Catalisis en Ingenieria Quimica

Catálisis: la clave para los residuos * Minimización
Roger A. Sheldon
Laboratorio de Química Orgánica y Catálisis, Universidad Tecnológica de Delft, Julianalaan 136 de 2628
BL Delft, Países Bajos
(Recibido el 21 de junio de 1996, aceptado el 5 de A

Resumen: La tendencia hacia una mayor eficiencia económica y ambiental en la fabricación de productos químicos ha llevado a una crecientenecesidad de los procesos que producen un mínimo de desperdicio y evitar, en la medida de lo posible, el uso de reactivos y solventes tóxicos y/o peligrosos. Esto ha llevado a una reevaluación de muchas tecnologías existentes. Procesos alternativos a los productos particulares se comparan sobre la base de su utilización atomica y el factor E (kg de subproducto por kg de producto). La alta utilizaciónatomica, procesos catalíticos bajos en sal como una alternativa limpia a las tecnologías convencionales para la fabricación de productos de química fina se discute. En particular oxidaciones catalíticas y carbonilaciones catalíticas se resaltan utilizando citral, caprolactama, paracetamol, ibuprofeno y metacrilato de metilo como ejemplo de interés comercial. La cuestión de la recuperación y elreciclaje de catalizadores también se trata, por ejemplo, con el uso de tamices moleculares redox como catalizadores sólidos para la oxidación en fase líquida y el uso de un catalizador de paladio soluble en agua (0) trisulfonatado complejos trifenilfosfina, como un catalizador para la carbonilación en medios acuosos.

Palabras clave: oxidación catalítica, carbonilación catalítica, la minimizaciónde residuos,
la utilización de un átomo, redox tamices moleculares, catálisis bifásica
INTRODUCCIÓN
En la fabricación de productos químicos a granel, los procesos tradicionales ambientalmente inaceptable han sido sustituidos por alternativas catalíticas más limpias. La industria química fina, en cambio, es el dominio de los químicos orgánicos sintéticos que, en general, han sido más reacios aaplicar tecnologías catalíticas. Por lo tanto, fabricación química fina abundan los clásicos tecnologías “estequiometricas” que generen grandes cantidades de desechos inorgánicos, principalmente. Los ejemplos incluyen reducción estequiométrica con disolventes metalicos e hidruros metálicos, oxidaciones estequiométricas con permanganato y compuestos de cromo hexavalente, halogenaciones, reaccionesde Grignard y una amplia variedad de reacciones que involucran el uso de cantidades estequiométricas de los minerales o ácidos de Lewis, por ejemplo, acilaciones Friedel-Crafts. Sin embargo, la industria química fina se encuentra bajo una presión considerable para reducir el impacto ambiental de este tipo de tecnologías anticuadas, muchos de los cuales provienen del siglo pasado. Los procesos debenser eficientes en el consumo de energía y materias primas y producir el mínimo de desperdicio. Esto se puede lograr mediante la aplicación generalizada de tecnologías de eficiencia catalítica. Por otra parte, las normas de seguridad están haciendo el transporte, almacenamiento y uso de muchos productos químicos tóxicos y peligrosos cada vez más prohibitivo. La creciente lista incluye de fosgeno,dimetil sulfatos y una variedad de disolventes orgánicos, por ejemplo, hidrocarburos clorados, tradicionalmente utilizado por los químicos orgánicos. En muchos casos, las alternativas de catalizador, de preferencia en disolventes inocuos podría proporcionar una respuesta.
EL FACTOR E Y UTILIZACIÓN ATOMICA
La urgencia del problema de los desechos es inmediatamente evidente cuando se considera lacantidad de productos secundarios producidos por kg de producto, lo que hemos denominado como el factor E, en varios segmentos de la industria química (ver tabla 1). En este contexto, los subproductos se definen como todo lo que se forma en el proceso, excepto el producto deseado. Se componen principalmente de sales inorgánicas, por ejemplo, cloruro de sodio, sulfato de sodio, sulfato de amonio...