Análisis de reacciones de alcohólisis enzimática de aceites vegetales

Graciela B. Pérez.

2003.

208 h. : ilustraciones ; 30 cm..

"Tesis de Magister en Ingeniería Química".

Director de tesis: Daniel Borio.

Tesis(magíster)--Universidad Nacional del Sur. Departamento de Química e Ingeniería Química, 2003.

Resumen: La necesidad de generar combustibles alternativos de carácter renovable que puedan reemplazar de manera parcial o total al gasoil y cuya combustión genere emisiones de escape menos tóxicas ha intensificado los esfuerzos en estas líneas de investigación. Así un biocombustible ampliamente usado en zonas ambientalmente protegidas de U.S.A. y países europeos (Austria, Alemania, Italia entre otros) es el "biodiesel" (ésteres metílicos o etílicos de ácidos grasos). Actualmente, por razones de índole económica las plantas industriales destinadas a la producción de biodiesel emplean metanol, aceites vegetales o grasas animales y catalizadores básicos de origen químico, habiendo quedado postergada la alcohólisis enzimática mediante lipasas a un plano experimental secundario. Con la finalidad de disminuir dichos costos han surgido múltiples métodos de inmovilización de enzimas para facilitar su rehuso y recupero en reactores continuos y discontinuos; pero además es esencial ajustar debidamente una serie de parámetros asociados a la naturaleza proteica de las lipasas para conservar su actividad catalítica. La Tesis fue dividida en seis capítulos y un anexo, cuatro de ellos dan un marco teórico para comprender las relaciones entre las estructuras complejas de las lipasas y el proceso catalítico propiamente dicho; los métodos para la inmovilización de enzimas y los factores que influyen positiva y negativamente en la producción del biodiesel por métodos químicos y enzimáticos. El capítulo quinto describe los resultados experimentales de la obtención de biodiesel a escala de laboratorio por una reacción de alcohólisis entre aceite de girasol y etanol absoluto, pero catalizada por una lipasa microbiana de origen comercial (Lipozyme de Novo Nordisk). Las conclusiones generales del trabajo se presentan en el capítulo sexto, mientras que en el anexo I se exponen parámetros experimentales asociados con la cromatografía. El Capítulo 1 desarolla las propiedades generales del ciclo catalítico, origen y fuentes de las lipasas microbianas. Se describen sus estructuras proteicas (primaria, secundaria y terciaria) y su relación con los fenómenos de activación interfacial, responsables de la actividad catalítica de estas enzimas. El Capítulo 2 profundiza sobre la naturaleza de las lipasas inmovilizadas, analizando los diferentes métodos para su inmovilización, el efecto sobre la actividad catalítica y la estabilidad del derivado inmovilizado. Finalmente se describen las diferentes habilidades de las lipasas microbianas para actuar sobre sustratos de diversos orígenes; es decir su especificidad y regioselectividad. En el Capítulo 3 se definen los biocombustibles, en especial los ésteres alquílicos de ácidos grasos o "biodiesel". Este combustible o aditivo para el gasoil es totalmente renovable dada la naturaleza de sus materias primas y con un menor impacto ambiental. Se tratan aspectos generales de la alcohólisis por catálisis química básica así como la importancia en la formulación de los estándares de biodiesel, los que reultarían imprescindibles para impulsar su comercialización. En el Capítulo 4 se desarrollan aquellos aspectos asociados con la producción del biodiesel pero por una vía catalítica enzimática. Se describen los factores que influyen en la conversión de los triacilgliceroles hacia ésteres alquílicos de ácidos grasos, como por ej. naturaleza de las lipasas, actividad del agua, cantidad y naturaleza del alcohol, entre otros. El Capítulo 5, de índole experimental, explica la obtención de biodiesel a escala de laboratorio por una etanólisis libre de solventes con aceite de girasol refinado catalizada por Lipozyme, una lipasa inmovilizada de Rhizomucor miehei (Novo, Nordisk). La cuantificación de los diferentes componentes de la mezcla en el tiempo, es decir ésteres etílicos de ácidos grasos, glicéridos y glicerol permitieron evaluar el progreso de la reacción en el tiempo a través de la conversión; habiendo sido necesario para ello la puesta a punto de una técnica por cromatográfica gaseosa. Además se analiza la influencia de diferentes parámetros de reacción como son: la relación molar de alimentación entre alcohol absoluto/acite de girasol, la naturaleza del alcohol, la temperatura y la cantidad de catalizador sobre el rendimiento del biodiesel en un reactor discontinuo. El Capítulo 6 resume las conclusiones generales de los parámetros asociados a la producción de biodiesel. Finalmente en el anexo I se presentan los tiempos de retención de cada uno de los componentes calibrados así como los factores de respuesta calculados y empleados para cuantificar la extensión de las reacciones de etanólisis ensayadas. CALIFICACION DEPARTAMENTO DE GRADUADOS Calificación de la defensa oral: Sobresaliente - 10 (diez) Fecha: 16/04/03

Incluye referencias bibliográficas.