EVALUACION DEL DIOXIDO DE TITANIO COMO MEDIADOR PARA LA REACCION DE SINTESIS DE METANOL A PARTIR DE DIOXIDO DE CARBONO

EVALUACION DEL DIOXIDO DE TITANIO COMO MEDIADOR PARA LA REACCION DE SINTESIS DE METANOL A PARTIR DE DIOXIDO DE CARBONO

EVALUATION OF TITANIUM DIOXIDE AS MEDIATOR FOR METHANOL SYNTHESIS REACTION FROM CARBON DIOXIDE

Bogotá – Colombia

07/07/2015

RESUMEN

Actualmente existen problemáticas ambientales, causadas por el uso de fuentes no renovables de energía como el petróleo. Estudios demuestran que cerca del 95% de CO2 liberado al medioambiente, es causado por los vehículos automotores. Por esta razón es necesario incentivar la implementación de energías alternativas, ya que el uso de estas abarca solo el 5% de consumo mundial. Esta investigación busca evaluar la capacidad del dióxido de titanio como mediador de reacción para la síntesis de etanol a partir del dióxido de carbono, que pueda ser destinado a la producción de biocombustibles. En la experimentación se utilizó un montaje de reflujo donde el CO2, en forma de hielo seco fue dirigido al fondo del balón que contiene el TiO2 y agua, dejándolos reaccionar durante 6, 12 y 24 horas con y sin presencia de luz ultravioleta. Luego se dio lugar a un proceso de destilación simple, obteniendo como resultado que la acción de luz ultravioleta en la muestra junto con mayores tiempos de reacción, genera altos porcentajes de probabilidad de obtención de etanol.

Palabras Clave: Biocombustibles, CO2, Catálisis Heterogénea, Dióxido de titanio, Destilación, Reflujo

ABSTRACT^[a]

Currently there are environmental problems caused by the use of non-renewable energy sources such as oil ; Studies show that about 95 % of CO2 released into the environment , is caused by motor vehicles . Therefore it is necessary to increase the use of alternative energy because the use of them covers only 5% of world consumption. This research aims to evaluate the ability of titanium dioxide as a mediator reaction for the synthesis of ethanol from carbon dioxide that can be used for the production of biofuels. Mounting reflux where CO2 in dry ice was directed to the bottom of the flask containing the TiO2 and water was used in experimentation , reacted for times of 6, 12 and 24 hours without and with the presence of UV light , then gave in a simple distillation process , obtaining the action of UV light in the sample with longer reaction times , generates high percentages of probability of obtaining ethanol .

Key Words: Biofuels, CO2, Heterogeneous Catalysis, Titanium Dioxide, Distillation, Reflux

INTRODUCCIÓN^[b]

Actualmente existen problemáticas medioambientales que son generadas a causa de muchos factores; la contaminación ambiental y la producción de biocombustibles, son las razones fundamentales de este proyecto, enfocado en la presentación de una alternativa energética que ayude a mitigar el gasto desenfrenado de fuentes no renovables de energía, como lo es el petróleo. La disminución de este recurso natural hace del desarrollo sostenible y la preservación del medio ambiente piezas fundamentales en el avance socioeconómico de la humanidad. La fuente de dióxido de carbono más común son los vehículos automotores, sin embargo actualmente ya no se miden por potencia, tamaño o resistencia, sino por la cantidad de CO2 que emiten; las autoridades ambientales se han visto obligadas a exigir a los fabricantes de automóviles que el diseño técnico permita la reducción del consumo energético, así pues la emisión de un vehículo reciente que circula con gasolina es de 200g de CO2/Km, mientras que uno funcionando con una mezcla de etanol y gasolina produce solo 60g de CO2/Km (Castells, 2012) ,por eso, la importancia de generar el cierre del ciclo del carbono en el que la contaminación emitida al ambiente (CO2) pueda ser utilizada como materia prima para la obtención de alcoholes de bajo peso molecular destinados para la producción de biocombustibles.

Un factor importante en esta investigación es el catalizador dióxido de titanio, que se cataloga como el más viable debido a sus propiedades foto-sensibles, semi-conductoras, generadores de radicales •OH, en la producción de hidrogeno y oxígeno que permite la activación del catalizador por medio de la luz solar siendo necesaria una energía sobrepotencial de activación que puede ser proporcionada por la energía eléctrica o por la luz ultravioleta. Se resalta el uso que se le ha dado como catalizador en la foto-electrolisis del agua en la oxidación de materia orgánica.

Con los conocimientos adquiridos como tecnólogas en química industrial, el enfoque investigativo y el compromiso social que brinda la Corporación Tecnológica de Bogotá, logran impulsar un método de obtención de etanol, donde el impacto ambiental en comparación a los procesos actualmente utilizados sea menor, haciendo uso de una fuente de energía renovable como la luz ultravioleta. Esto se logra a través de diferentes aportes; catálisis heterogénea (industrias químicas), síntesis del etanol (química orgánica) identificación de equipos (análisis instrumental) y caracterización de los productos (análisis orgánico). El uso del etanol obtenido puede variar; Por ejemplo en otro proyecto de este mismo semillero el etanol se utilizó para la formulación de un gel en la industria farmacéutica (Gartner & Valbuena, 2014) y sin embargo lo que se sugiere es usarlo en la producción de biocombustibles con el fin de cerrar el ciclo del carbono.

MATERIALES Y MÉTODOS 

Esta investigación es de tipo cualitativo debido a que en los resultados se muestra un porcentaje de probabilidad de obtención de etanol. Su desarrollo implica procedimientos experimentales, donde el manejo del tiempo y la presencia de luz ultravioleta juegan un papel muy importante y son necesarias para la comparación de resultados, obteniendo de esta manera las condiciones óptimas para un mayor rendimiento y eficiencia de la reacción

Para cumplir el propósito de esta investigación, se realizó una reacción de reducción, donde el reactivo a utilizar fue dióxido de carbono sólido, o más comúnmente llamado “hielo seco”. En contacto con agua y utilizando como catalizador dióxido de titanio se obtuvo un alcohol de bajo peso molecular.

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