Un catalizador de nueva enzima para la producción de biodiesel

Producir biodiesel continua es ahora posible gracias a un nuevo catalizador desarrollado por un equipo del Centro de Investigaciones Pablo Pascal (CRPP) del CNRS, en colaboración con investigadores del Instituto de Ciencia Molecular de Burdeos (CNRS / Université Bordeaux 1 / Instituto Politécnico de Burdeos) y el Laboratorio de Química de la Materia Condensada de París (CNRS / UPMC / ENSCP / Colegio de Francia). Los resultados, patentados, han sido publicados en la revista Energy y Ciencias Ambientales.

La producción de agrocombustibles es una alternativa a los combustibles fósiles. Biodiésel de estos productos se procesan aceites vegetales como el aceite de colza, palma, girasol y soja.Son el resultado de una reacción química, catalizada por ácido o preferiblemente en un medio básico, entre aceite vegetal (90%) y alcohol (10%). Esta reacción llamada transesterificación convierte la mezcla en metil éster (componente principal del biodiesel) y glicerol. Un parásito reacción de saponificación (transformación de la sal de éster metílico del ácido correspondiente) limita el rendimiento de la reacción en éster metílico. Para mejorar la tasa de conversión, era necesario desarrollar otros catalizadores (1).

Para este tipo de reacción, algunos catalizadores enzimáticos tales como los pertenecientes a la familia de las lipasas (hidrolasas triglicéridos) son particularmente eficaces y selectivos. Sin embargo, su alto costo y la estabilidad conformacional de baja limitar su uso industrial. Por lo menos encerrarlos para lograr, de manera irreversible, en matrices porosas, lo que permite un fácil acceso y un mayor transporte de masa. Esto es lo que vino a ser el equipo del profesor renal Backov (Université Bordeaux 1) el Centro de Investigación Pablo Pascal (CRPP) del CNRS, en colaboración con investigadores del equipo del Dr. Hervé Deleuze al Instituto de Ciencia Molecular de Burdeos (CNRS / Université Bordeaux Politécnica 1/Institut) y el profesor Clemente Sánchez (2) Laboratorio de Química de la Materia Condensada de París (CNRS / UPMC / ENSCP / Colegio de Francia).

En un primer estudio, que ya había demostrado la posibilidad de una catálisis efectiva: el desarrollo de la matriz silícea celular modificado para contener lipasas (3) para lograr tasas de conversión excepcionales para las reacciones de hidrólisis, esterificación o transesterificación. Este trabajo también demostró que era posible, las matrices, el uso de enzimas purificadas. El hecho de que son primer factor sin purificar es la reducción significativa en el costo de bio-catalizadores. Sin embargo, la metodología no permitió una continua producción de biodiesel. Este límite se ha levantado.

El nuevo método desarrollado genera in situ bio-alveolar catalizador híbrido en una columna cromatográfica de tipo (4).Esta innovación permite ahora una síntesis de flujo unidireccional, de manera continua y sostenible ya que la actividad catalítica y la productividad en éster etílico se mantuvo en niveles elevados y cuasi-estacionarias durante un período de dos meses. Estos resultados están entre los mejores logros en el campo.

La investigación debe continuar en la conversión de triésteres sin disolvente, para minimizar la generación de residuos y el uso de disolventes y metales durante el proceso de transformaciones químicas. En respuesta a los problemas actuales de la energía y del medio ambiente, estos estudios muestran que los químicos están al servicio de las empresas y confirmar su importancia como la química de integración (5).

 


© CNRS

Esquema representativo de la enzima producida biocatalizador y cómo funciona unidireccional de transmisión de la catálisis enzimática de triéster en biodiesel.


 

 

¿Por qué funciona?

Estos sistemas son eficientes debido a una serie de barreras tecnológicas se han eliminado: 
– el confinamiento de las enzimas en la superficie de macroporos (diámetros de varios micrómetros) los hace accesibles a los reactivos en solución, de forma continua. El medio también permite macroporosa reacciones químicas no ser frenada por un transporte difusivo de Fick, como es el caso de las matrices en la superficie mesoporo donde la convección es baja (entre 2 y 50 nm). 
– enzimas son implementado en un no purificado, lo que contribuye a su estabilidad y minimiza el costo 
– la hibridación de la superficie del sustrato silíceo optimiza las interacciones enzima sustrato. 
– la hidratación natural de sílice mejora las actividades de apoyo panal por efecto lubricante enzimática. 
– la estabilidad mecánica del bastidor puede soportar una presión de entrada silíceo y una caída de presión (diferencia de presión entre la entrada y la salida del reactor de flujo continuo) sin deterioro significativo, lo que permite el el uso de altas velocidades de flujo de los reactivos.

 

 

 

Notas:

(1) Un catalizador es un elemento químico que mejora la cinética de una reacción química sin ser consumido durante la reacción (que se regenera). 
(2) Profesor Clemente Sánchez es Presidente de «Química de los Materiales híbrido «en el Colegio de Francia. 
(3) un / enzima espumas a base de híbridos macroporosos como biocatalizadores altamente eficientes obtenues-a través de la química de integración. 
N.Brun, A.Babeau-García, H.Deleuze, F.Duran, C.Sanchez, V . Ostreicher y R.Backov. Chem.. Mater., 2010, 22, 4555. 
b Los híbridos macrocelluaires enzimas catalizadores soportados y aplicaciones. N. Brown, A.Babeau-García, y R.Backov C.Sanchez. Patente francés en 2009, Depósito N ° FR 09-54634 
(4) La cromatografía es una técnica para separar los componentes de una mezcla, a fin de identificar o de ciertos componentes de la mezcla de ensayo. 
(5) Lea también: Integrativa la química: una evolución de los conceptos de la química verde y la química supramolecular:Visite el sitio web

Referencias:

> «A base de enzimas Espumas BioHybrid destinadas a la producción continua de biodiesel de flujo y Catálisis Heterogénea», N.Brun, A.Babeau-García, M. F.Achard, C.Sanchez, F.Durand, L.Guillaume, M.Birot y H.Deleuze R.Backov – Energy & Environmental Science, 2011 
DOI: 10.1039/C1EE01295A. 
> enzima catalizador heterogéneo, el método de preparación y el uso para la transmisión de la catálisis enzimática. N.Brun, H.Deleuze, y R.Backov C.Sanchez. 2010 patente francesa 
N º 56099-FR10 fuerte.

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