Equilibrio de fases y propiedades interfaciales de sistemas moleculares de interés industrial
Desde finales del siglo XX ha crecido el interés por el estudio del biodiesel como alternativa a los combustibles fósiles y como una forma de reducir la emisión de gases de efecto invernadero. Esto es debido a que el biodiesel es una energía renovable, biodegradable, no tóxica y compatible con numer...
| Autor: | |
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| Tipo de documento: | tese |
| Data de publicação: | 2022 |
| País: | España |
| Recursos: | Universidad de Huelva (UHU) |
| Repositório: | Arias Montano. Repositorio Institucional de la Universidad de Huelva |
| Idioma: | espanhol |
| OAI Identifier: | oai:ariasmontano.uhu.es:10272/21500 |
| Acesso em linha: | https://hdl.handle.net/10272/21500 |
| Access Level: | Acceso aberto |
| Palavra-chave: | N-alcanos Metil ésteres Dinámica molecular Densidades de coexistencia Propiedades interfaciales N-alkanes Methyl esters Molecular dynamics Coexistence densities Interfacial properties 1203.26 Simulación 2213 Termodinámica 2205.10 Mecánica Estadística |
| Resumo: | Desde finales del siglo XX ha crecido el interés por el estudio del biodiesel como alternativa a los combustibles fósiles y como una forma de reducir la emisión de gases de efecto invernadero. Esto es debido a que el biodiesel es una energía renovable, biodegradable, no tóxica y compatible con numerosos motores que se comercializan actualmente. Además el transporte, almacenaje y manipulación del biodiesel tienen menor riesgo que en el caso del diesel. El biodiesel se compone mayoritariamente de metil ésteres (FAMEs) a diferencia del diesel derivado del petróleo, cuyos componentes principales son n-alcanos e hidrocarburos aromáticos [1]. La investigación presentada estudia, mediante la técnica de simulación molecular, sistemas basados en n-alcanos y sistemas basados en metil ésteres. Concretamente se ha empleado la técnica de simulación molecular denominada Dinámica Molecular, utilizando el programa GROMACS (versión 4.6.1) en el colectivo canónico (NVT). Por una parte se estudiaron sistemas de mezclas binarias de metano con n-alcanos (n-decano, n-dodecano, n-tetradecano and n-hexadecano) a una temperatura de 344.15K y en un rango de presión entre 0.1 y 30MPa. Por otra parte, se han estudiado el equilibrio de fases y las propiedades interfaciales de una familia de metil ésteres (metil acetato, metil propionato, metil butirato, metil valerato, metil hexanoato y metil heptanoato), tanto para las sustancias puras como para sus respectivas mezclas con agua a distintas temperaturas. Los modelos moleculares para n-alcanos se describen como átomos Coarse Grained (CG), empleando un potencial de tipo Mie. Mientras que en el caso de los metil ésteres se emplearon modelos TraPPE-UA (Transferable Potentials for Phase Equilibria-United Atoms), donde la parametrización de los distintos grupos se ha desarrollado en base a trabajos llevados a cabo para sustancias similares [2–7]. En este último caso donde se utilizan modelos cuya eficacia se había comprobado en sistemas similares, como cetonas y éteres, nunca habían sido combinados para describir el comportamiento de los metil ésteres presentados. El estudio de estos modelos mediante simulación molecular permite estudiar el equilibrio de fases y propiedades interfaciales de los distintos sistemas, y compararlos con datos experimentales existentes. En el caso de los n-alcanos se observa un descenso de la densidad de fase líquida y tensión interfacial a medida que aumenta la presión, un aumento de la densidad de fase líquida y tensión interfacial al aumentar la longitud de la cadena del n-alcano y adsorción de metano en la región interfacial que aumenta con la presión hasta alcanzar su límite de saturación. Para los sistemas puros de metil ésteres se observa una predicción correcta tanto de la coexistencia de fases como las densidades de coexistencia, presión de vapor, tensión interfacial, entropía interfacial y entalpía interfacial; comparando los datos simulados con datos experimentales existentes. En el caso de mezclas de metil ésteres con agua, se obtienen datos excelentes para las densidades de coexistencia y las fracciones molares, siendo mejores a medida que aumenta la longitud de la cadena alquílica. En los perfiles de densidad se puede observar el efecto de adsorción esperado. Sin embargo, en la tensión interfacial los valores se sobrestiman y no se observa el máximo esperado. |
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