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· E NSA Y o S , I NVESTIGACI o NES Y T RANSFERENCIA d E T ECN olo GÍAS ·

La teoría del funcional de la densidad

aplicada al estudio del mecanismo de

transesterificación catalizada por ácido

para la producción de biodiesel a partir

de aceites de cocina usados

AUTORES: TAN LI , XIAOCHAO ZHANG , CHANGMING ZHANG , RUI LI , JIANXIN LIU , HUI ZHANG , PEIDE HAN ,·ZHANFENG ZHENG ,
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CAIMEI FAN 1
E-mail: Xiaochao Zhang, zhangxiaochao@tyut.edu.cn / Caimei Fan, fancm@163.com
1 College of Chemistry and Chemical Engineering, Taiyuan, University of Technology, yingze West Street 79, Taiyuan, Shanxi 030024, PR China
2 Particle Technology Research Centre, Department of Chemical and Biochemical Engineering, The University of Western Ontario, 1151 Richmond
St, London, Ontario N6A 5B9, Canada
3 College of Materials Science and Engineering, Taiyuan, University of Technology, yingze West Street 79, Taiyuan, Shanxi 030024, PR China
4 State key Laboratory of Coal Conversion, Institute of Coal Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Taoyuan South Road 27, Taiyuan, Shanxi
030024, PR China
Material extraído del Journal of the American Oil Chemists Society (2018) y publicado bajo autorización de sus editores.
Resumen / Abstract

La reacción de transesterificación catalizada por ácido ha sido The acid-catalyzed transesterification reaction has been
uno de los métodos más efectivos para producir biodiesel, one of the most effective methods to produce biodiesel,
particularmente a partir de aceites de cocina usados (waste especially from waste cooking oils (WCO) with high
cooking oils - WCO) con contenidos elevados de agua y áci- contents of water and free fatty acids (FFA). However, in
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dos grasos libres (free fatty acids - FFA). Sin embargo, en los the acid-catalyzed processes, the H action mechanism
procesos catalizados por ácido, el mecanismo de acción del and the controlling step of the reaction rate have been
H y la etapa controlante de la velocidad de reacción han sido ambiguous. To clearly understand the reaction process,
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ambiguos. Para entender claramente el proceso de reacción, the DMol3 module based on the density functional theory
se empleó el módulo DMol3 basado en la teoría del funcional (DFT) was employed to investigate the acid (H )-catalyzed
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de la densidad (density functional theory - DFT) para investi- transesterification mechanism of methanol and
gar el mecanismo de transesterificación catalizada por ácido oleic acid monoacylglycerol (OAM). The one step
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(H ) del metanol y el monoacilglicerol de ácido oleico (oleic transesterification without a catalyst and the feasible
acid monoacylglycerol - OAM). Los mecanismos de reacción paths of SN2 (substitution nucleophilic bimolecular) and
de la transesterificación de una etapa sin catalizador y las vías SN1 (substitution nucleophilic unimolecular) reaction
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posibles de SN2 (sustitución nucleofílica bimolecular) y SN1 mechanisms with H -based catalysts were built as Path 1,
(sustitución nucleofílica unimolecular) con catalizadores basa- Path 2, and Path 3, respectively.
dos en H fueron construidas como Vía 1, Vía 2 y Vía 3, res-
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pectivamente. The calculated structures, thermodynamic, and kinetic
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data revealed that the H -based catalysts could effectively
Las estructuras, la termodinámica y los datos cinéticos calcu- reduce the activation energy for the transesterification
lados revelaron que los catalizadores basados en H podrían reaction, and the Path 2 based on the SN2 reaction
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reducir efectivamente la energía de activación necesaria mechanism was the optimal reaction path. A tetrahedral

122 A&G 114 • Tomo XXIX • Vol. 1 • 122-130 • (2019)