Determinación de la actividad catalítica de tres catalizadores obtenidos de Pterygoplichthys pardalis en transesterificación de aceite usado, Iquitos 2025

Abstract

The present study aimed to evaluate the catalytic activity of heterogeneous catalysts derived from the endoskeleton and exoskeleton ash of Pterygoplichthys pardalis (carachama), undoped (CC) and doped with K₂CO₃ (CCCP) and KNO₃ (CCNP), in biodiesel production from used vegetable oil via transesterification. The ash was obtained by calcination at 1000°C for 4 hours (yield 54.76%), followed by doping through wet impregnation and a second calcination at 800°C. The catalysts were characterized by atomic absorption, FTIR-ATR, and the Hammett test. Transesterification reactions were performed at a methanol:oil molar ratio of 1:6, 1% catalyst, and 300 minutes reaction time. The results showed Ca/P molar ratios of 2.70-3.38, higher than the stoichiometric value for hydroxyapatite (1.67), indicating an excess of calcium. FTIR analysis confirmed the hydroxyapatite structure with intensified carbonate bands in CCCP (1456, 880 cm⁻¹). The catalysts exhibited medium basicity (pK_BH= 9.8). Biodiesel yields were CCCP (75.77 %) > CCNP (74.44%) > CC (72.34%), with statistically significant differences (ANOVA, p < 0.001). However, the biodiesel failed to meet quality standards for acidity index (0.55-0.97 mg KOH/g) and FAME content (92.06-94.06%). It is concluded that the catalysts showed catalytic activity, improving with potassium salt doping; however, optimization of the transesterification process is required to meet the quality standards of NTP 321.125.2019 and ASTM 6751-03.

El presente estudio tuvo como objetivo evaluar la actividad catalítica de catalizadores heterogéneos derivados de ceniza de endoesqueleto y exosqueleto de Pterygoplichthys pardalis (carachama), sin dopar (CC) y dopados con K₂CO₃ (CCCP) y KNO₃ (CCNP), en la producción de biodiesel a partir de aceite vegetal usado mediante transesterificación. La ceniza se obtuvo por calcinación a 1000°C durante 4 horas (rendimiento 54.76%), seguida de dopaje por impregnación húmeda y segunda calcinación a 800°C. Los catalizadores se caracterizaron mediante absorción atómica, FTIR-ATR y prueba de Hammett. Las reacciones de transesterificación se realizaron a relación molar metanol:aceite 1:6, 1% de catalizador y 300 minutos de reacción. Los resultados mostraron relaciones molares Ca/P de 2.70-3.38, superiores al valor estequiométrico de hidroxiapatita (1.67), indicando exceso de calcio. El análisis FTIR confirmó la estructura de hidroxiapatita con intensificación de bandas de carbonato en CCCP (1456, 880 cm⁻¹). Los catalizadores presentaron basicidad media (pK_BH= 9.8). El rendimiento en biodiesel fue CCCP (75.77 %) > CCNP (74.44%) > CC (72.34%), con diferencias estadísticamente significativas (ANOVA, p < 0.001). Sin embargo, el biodiesel incumplió normas de calidad en índice de acidez (0.55-0.97 mg KOH/g) y contenido de FAME (92.06-94.06%). Se concluye que los catalizadores presentaron actividad catalítica mejorando con el dopaje con sales de potasio, sin embargo, se requiere optimización del proceso de transesterificación para alcanzar los estándares de calidad de las normas NTP 321.125.2019 y ASTM 6751-03.