzu.

Fecha de Publicación: 22 de Noviembre de 2012.

Clasificación Internacional de Patentes:

C07C67/02 QUIMICA; METALURGIA. › C07 QUIMICA ORGANICA. › C07C COMPUESTOS ACICLICOS O CARBOCICLICOS (compuestos macromoleculares C08; producción de compuestos orgánicos por electrolisiso electroforesis C25B 3/00, C25B 7/00). › C07C 67/00 Preparación de ésteres de ácidos carboxílicos. › por interreacción de grupos éster, es decir, por transesterificación.
C07C69/24 C07C […] › C07C 69/00 Esteres de ácidos carboxílicos; Esteres del ácido carbónico o del ácido halofórmico. › esterificados por compuestos monohidroxilados.
C08G75/24 C […] › C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES. › C08G COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES DISTINTAS A AQUELLAS EN LAS QUE INTERVIENEN SOLAMENTE ENLACES INSATURADOS CARBONO - CARBONO (procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para sintetizar un compuesto dado o una composición dada o para la separación de isómeros ópticos a partir de una mezcla racémica C12P). › C08G 75/00 Compuestos macromoleculares obtenidos por reacciones que forman un enlace que contiene azufre con o sin nitrógeno, oxígeno o carbono, en la cadena principal de la macromolécula. › Polisulfonatos.
C11C3/10 C […] › C11 ACEITES, GRASAS, MATERIAS GRASAS O CERAS ANIMALES O VEGETALES; SUS ACIDOS GRASOS; DETERGENTES; VELAS. › C11C ACIDOS GRASOS OBTENIDOS A PARTIR DE GRASAS, ACEITES O CERAS; VELAS; GRASAS, ACEITES O ACIDOS GRASOS OBTENIDOS POR MODIFICACION QUIMICA DE GRASAS, ACEITES O ACIDOS GRASOS. › C11C 3/00 Grasas, aceites o ácidos grasos obtenidos por modificación química de grasas, aceites o ácidos grasos, p. ej. por ozonólisis (grasas o aceites sulfonados C07C 309/62; grasas epoxidadas C07D 303/42; aceites vulcanizados, p.ej. pseudocaucho C08H 3/00). › por interesterificación.

Fragmento de la descripción:

PROCEDIMIENTO DE CATÁLISIS ÁCIDA HOMOGÉNEA QUE COMPRENDE LA REUTILIZACIÓN DE ÁCIDO POLIESTIRENSULFÓNICO (APES)

Sector de la técnica

El uso de catalizadores activos, selectivos y reutilizables es esencial para el desarrollo de procesos de química verde y sostenible. Junto a las propiedades catalíticas, el coste del catalizador es de gran importancia, ya que tiene un gran impacto sobre la viabilidad económica del proceso.

Estado de la técnica

El poliestireno (PS) es un excelente material de partida para la síntesis de catalizadores con sitios ácidos fuertes, ya que puede ser sulfonado por distintos métodos y con diferentes agentes sulfonantes (F. Kucera y col., Polymer Engineering and Science 38 (1998) 783-792, W.W. Sulkowski y col. Polymer Degradation and Stability, 90, (2005) , 272-280) . El resultado final es un polímero en el que una fracción importante de las unidades de monómero (si no todas) se sulfonan, principalmente en la posición para del anillo aromático, aunque no necesariamente sólo esa posición. El producto final puede ser tanto protonado, ácido poliestirensulfónico (APES) , o intercambiado por un catión metálico, en su forma de metal sulfonato. Una importante propiedad de este polímero, independientemente si la forma adoptada es de ácido o intercambiada, es que si posee una gran proporción de grupos sulfónicos es soluble en agua y solventes orgánicos polares. Cuando la concentración de sulfónico es baja, el sólido no es soluble.

La naturaleza polielectrolítica de este polímero ha dado lugar a importantes aplicaciones como agente floculante de partículas en suspensión para purificar agua, para la eliminación de cationes tóxicos en soluciones acuosas o como plastificante del hormigón. La forma ácida (APES) puede ser utilizado como un catalizador ácido.

Hay algunos ejemplos de utilización de ácido poliestirensulfónico como catalizador ácido, en estos casos el APES no es soluble en el medio de reacción debido a la baja carga

de grupos sulfónicos. El grado de sulfonación define la solubilidad en el medio polar, por ejemplo, un grado de sulfonación de más de 30% es necesario para su disolución en agua D. Baigl y col. Williams, Macromolecules 35, (2002) , 2318-2326. 5 El ácido poliestirensulfónico con un alto grado de sulfonación se ha utilizado como catalizador heterogéneo en la síntesis de biodiesel a partir de aceite de soja y grasa animal con metanol y etanol por César-Oliveira et al., Applied Catalysis A: General, 361 (2009) , 42-48. Sin embargo, los poliestirenos sulfonados que usaron fueron totalmente insolubles en la fase de alcohol, probablemente debido a que el poliestireno de partida estaba 1O parcialmente entrecruzado/reticulado o durante la sulfonación se forman grupos sulfona por condensación de dos grupos sulfónicos con el consiguiente entrecruzamiento/reticulación. Los autores probaron a reutilizar el ácido poliestirensulfónico separado del medio de reacción por filtración, encontrando que se producía una reducción significativa en el grado de conversión de triglicéridos a ésteres 15 metílicos. En el estado de la técnica también se conoce la utilización de poliestireno sulfonado soportado en un sólido inorgánico en la síntesis de biodiesel a partir de ácidos grasos ( G. Morales y col. Chemical Engineering Joumal 161, (2010) , 388-396, A. Martin y col., 20 Joumal of Materials Chemistr y 20, (2010) , 8026-8035) . En este caso, el polímero se inmoviliza sobre un soporte y por tanto también es insoluble en el medio de la reacción. A diferencia de los procedimientos de catálisis ácida utilizando ácido poliestirensulfónico (APES) conocidos en el estado de la técnica, el procedimiento de la 25 presente invención se caracteriza por ser una catálisis homogénea donde el APES utilizado por los inventores es totalmente soluble en un medio de reacción polar, preferentemente en agua y alcoholes como, por ejemplo, metanol y etanol. Así mismo, el procedimiento de la presente invención también tiene por objeto el aislamiento el catalizador homogéneo del medio de reacción y su reutilización sin perdida de actividad. 30 La disolución en el medio de reacción es una propiedad muy interesante para un

catalizador, siempre que éste se pueda recuperar del medio de reacción fácil y eficazmente.

De esta manera, los sitios ácidos del polímero son más accesibles a las moléculas de reactivo. Aunque no se puede descartar el plegamiento de la macromolécula o una agrupación de macromoléculas del polímero en el medio de la reacción, incluso en estos casos, la distancia de difusión de reactivos o productos a (o desde) los sitios activos es mucho más corta y fácil que en las correspondientes resinas sólidas o en otros materiales porosos inorgánicos.

Adicionalmente, la reutilización del catalizador homogéneo es una propiedad igualmente muy interesante ya que permite reducir los costes del procedimiento.

Breve descripción de la invención

al) poner en contacto ácido poliestirensulfónico soluble fresco con los reactivos necesarios para llevar a cabo la reacción catalizada,

b1) aislar el catalizador del medio de reacción,

a2) reutilizar el catalizador homogéneo poniendo en contacto el ácido

poliestirensulfónico aislado en la etapa bl) o b2) con los reactivos necesarios para llevar a cabo la reacción catalizada, b2) aislar el catalizador del medio de reacción, este procedimiento también se caracteriza porque las etapas a2) y b2) se realizan como mínimo de 1 vez.

Preferentemente, las etapas a2) y b2) del procedimiento de la presente invención se realizan entre 1 y 4 veces.

Adicionalmente, de acuerdo con un modo de realización preferente de la presente invención, la reacción catalizada en este procedimiento comprendiendo la reutilización del ácido poliestirensulfónico soluble, es una transesterificación. Preferentemente esta reacción es una transesterificicación de triglicéridos. En particular, según un modo de realización

5 1 O aún más preferente, la reacción catalizada en el procedimiento de la presente invención es una metanólisis o etanólisis de triglicéridos, siendo especialmente preferente que la reacción catalizada sea la transformación de aceite con elevadas concentraciones de ácidos grasos en biodiesel o la metanó lisis de tributirina. De acuerdo con otro modo de realización preferente adicional, la reacción catalizada en este procedimiento comprendiendo la reutilización del ácido poliestirensulfónico soluble, es una deshidratación. Preferentemente, dicha reacción es una deshidratación de hidratos de carbono. Según un modo de realización especialmente preferente la reacción catalizada en el procedimiento de la presente invención es la deshidratación de xilosa o glucosa. 15 Adicionalmente, de acuerdo con otro modo de realización preferente, el aislamiento de ácido poliestirensulfónico (APES) soluble en las etapas bl) y b2) del procedimiento de la presente invención tiene lugar mediante ultrafiltración. 20 De acuerdo con otro modo de realización preferente adicional, el ácido poliestirensulfónico soluble fresco utilizado en la etapa al) del procedimiento de la presente invención tiene un peso molecular superior al valor de corte nominal de la membrana de ultrafiltración utilizada en las etapas bl) y b2) . 25 De acuerdo con otro modo de realización preferente adicional, el ácido poliestirensulfónico soluble fresco utilizado en la etapa al) se somete a un proceso de pre-tratamiento que comprende la ultrafiltración a través de al menos una membrana con el mismo valor de corte de peso molecular nominal a utilizar en las etapas bl) y b2) . Descripción detallada de la invención 30

al) poner en contacto ácido poliestirensulfónico soluble fresco con...

Reivindicaciones:

l. Procedimiento para llevar a cabo una reacción en presencia de ácido poliestirensulfónico como catalizador ácido, caracterizado porque el procedimiento comprende las siguientes etapas:

al) poner en contacto ácido poliestirensulfónico soluble fresco con los reactivos necesarios para llevar a cabo la reacción catalizada,

b1) aislar el catalizador del medio de reacción,

a2) reutilizar el catalizador homogéneo poniendo en contacto el ácido

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que las etapas a2) y b2) se realizan entre 1 y 4 veces.

3. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque la reacción catalizada es una transesterificación.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, en el que la reacción catalizada es una transesterificación de triglicéridos.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, en el que la reacción catalizada es una metanólisis o una etanolisis de triglicéridos.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, en la que la reacción catalizada es la transformación de aceite con elevadas concentraciones de ácidos grasos en biodiesel.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, en el que la reacción catalizada es la metanó lisis de tributirina.

8. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en el que la reacción catalizada es una deshidratación.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, en el que la reacción catalizada es una deshidratación de hidratos de carbono.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, en el que la reacción catalizada es la deshidratación de xilosa o glucosa.

11. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el aislamiento de ácido poliestirensulfónico soluble de las etapas bl) y b2) tiene lugar mediante ultrafiltración.

12. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el ácido poliestirensulfónico soluble fresco utilizado en la etapa al) tiene un peso molecular superior al valor de corte nominal de la membrana de ultrafiltración utilizada en las etapas bl) y b2) .

13. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el ácido poliestirensulfónico soluble fresco utilizado en la etapa al) se somete a proceso pre-tratamiento que comprende la ultrafiltración a través de al menos una membrana con el mismo valor de corte de peso molecular nominal a utilizar en la etapa bl) y b2) .

Patentes similares o relacionadas:

Proceso para la producción de biodiésel y productos relacionados, del 15 de Julio de 2020, de ARGENT ENERGY (UK) LIMITED: Un proceso para producir biodiésel a partir de una mezcla, comprendiendo dicho proceso las etapas de: (i) proporcionar la mezcla a un recipiente de reacción […]

Mezcla de grasas débilmente saturadas para su uso para recubrimiento de barrera de humedad en una confección de confitería congelada, del 20 de Mayo de 2020, de SOCIETE DES PRODUITS NESTLE S.A.: Una composición de recubrimiento de barrera para recubrir confecciones de confitería congeladas, la cual comprende, expresado en % en peso, basado en el […]

Composición de biodiésel y proceso y productos relacionados, del 19 de Febrero de 2020, de ARGENT ENERGY (UK) LIMITED: Una composición de biodiésel que comprende una mezcla de ésteres, en donde la mezcla de ésteres comprende de 7% en peso a 10,5% en peso de octadecanoato de metilo, […]

Composición de grasa con bajo contenido de ácidos grasos saturados, emulsión aireada y método, del 12 de Febrero de 2020, de Bunge Loders Croklaan B.V: Composición de grasa con un bajo contenido de AGS para usar en una emulsión aireada, tal como una crema de relleno, en donde la composición comprende […]

Proceso para la producción de biodiésel y productos relacionados, del 23 de Octubre de 2019, de ARGENT ENERGY (UK) LIMITED: Un proceso para esterificar una mezcla que comprende entre el 10% y 20% en peso de ácidos grasos libres (FFAs), comprendiendo dicho proceso las etapas de: […]

Proceso, del 3 de Julio de 2019, de Bunge Loders Croklaan B.V: Un proceso para producir estearina de aceite de palma aleatorizada con un nivel reducido de dialquilcetonas (DAK) de 1 a 140 ppm, que comprende la etapa de la interesterificación […]

Uso de una composición grasa bombeable en la preparación de masa farinácea y proceso para la producción de tal composición grasa, del 4 de Abril de 2019, de SIME DARBY MALAYSIA BERHAD: Método de preparación de una masa farinácea, comprendiendo dicho método mezclar harina, una composición grasa bombeable, agua y opcionalmente otros ingredientes de […]

Biocarburante constituido de una mezcla de ésteres de ácidos grasos de origen natural, y procedimiento de fabricación de dicho biocarburante, del 20 de Marzo de 2019, de ARKEMA FRANCE: Carburante de biodiésel que cumple las especificaciones tales como las definidas conforme a las normas ASTM D6751 y EN 14214, caracterizado porque […]