Biosinteză Glicerol Carbonatului din Bio-Glicerol

Domeniu: Chimie Generală

Conține 3 fișiere: docx, pptx

Pagini : 66 în total

Cuvinte : 11928

Mărime: 2.24MB (arhivat)

Publicat de: Maximilian Costea

Puncte necesare: 12

Profesor îndrumător / Prezentat Profesorului: Mădălina-Valentina, Săndulescu-Tudorache

Facultatea de Chimie

Universitatea din Bucuresti, Bucuresti

Descarcă acum

Cuprins Extras Bibliografie Preview

Cuprins

PARTE TEORETICĂ 3
1. INTRODUCERE 3
2. CE ESTE BIO-GLICEROLUL 4
3. UTILIZAREA BIOGLICEROLULUI ȊN SINTEZA FINĂ 6
4. GLICEROL CARBONATUL 11
5. METODE DE SINTEZĂ PENTRU GLICEROL CARBONAT 13
5.1 Metode de sinteză folosind catalizatori anorganici 13
5.2 Metode de sinteză ȋn mediu neconvenţional 25
5.3 Metode de sinteză folosind biocatalizatori 26
Referinţe bibliografice 30
PARTE EXPERIMENTALĂ 35
1. SCOPUL LUCRĂRII 35
2. MATERIALE ȘI INSTRUMENTE UTILIZATE 36
3. METODA DE LUCRU 36
4. REZULTATE ȘI DISCUŢII 38
5. CONCLUZII 48
Referinţe bibliografice 49

Extras din disertație

Trăim o era dominată de necesitatea descoperirii de noi surse regenerabile de energie a căror utilizare să nu aducă un prejudiciu mediului ȋnconjurător ci, chiar mai mult, să permită crearea unui parteneriat ȋntre producţia de energie și Chimia Verde [1]. Ȋn acest context, biomasa, sursa regenerabilă de carbon, are un loc important ȋn noul portofoliu al surselor de energie pentru un viitor previzibil. Un exemplu ȋn acest sens este biomasa produsă ȋn industria alimentară care, deși constitue reziduu ȋn procesul de fabricare al alimentelor, este considerată hrană pentru industria energetică. Astfel, uleiul rezidual generat de fast-food-uri poate fi reutilizat pentru generare de energie prin transformarea acestuia ȋn biodiesel [2]. Uleiul vegetal crud (nerafinat) cât și anumite tipuri de plante sunt, deasemenea, biocarburanţi ȋn fabricarea biodiesel-ului. Ȋn prezent există o strategie politică la nivel European care ȋncurajează utilizarea biocarburanţilor pentru industria energetică. Același proces biodiesel, face ca sursa de energie să producă și bio-glicerol ca produs secundar, utilizat ca precursor pentru obţinerea unor produse chimice valoroase și folosite pe scară largă, intitulate generic produse de biorafinarie.

Biorafinaria este un nou concept al zilelor noastre analog rafinariei petrolului (carburanţi și produse petroliere). Ȋn domeniul biorafinariei sunt incluși carburanţii, energia și chimicalele generate ȋn urma procesului de conversie a biomasei. Astfel, industria biorafinariei este identificată ca o ramura de viitor a industriei care se bazează pe bio-resurse. Toate acestea sunt doar câteva aspecte din realitatea cotidiana ȋn care conceptul de energie este strâns legat de conceptul de biomasă și biorafinarie.

Astfel, s-a lansat ideea valorificării bio-glicerolului având rol de precursor al unui produs de biorafinarie, glicerol carbonatul.

2. CE ESTE BIO-GLICEROLUL

Din punct de vedere semantic, Bio-Glicerolul derivă de la cuvantul glicerol având atașat sufixul bio (forma scurta a cuvantului biologic). Pentru a intelege ce este Bio-Glicerolul, o să discutăm mai ȋntâi despre Glicerol.

Glicerolul, este o moleculă organică izolată ȋncă din anii 2800 ȋ.e.n. prin ȋncălzirea grăsimilor ȋn amestec cu cenușă (ȋn procesul producerii săpunului) și reprezintă o substanţă chimică industrială cu zeci de aplicaţii (Fig. 1) [3].

Figura. 1 Piaţa glicerolului (volume și uz industrial).

Glicerolul (1,2,3- propantriol sau glicerină) este un alcool trihidric. Este un lichid siropos, incolor, inodor și dulceag la gust. Se topește la 17.8ºC, fierbe cu descompunere la 290ºC și este miscibil cu apa și etanolul [4]. Formula chimică pentru glicerol esteprezentată ȋn figura 2.

Figura 2. Formula chimica a glicerolului.

Glicerolul este și higroscopic (absoarbe umididatea din aer) proprietate ce-l face valoros ca și umidificator ȋn industria cosmetică. Este prezent ȋn forma esterilor săi (gliceride de tipul mono-, di- și tri-gliceride) ȋn toate grăsimile și uleiurile animale și respectiv vegetale [4].

Ȋncepând cu sfârșitul anilor 1940 e.n., ȋn urma descoperirii substanţelor tensioactive sintetice, glicerolul a fost obţinut din epiclorohidrin (obţinut la rândul său din propilen - deci din petrol) și pentru o bună perioadă de timp a fost sintetizat ȋn cantităţi mari, deoarece marile companii chimice prevăzuzeră o criză de glicerol și au iniţiat astfel producţia sintetică a acestuia [3]. Ȋntre timp, costrângerile economice au făcut ca interesul pentru producerea glicerolului la scară mare să scadă.

Ȋn zilele noastre, preocupările legate de mediul ȋnconjurător precum și cele politice generează un interes din ce ȋn ce mai crescut asupra generării de combustibili alternativi, regenerabili, cum ar fi producerea de bio-diesel din uleiuri vegetale prin transesterificare. Ȋnainte de recenta creștere a preţului petrolului, costurile de producţie mari, faceau bio-combustibilii neprofitabili fără sucvenţii din partea guvernelor respective. Ȋn ultima decadă ȋnsă, bio-diesel-ul a devenit un combustibil viabil precum și un ȋnlocuitor al sulfului ca aditiv ȋn combustibilii fosili, al cărui conţinut este scăzut progresiv ȋn conformitate cu legislaţia mediului ȋnconjurător ce este din ce ȋn ce mai restrictivă ȋn această privinţă [3].

Astfel, productia bio-diesel-ului la nivel mondial a cunoscut o creștere explozivă și ȋn acest context, bio-glicerolul este cel mai important produs secundar ȋn producţia bio-diesel-ului din biomasă [5].

3. UTILIZAREA BIOGLICEROLULUI ȊN SINTEZA FINĂ

Ȋn ultimii ani s-a dezvoltat un interes crescând pentru utilizarea rezervelor de hrană regenerebile [6]. Astfel, grăsimile și uleiurile obţinute, fără a concura cu cele necesare industriei alimentare, pot devenii niște factori importanţi ȋn industria chimică pentru viitorul apropiat. Costurile competitive, disponibilitatea la nivel mondial și funcţionalitatea intrinsecă face ca acestea să fie foarte atractive pentru un număr mare de aplicaţii comerciale. Una dintre aplicaţii este și producerea bio-diesel-ului prin transesterificare cu metanol sau etanol [7].

Bibliografie

[1] J. H. Clark, V. Budarin, F. E. I. Deswarte, J. J. E. Hardy, F. M. Kerton, A. J. Hunt, R. Luque, D. J. Macquarrie, K. Milkowski, A. Rodriguez, O. Samuel, S. J. Tavener, R. J. White and A. J. Wilson, Green Chemistry 2006, 8, 853-860.

[2] www.biodiesel.org.

[3] M. Pagliaro, R. Ciriminna, H. Kimura, M. Rossi, and C. Della Pina, Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 4434 - 4440

[4] N. Pachauri, B. He, 2006. Value-added Utilization of Crude Glycerol from Biodiesel Production: A Survey of Current Research Activities. ASABE Paper No. 066223. St. Joseph, Mich.: ASABE.

[5] M. A. Dasari, P. P. Kiatsimkul, W. R. Sutterlin and G. J. Suppes, Applied Catalysis A: General 2005, 281, 225-231.

[6] A. Corma, S. Iborra, A. Velty, Chem. Rev. 107 (2007) 2411.

[7] M. J. Climent, A. Corma, P. De Frutos, S. Iborra, M. Noy, A. Velty, P. Concepción, Journal of Catalysis 269 (2010) 140 - 149

[8] J. H. Clark, V. Budarin, F. E. I. Deswarte, J. J. E. Hardy, F. M. Kerton, A. J. Hunt, R. Luque, D. J. Macquarrie, K. Milkowski, A. Rodriguez, O. Samuel, S. J. Tavener, R. J. White, A. J. Wilson, Green Chem. 2006, 8, 853.

[9] M. Aresta, A. Dibenedetto, F. Nocito, C. Ferragina, Journal of Catalysis 268 (2009) 106 - 114

[10] National Biodiesel Board. 2006. http://www.nbb.org/pdf_files/fuelfactsheets/Production Graph_Slide.pdf. Accessed on July 5, 2006.

[11] http://www.ebb-eu.org/biodiesel.php.

[12] Dasari, M.A., P.P. Kiatsimkul, W.R. Sutterlin, and G.J. Suppes. 2005. Low-pressure hydrogenolysis of glycerol to propylene glycol. Applied Catalysis A: General 281(1-2): 225-231.

[13] http://www.biodieselmagazine.com/article.jsp?article_id=2866.

[14] D. Bondioli, La Chim. e l’Industria (2004) 46. March.

[15] K. Klepacˇova, D. Mravec, M. Bajus, Appl. Catal. A: Gen. 294 (2) (2005) 141.

[16] M. Aresta, A. Dibenedetto, in: P. Barbaro, C. Bianchini (Eds.), Catalysts for sustainable energy production, 2009, 444 pp.

[17] ] C. Gatgens, U. Degner, S. Bringer-Meyer, U. Herrmann, Appl. Microbiol. Biotechnol. 76 (2007) 553.

[18] Cooper, Brian, US Patent 4900668, 1990.

[19] W.C. Ketchie, M. Murayama, R.J. Davis, J. Catal. 250 (2007) 264.

[20] M. Rossi, M. Pagliaro, R. Ciriminna, C. Della Pina and W. Kesber, WO2006051574 2004.

[21] http://www.biodieselmagazine.com/index.jsp.

[22] http://www.nrel.gov/biomass/biorefinery.html.

[23] D. Herault, A. Eggers, A. Strube and J. Reinhard, DE101108855A1 2002.

[24] G. Rokicki, P. Rakoxzy, P. Parzuchowski and M. Sobiecki, Green Chemistry 2005, 7, 529.