Transformación del aceite de cocina en productos químicos útiles mediante microondas

Investigadores de la Universidad de Kyushu han demostrado que un material de zeolita, Na-ZSM-5, puede mejorar la conversión química de biomasa en olefinas -un precursor clave en la producción de plásticos, fármacos y otros productos- mediante el calentamiento por microondas. El estudio, publicado en la revista Revista de Ingeniería Químicasugiere que este método podría proporcionar un enfoque más eficiente desde el punto de vista energético y sostenible para la fabricación de productos químicos.

Los métodos actuales para sintetizar precursores químicos, como el reformado de la nafta, consumen mucha energía y provocan importantes emisiones de dióxido de carbono. En cambio, el uso de aceites residuales, como el aceite de cocina y los aceites de microalgas, ofrece una alternativa más sostenible. Sin embargo, estos aceites requieren un proceso denominado craqueo catalítico, que suele utilizar catalizadores de zeolita, para ser convertidos en sustancias químicas más sencillas. Este proceso convencional requiere temperaturas de hasta 500-600°C, lo que no sólo consume una gran cantidad de energía, sino que también da lugar a depósitos no deseados, o "coquización", que reducen la vida útil del catalizador.

El equipo de investigación, dirigido por el profesor asociado Shuntaro Tsubaki, de la Facultad de Agricultura de la Universidad de Kyushu, estudió el uso del calentamiento por microondas como alternativa a los métodos convencionales. A diferencia de los métodos de calentamiento tradicionales, las microondas interactúan directamente con los materiales, suministrando energía de forma selectiva. Este método puede reducir el consumo de energía y mejorar las reacciones catalíticas gas-sólido calentando selectivamente el material catalizador.

Los investigadores probaron varios catalizadores de zeolita para identificar los que podían calentarse eficazmente con microondas manteniendo un alto rendimiento catalítico. Su análisis identificó el Na-ZSM-5, una zeolita sustituida por iones de sodio, como un catalizador especialmente eficaz para este fin. En experimentos en los que se comparó el calentamiento por microondas con el calentamiento convencional, el Na-ZSM-5 mostró un rendimiento superior, logrando una alta eficiencia de conversión de ésteres de ácidos grasos en olefinas y minimizando al mismo tiempo la producción de dióxido de carbono.

Es importante destacar que el estudio descubrió que el calentamiento por microondas daba lugar a una producción de olefinas cuatro veces mayor que el calentamiento convencional, incluso a la misma temperatura de 500°C. Además, el proceso de microondas no dio lugar a la formación de coque, ni siquiera a temperaturas de 600°C. Además, el proceso de microondas no dio lugar a la formación de coque, ni siquiera a temperaturas de hasta 600°C. Esta mejora se atribuyó a la creación de puntos calientes localizados dentro de la zeolita. Esta mejora se atribuyó a la creación de puntos calientes localizados dentro de la estructura de la zeolita, con temperaturas superiores a 1.000 °C, mientras que la temperatura del material a granel se mantuvo en 500 °C. Estas altas temperaturas localizadas contribuyeron probablemente a la producción selectiva de olefinas.

Los investigadores sugieren que el calentamiento por microondas podría desempeñar un papel importante para hacer más sostenibles los procesos químicos reduciendo el consumo de energía y las emisiones. Este método se ajusta a los objetivos más generales de la industria química de reducir su impacto ambiental recurriendo más a fuentes de energía renovables.

El equipo tiene previsto seguir perfeccionando los procesos catalíticos por microondas para mejorar aún más la eficiencia y la escalabilidad, lo que podría dar paso a nuevas prácticas más sostenibles en la fabricación de productos químicos.