Destilación azeotrópica
En el campo de la química, se conoce como destilación azeotrópica, a la técnica que se utiliza para fraccionar a un compuesto azeótropo a través de una destilación. Quizás la destilación azeotrópica más típica y común es la que se realiza de la mezcla que conforman el etanol y el H2O, aunque con esta técnica solo se consigue purificar al alcohol en torno a un 95%.
Cuando se consigue que el alcohol se encuentre en este porcentaje de concentración del 95%- 5% de etanol y agua respectivamente, se dice que los coeficientes de actividad que tienen ambos compuestos son idénticos, por lo cual la concentración que aparece del vapor de dicha suma de compuestos, será también de proporciones 95%-5%, por lo cual sus destilaciones no serán efectivas. A esto se le conoce como alcohol de tipo neutro, pues es de un porcentaje de concentración superior al 93%, teniendo como características principales el no tener color, ni sabor, ni tampoco olor. Algunas utilidades necesitan concentraciones superiores del alcohol, por ejemplo en el caso de la gasolina, a la cual a modo de aditivo se le añade alcohol. Por lo cual, para conseguir una concentración mayor del azeótropo 95-5% deberá realizarse una rotura de la mezcla o azeótropo.
En estos métodos se suele añadir otro compuesto a modo de agente para la separación, por ejemplo, en el caso de que se añada benceno a la mezcla azeotrópica, ésta cambia su interacción, consiguiéndose separar el compuesto, pero en este caso existe una clara desventaja en el proceso de adicción, pues posteriormente se deberá realizar una segunda separación con la finalidad de deshacerse del benceno añadido. Existe otro método, el cambio de presión en la destilación, el cual se basa en que el azeótropo se ve claramente influenciado por las presiones, además de no tener unos valores de concentraciones que puedan destilarse, pero si en el punto exacto en el que los coeficientes de actividad de ambos compuestos de la mezcla se entrecruzan. Cuando el azeótropo sale o salta, se dice que la destilación puede seguir su curso.
Para que un azeótropo pueda ser saltado, la mezcla debe cambiarse de presión. Por lo general, la presión se mantiene fijada de manera que el azeótropo se mantenga en torno a una concentración del 100%, en el caso del alcohol. El etanol puede proceder a destilarse hasta llegar a un 97% de concentración en este caso. En los laboratorios, se consigue destilar algo por debajo del 95,5%. El alcohol a esta concentración es enviado a una columna de destilado a una presión distinta, pasándose el azeótropo a una concentración más baja, en torno a un 93%. Debido a que la mezcla se encuentra más alta que esta concentración de azeótropos para dicha presión, el alcohol puede ser destilado a una concentraciones más altas, incluso llegando a un etanol prácticamente puro.
Para conseguir la concentración necesaria para que el etanol sea utilizado como aditivo en gasolinas, se utiliza por lo general, unos tamices de moléculas para pasar la concentración azeotrópica. El alcohol llega a destilarse hasta llegar a un 95%, luego se pasa por un tamiz de moléculas que consigue absorber todo el agua de la mezcla azeotrópica, teniendo ya el alcohol con una concentración sobre el 95%, lo cual permite realizar seguidas y posteriores destilaciones. Después el tamiz, pasa a ser calentado con el fin de la eliminación de toda el agua y puede volver a ser utilizado.
Cuando dos solventes se encuentran formando un azeótropo de tipo positivo, la destilación de dicha mezcla tiende a producir una destilación que cuenta con una composición cerca de la del azeótropo.
Al someter a la mezcla de nuestro ejemplo (etanol/agua), a una destilación de tipo simple, con un 50% de alcohol, se conseguirán dos compuestos, agua con más pureza y la destilación con una concentración superior de alcohol. Si dicha mezcla se vuelve a destilar se conseguirá un segundo producto de destilación con una concentración de alcohol aún superior, y así en sucesivas destilaciones, aunque nunca se llegará a obtener un etanol en estado puro.
