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Estudio de la influencia del medio en la reacción de transesterificación de aceites con etanol catalizada por la lipasa de Candida Rugosa

Hernández Parra, Óscar Darío (2010) Estudio de la influencia del medio en la reacción de transesterificación de aceites con etanol catalizada por la lipasa de Candida Rugosa. Maestría thesis, Universidad Nacional de Colombia - Sede Manizales.

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Resumen

En este trabajo se planteó un análisis de la influencia del medio de reacción en la transesterificación de aceites con etanol para la producción de biodiesel por medio de una lipasa proveniente del hongo Candida rugosa usando una aproximación cinética. Se evaluaron dos parámetros del medio de reacción: la actividad de agua y el solvente utilizado. Esto se hizo modificando una aproximación conocida como TABEK (Thermodynamic Activity Based Enzyme Kinetics). Esta aproximación consiste en utilizar actividades termodinámicas en vez de concentraciones para los mecanismos de reacción, de tal manera que las fuerzas guías de la reacción no están dadas solo por la presencia de los reactivos y/o productos, sino también por las interacciones que ellos poseen. Estas interacciones son caracterizadas por el comportamiento termodinámico de las sustancias involucradas y que permite evaluar el efecto que tiene un componente presente pero no reaccionante como un solvente. Para este efecto, inicialmente se estudió la capacidad de un modelo termodinámico de correlacionar datos de comportamiento termodinámico normalmente ligados a las actividades termodinámicas o el coeficiente de actividad. Se evaluó la posibilidad de utilizar un modelo molecular no predictivo (NRTL) para ajustar este comportamiento sin tener éxito gracias a la falta de datos experimentales en este sentido y la dificultad de obtenerlos para algunas de las sustancias de la reacción. Así entonces se evaluaron dos modelos predictivos, UNIFAC y UNIFAC Dortmund con diferentes datos encontrados en la literatura. Entre estos se seleccionó el modelo UNIFAC con unos parámetros adecuados para acilglicéridos. Posteriormente se planteó el mecanismo de acción de la transesterificación. Se presentaron las mismas deducciones de las ecuaciones para el modelo de Michaelis – Menten que permitió resaltar las suposiciones más importantes al incluir las actividades termodinámicas y, a partir del mecanismo propuesto y estas suposiciones se presentó un modelo matemático de la cinética de reacción. Este modelo fue acompañado de unas pruebas experimentales con diferentes actividades de agua con las que se hizo un ajuste de los parámetros del modelo que permitió una evaluación de su comportamiento con la actividad de agua. Finalmente, el modelo y sus parámetros ajustados fueron utilizados para predecir el resultado de una corrida en isooctano y para comparar los resultados. El modelo describió bien los resultados cinéticos de la transesterificación de un aceite problema (trioleína) con etanol en un medio de hexano. El modelo logró predecir el comportamiento en isooctano / Abstract: In this work it is purposed an analysis of the influence of the reaction medium on the transesterification of oils with ethanol for production of biodiesel catalyzed by a lipase from the fungus Candida rugosa using a kinetic approach. Two parameters from the reaction medium were evaluated: water activity and the solvent used. This was carried out following an approach known as TABEK (Thermodynamic Activity Based Enzyme Kinetics). This approach consists on the use of thermodynamic activities instead of oncentration for the development of reaction mechanisms, such that the driving forces are not only determined by the presence of reactants and/or products, but also for the interactions between them. These interactions are characterized by the thermodynamic behavior and allow to assess the effect of the presence of a component which is not a reactant, like a solvent. In this sense, the ability of a thermodynamic model to correlate data of thermodynamic behavior usually related to thermodynamic activities of activity coefficients was evaluated. The possibility of using a non – predictive molecular model (NRTL) to fit this behavior was unsuccessful since not enough experimental data were found and technical difficulties arose for some substances involved in the reaction. Instead, two predictive models UNIFAC and UNIFAC Dortmund were evaluated using different data found in the open literature. Among these models, a special UNIFAC was selected, whose parameters are specially obtained for acylglycerols. After that, a mechanism for the transesterification was purposed. As a starting point, the equations were developed for Michaelis – Menten mechanism in order to identify the most important assumptions required when the thermodynamic activities are introduced. Then, a mathematical model was derived using the assumptions identified previously. A set of experimental runs of the reaction were carried out and the results were used to adjust the final parameters in the model, and this allowed an evaluation of their behavior with water activity. Finally, the model and its fitted parameters were used to predict the results of a couple of runs in isooctane. The model described well the results on the transesterification of an oil (triolein) with ethanol in hexane, and also the model was capable of predict the behavior in isooctane.

Tipo de documento:Tesis/trabajos de grado - Thesis (Maestría)
Colaborador / Asesor:Orrego Alzate , Carlos Eduardo
Palabras clave:Combustibles biodiesel; Catálisis; Enzimas, Lipasas; Biocatálisis en medios orgánicos
Temática:6 Tecnología (ciencias aplicadas) / Technology > 66 Ingeniería química y Tecnologías relacionadas/ Chemical engineering
Unidad administrativa:Sede Manizales > Facultad de Ingeniería y Arquitectura > Departamento de Ingeniería Química
Código ID:1966
Enviado por : Biblioteca Digital Universidad Nacional de Colombia - Sede Manizales
Enviado el día :14 Septiembre 2010 16:49
Ultima modificación:29 Dec 2011 17:56
Ultima modificación:29 Dec 2011 17:56
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