GENERALIDADES DEL FURFURAL

3 GENERALIDADES DEL FURFURAL.

Los proyectos para producir furfural no provienen de un esfuerzo encaminado a producir sustancias químicas como co-productos agrícolas, y precisamente cuando este proyecto fue planteado en sus inicios, nadie tenía en mente la producción del furfural, de manera específica, como posible resultado de estas investigaciones (Daniels y Alberty, 1970).

Este tipo de proyectos se iniciaron en una época en que a excepción del alcohol etílico y otros procesos de fermentación, los subproductos agrícolas se consideraban de manera casi exclusiva como materia prima para la alimentación animal; corriente que actualmente predomina en los países en vías de desarrollo, los cuales van sumándose poco a poco a este tipo de iniciativas (Daniels y Alberty, 1970).

Actualmente el furfural es un químico de mucha utilidad, de producción relativamente sencilla y cuya fuente son los desechos agrícolas, y el capital de inversión para quienes lo producen está al alcance de comunidades agrícolas (Daniels y Alberty, 1970).

3.1 ANTECEDENTES HISTÓRICOS DE LA PRODUCCIÓN DE FURFURAL.

En 1921, Quaker Oats Company de Cedar Rapids, Iowa, tenía unas ollas a presión en desuso que se empleaban en un procesamiento de cereales descontinuado. Para hacer uso de este equipo y de cantidades masivas de cascarilla de avena, generadas en la fabricación de hojuelas de avena, comenzaron la producción industrial de furfural (Zeitsch, 2000).

Las circunstancias de esta iniciativa histórica están espléndidamente descritas en un artículo de Harold J. Brownlee y Carl S. Miner en 1948, que contiene los siguientes pasajes: "Esta empresa nunca tuvo una planta piloto para furfural. El trabajo se trasladó directamente de los experimentos de laboratorio para lo que era esencialmente una unidad de escala completa. Este fue el resultado del hecho de que la Quaker Oats Company tenía disponible en la planta en Cedar Rapids, donde operaría la primera planta de producción de 30 furfural, una serie de ollas a presión de hierro alrededor de 8 x 12 pies, que habían sido utilizadas en la fabricación de un producto de cereales, que no resultó rentable. Dado que estas cocinas estaban disponibles y ya que el proceso iba a consistir del tratamiento de la cascarilla de avena con ácido bajo presión, parecía aconsejable tratar de utilizar estos digestores al menos para los primeros intentos de operación en gran escala (Zeitsch, 2000).

Cuando se tomó la decisión de revestir el digestor de hierro en Cedar Rapids con un material resistente al ácido, se realizó un estudio de una serie de metales. Una consulta con los diversos proveedores indicó el uso de 20 capas de Monel, que los bordes debían ser subidos y soldados. El revestimiento del digestor se terminó, y la digestión se realizó por primera vez en noviembre de 1921 (Zeitsch, 2000).

Antes del experimento real, se ejecutó una prueba con el recubrimiento de metal Monel mediante la aplicación de presión de vapor que soplaba de 60 a 70 libras, y la aplicación inmediata de vacío, pero cuando el digestor se abrió después de la prueba, el revestimiento se había hundido de mala manera. Al parecer había unos pocos agujeros que permitían que el aire y el vapor de agua se filtraran lentamente por detrás del revestimiento (Zeitsch, 2000).

Esta prueba se repitió al menos una vez más antes de que este método de instalación de un revestimiento ajustado fuera abandonado. Por último, se dejaba un agujero en cada extremo del digestor en el revestimiento de Monel para que actuaran como respiraderos y equilibraran la presión en ambos lados de la chaqueta. Esto previno más cavitaciones, pero tenía el inconveniente de que los vapores corrosivos de las cáscaras penetraron detrás de lacoraza de metal Monel y, finalmente, provocaron la corrosión del hierro. El revestimiento sirvió, sin embargo, para gran parte del trabajo preliminar sobre el furfural, pero nunca resultó del todo satisfactoria. Más tarde estas corazas estaban hechas de cobre, pero nunca fueron muy satisfactorias, y en última instancia se utilizaron revestimientos de ladrillo de carbono con cemento resistente al ácido, que es del tipo de material que todavía se pone en uso en las plantas de furfural en la actualidad (Daniels y Alberty, 1970).

Por lo tanto, hay que señalar que el diseño del reactor fue dictado por el equipo disponible de la época, y no era el resultado de un estudio de optimización. Esto es comprensible, ya 31 que la cinética de la formación de furfural no fue establecida sino hasta muchos años después. Es aún más notable que este proceso utilizado a principios de 1921 todavía esté en uso. Sin embargo, desde su creación descrita anteriormente, el proceso de producción de furfural, y los procesos en relación con sus productos derivados, han sido sometidos a una evolución arrasadora, y se basa en la intuición química que ha llegado a un grado sorprendente de sofisticación (Zeitsch, 2000).

El furfural es un disolvente producido a partir de las pentosanas de las planta, complejos de hidratos de carbono contenidos en la celulosa de los tejidos vegetales. Este producto ha suscitado interés porque ayuda en la factibilidad de convertir los suministros relativamente abundantes de materias primas de lignocelulosa (es decir, los materiales utilizados para la transformación en su procesamiento) en etanol y co-productos químicos de mayor valor (Daniels y Alberty, 1970).

Las fuentes comunes de pentosanas son el maíz y zuros de maíz (fuente principal), el bagazo de caña de azúcar, residuo de pulpa de papel, bambú, kenaf, cascarillas de cereales, trigo y la paja de arroz, cáscaras de frutos secos, semillas de algodón y madera (dura y blanda) (Zeitsch, 2000).

El furfural es utilizado en la industria química como un producto intermedio en la síntesis de otros productos químicos, como nylon, lubricantes y solventes, adhesivos, medicinas y plásticos. Se produce principalmente por hidrólisis ácida de materiales ricos en celulosa o hemicelulosa utilizando soluciones de ácidos (generalmente minerales) para romper los polisacáridos en azúcares (Zeitsch, 2000).

3.2 FUENTES DE PENTOSANAS Y SÍNTESIS DE FURFURAL.

El furfural se produce a partir de residuos agrícolas que contienen pentosanas, que son hidrolizadas a furfural y otros subproductos. Las pentosanas son hemicelulosas (carbohidratos complejos) que están presentes dentro de la celulosa en muchos tejidos de plantas leñosas. Las materias primas más comunes para la producción de furfural incluyen 32 mazorcas de maíz, bagazo de la transformación de

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