Preparación asistida por microondas de sílice-alúminas amorfas

Abstract

RESUMEN : A partir del desarrollo e implementación de tecnologías ecológicas como los biocombustibles y los motores eléctricos e híbridos se ha contribuido en cierto grado a la deseada independencia de los combustibles fósiles; Sin embargo, la demanda mundial hacia productos de uso final obtenidos del petróleo como gasolina, diésel y keroseno sigue en aumento. Estimando una demanda en incremento hasta el 2040 según el informe presentado por la Agencia Internacional de Energía sobre las perspectivas energéticas mundiales del 2016. El hidrocraqueo se ha destacado como uno de los procesos de mayor interés en los esquemas modernos de refinación, en el cual se lleva a cabo la conversión catalítica de estas fracciones pesadas a compuestos de menor peso molecular, ofreciendo gran variedad y mejora en la calidad de los productos finales [2]. Los catalizadores utilizados en el hidrocraqueo son sistemas bifuncionales que contienen una función hidrogenante y una función ácida. Particularmente la función ácida contribuye a catalizar las reacciones de isomerización y craqueo, las cuales tienen un impacto directo en la selectividad. Actualmente, en la industria petroquímica son procesados crudos más pesados por el contenido de heteroátomos, que conllevan a la necesidad de utilizar sólidos con poros más grandes y acidez moderada; las sílice-alúminas amorfas (ASA’s) son sólidos de particular interés, que han llamado la atención en el campo catalítico por la presencia de fuerza acida moderada y la posibilidad de controlar el rango de porosidad en la síntesis de estos. Las metodologías desarrolladas en los últimos años han brindado información relevante respecto a los alcances del control de acidez y porosidad en estos sólidos, con el objetivo de aplicar su funcionalidad como catalizadores; las metodologías desarrolladas han implementado semillas de zeolitas, agentes directores de estructura y porógenos que permiten tener control sobre las propiedades acidas y morfológicas de estos sólidos amorfos, sin embargo, estas metodologías presentan desventajas significativas en cuanto a relación de costo beneficio e impacto ambiental, y en su mayoría involucran diferentes etapas por tiempos prolongados; las pocas metodologías implementando calentamiento asistido por microondas han conducido a reducir drásticamente los largos periodos de calentamiento convencionales, obteniendo ASA’s con propiedades promisorias para la catálisis. El calentamiento asistido por microondas en los procesos de síntesis, presentan inconvenientes en cuanto a la capacidad de los equipos; los volúmenes máximos de muestra se realizan a una escala de laboratorio, y las condiciones de operación (presión y temperatura), no pueden exceder unos rangos restringidos, donde las reacciones altamente exotérmicas no tienen cabida en este tipo de equipos. Los precursores y aditivos convencionalmente utilizados en la síntesis de estos sólidos representan costos elevados, para lo cual se pretende explorar por medio de la propuesta de investigación, precursores de bajo costo que logren la rentabilidad deseada para las aplicaciones industriales. A partir de lo anterior, el nuevo reto implica desarrollar metodologías en pro de estandarizar de manera efectiva la síntesis de estos sólidos, variando los precursores convencionalmente aplicados, disminuyendo los tiempos de mesoestructuración asistidos por microondas, obteniendo propiedades ácidas y texturales, con un rendimiento considerable como catalizadores o soportes catalíticos. En el siguiente trabajo se expondrá una propuesta de investigación, la cual busca implementar una metodología para la preparación de sílice-alúminas amorfas a partir de precursores comerciales de bajo costo asistido por microondas, con funciones ácidas e hidrogenantes efectivas para el desarrollo de reacciones de hidrocraqueo y las correspondientes limitaciones respecto al tamaño de poro para obtener productos de mayor valor agregado.