UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO Facultad de Ingeniería Química Escuela Académico Profesional de Ingeniería Química “Producción de Biodiesel a partir de Aceite Vegetal usado en Fritura por medio de la Transesterificación de Metanol ” Tesis para optar el Título de: Ingeniero Químico Autores: Br. Karen Vanessa Rodríguez Neyra Br. Luis Martin Villanueva Aliaga Asesor: Ing. Manuel Isaías Vera Herrera M. Sc. TRUJILLO – PERU 2011 Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca de Ingeniería Química UNT
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Escuela Académico Profesional de Ingeniería Química
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
Facultad de Ingeniería Química
Escuela Académico Profesional de Ingeniería
Química
“Producción de Biodiesel a partir de Aceite Vegetal usado
en Fritura por medio de la Transesterificación de Metanol”
Tesis para optar el Título de:
Ingeniero Químico
Autores:
Br. Karen Vanessa Rodríguez Neyra
Br. Luis Martin Villanueva Aliaga
Asesor: Ing. Manuel Isaías Vera Herrera M. Sc.
TRUJILLO – PERU
2011
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PRESENTACIÓN
Señores Miembros del Jurado:
En mérito a lo dispuesto por el Reglamento de Grados y Títulos, de la
Escuela de Ingeniería Química de la Universidad de Trujillo, cumplimos con
someter a vuestro ilustrado criterio la Tesis de titulada: “Producción de
Biodiesel a partir de Aceite Vegetal usado en Fritura por
medio de la Transesterificación de Metanol”, para su evaluación y
dictamen respectivo, a efecto de obtener el Título de Ingeniero Químico.
El presente trabajo, ha sido efectuado considerando las exigencias
metodológicas de la Facultad de Ingeniería Química, y tiene como objetivo
evaluar la producción de biodiesel a partir de aceite vegetal usado en frituras
(preparación de alimentos), mediante la transesterificación de metanol en
medio básico, empleando como catalizador hidróxido de sodio que
proporcione un producto de calidad ambientalmente sostenible.
Mi reconocimiento a Uds., y en su persona a todos los Profesores que
han contribuido con sus conocimientos y experiencias durante esta etapa de
formación profesional.
Trujillo, Setiembre del 2011.
Br. Karen Vanessa Rodríguez Neyra Br. Luis Martin Villanueva Aliaga
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Ing. José Silva Villanueva, Dr. Ing. Juan Saldaña Saavedra, Ms
Presidente Secretario
________________________________
Ing. Manuel Isaías Vera Herrera M. Sc
Asesor Académico
Trujillo, Setiembre del 2011
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DEDICATORIA
A mis padres Luis Román y
América Esluvia por regalarme
la existencia y por su inmenso amor.
A mis hermanos: Carmen, José, Gabriel,
Solange, Marisol, Facundo, Sebastián y Rosa,
por el cariño y amor que les tengo.
En memoria de mi tío “CHENCHO”,
porque estuviste presente en cada etapa
de mi vida, y porque fuiste padre y madre
para mí.
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AGRADECIMIENTO
A mis papacitos Lorenzo Aliaga Aguilar
y Esluvia Castro de Aliaga, por su inmenso
cariño, sus sabios consejos y protección a lo
largo de mi vida.
A mi esposa Carmen Sabogal Alvarado, por
su amor y constante apoyo incondicional.
Por hacerme ver que nunca es tarde y
por seguir confiando en mí.
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ÍNDICE
Presentación .................................................................................................. i
Jurado calificador ........................................................................................... ii
Dedicatoria ................................................................................................... iii
Agradecimiento ............................................................................................ iv
Índice .............................................................................................................. v
Lista de tablas .............................................................................................. vii
Lista de figuras ............................................................................................ viii
Resumen ....................................................................................................... ix
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1.4. OBTENCION DEL BIODIESEL ......................................................... 13
1.4.1. Parámetros que afectan a la reacción de transesterificación ............ 14
1.5. RUTAS PARA OBTENCION DE BIODIESEL ................................... 20
1.5.1. Etapas del proceso de obtención de biodiesel .................................. 21
1.6. CARACTERISTICAS Y CALIDAD DE BIODIESEL ........................... 23
1.7. EL ACEITE VEGETAL ...................................................................... 24
CAPITULO II: MATERIAL Y MÉTODOS ..................................................... 29
2.1. UBICACIÓN DEL AREA DE ESTUDIO ................................................ 29
2.2. SELECCIÓN DE VARIABLES .............................................................. 30
2.3. DISENO DE EXPERIMENTOS ............................................................ 31
2.4. CANTIDAD DE REACTIVO .................................................................. 32
2.6. REACTIVOS POR CORRIDA .............................................................. 37
2.7. PLANTEAMIENTO DE CORRIDAS EXPERIMENTALES .................... 37
2.8. PREPARACION DEL METOXIDO DE SODIO ..................................... 38
2,9, PRUEBA DE LA CALIDAD DEL BIODIESEL ....................................... 38
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CAPITULO III RESULTADOS ..................................................................... 40
CAPITULO IV DISCUSION DE RESULTADOS .......................................... 44
CAPITULO V CONCLUSIONES ................................................................. 47
CAPITULO VI RECOMENDACIONES ........................................................ 48
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LISTA DE TABLAS
Tabla 1: Características de los aceites y producción de biodiesel ................. 8
Tabla 2: Especificaciones técnicas del biodiesel ......................................... 24
Tabla 3: Producción de aceite vegetal crudo ............................................... 24
Tabla 4: Rendimiento en producción de aceite ........................................... 25
Tabla 5: Composición promedio de aceite de soja refinado ......................... 26
Tabla 6: Niveles de los factores de estudio y parámetros intervinientes ...... 31
Tabla 7: Matriz de planeamiento de experimentos ...................................... 32
Tabla 8: Normas técnicas para los parámetros físicos................................. 35
Tabla 9: Cantidad de reactivo por corrida .................................................... 37
Tabla 10: Planeamiento de corrida .............................................................. 37
Tabla 11: Preparación de metóxido de potasio ............................................ 38
Tabla 12: Normas técnicas para los parámetros ......................................... 39
Tabla 13: Caracterización del aceite vegetal refinado y futura ................... 40
Tabla 14: Biodiesel seco y lavado ................................................................ 41
Tabla 15: Rendimiento de biodiesel ............................................................. 41
Tabla 16: Análisis físico – químico del biodiesel .......................................... 42
Tabla 17: Calculo de los efectos y de la desviación estándar ..................... 43
Tabla 18: Análisis de la varianza del rendimiento ........................................ 43
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Emisiones de biodiesel ................................................................... 6
Figura 2: Influencia de catalizadores en la reacción de transesterificación . 12
Figura 3: Diagrama general del proceso de obtención de biodiesel ............ 23
Figura 4: Diagrama general de entradas y salidas ...................................... 34
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RESUMEN
En este trabajo de investigación se evalúa la producción de biodiesel a partir
de aceite vegetal usado en frituras, en la preparación de alimentos del
Restaurante “Doña Peta”, mediante la transesterificación de metanol en
medio básico, empleando como catalizador hidróxido de sodio.
El proceso de producción de biodiesel comprende las siguientes etapas:
reacción de transesterificación catalítica en medio básico con metanol,
decantado y lavado con agua. La reacción se llevó a cabo a escala de
laboratorio (250 ml) en un reactor batch de vidrio pirex con agitación; con
reflujo de condensación, controlando la temperatura. El proyecto se ejecuta
en los laboratorios de la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad
Nacional de Trujillo.
Se realiza, un diseño de experimentos de tres variables a dos niveles. Las
variables analizadas en este estudio son: la relación molar alcohol/ aceite,
tiempo de reacción y el porcentaje de catalizador tomando como base el
aceite utilizado con el fin de cuantificar su influencia en el rendimiento del
proceso.
La conversión se determina mediante la relación entre la masa del biodiesel
obtenido (purificado) y la masa del aceite usado (pretratado).
La mayor conversión del proceso que se obtiene en los 08 ensayos
ejecutados es de 87.55% para una relación molar alcohol/ aceite 6:1, tiempo
de reacción de 50 minutos y un porcentaje de catalizador de 0.5%.
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ABSTRACT
In this research the production of biodiesel is evaluated from vegetable oil
used in frying, preparing food in the restaurant "Doña Peta" by
transesterification of methanol in basic medium, using sodium hydroxide as a
catalyst.
The biodiesel production process comprises the following steps: catalytic
transesterification reaction in basic medium with methanol, decanted and
washed with water. The reaction was carried out at laboratory scale (250 ml)
in a Pyrex glass reactor batch with agitation; with reflux condensation
temperature controlled. The project is implemented in the laboratories of the
Faculty of Chemical Engineering at the National University of Trujillo.
Is performed, a design of experiments of three variables at two levels. The
variables analyzed in this study are: the molar ratio Alcohol / oil, reaction time
and the percentage of catalyst based on the oil used in order to quantify their
influence on process performance.
The conversion is determined by the ratio between the mass of biodiesel
obtained (purified) and the mass of the used oil (pretreated).
The further conversion process obtained in 08 trials executed is 87.55% for a
molar ratio Alcohol / oil 6: 1, reaction time 50 minutes and a percentage of
0.5% catalyst.
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INTRODUCCIÓN
Actualmente uno de los desafíos medioambientales que afronta la
humanidad a nivel mundial es el calentamiento de la atmósfera, dicho factor
se debe entre otros, al gran incremento en el uso de combustibles fósiles y
automotores en las ciudades, los cuales emiten altas cantidades de gases a
la atmósfera tales como el dióxido de carbono, metano, óxido de azufre etc.
La producción de biodiesel viabiliza a los lineamientos de reducción de
gases de tipo efecto invernadero, establecidos desde 1997 en el Protocolo
de Kyoto y se enmarca como mecanismo de desarrollo limpio, reduciendo la
generación de dioxinas, furanos y poluctantes orgánicos persistentes
volátiles, los cuales son originados por la combustión del diesel
El biodiesel puede sustituir total o parcialmente al combustible diesel
proveniente del petróleo, es ecológico, biodegradable, atóxico y presenta un
perfil de emisiones contaminantes lo suficientemente bajo como para
disminuir el efecto invernadero y responder las exigencias del protocolo de
Kyoto". "Es utilizado como disolvente para eliminar hidrocarburos de
accidentes marinos”; “En cuanto a su producción, es sustancialmente limpia
y económica, especialmente si se parte de aceites usados, siendo esta una
alternativa para su reciclaje, dado que usualmente estos productos son
desechados a la red colectora cloacal o a rellenos sanitarios, generando
problemas ambientales y la pérdida de materia prima como glicerina.
En cuanto a las desventajas del biodiesel, se mencionarán las más
importantes:
Disminución del poder calorífico con respecto al diesel de petróleo,
para el diesel 131-295 btu/gal y para biodiesel 117,093 btu/gal.
Problemas de fluidez a bajas temperaturas (menores a 0°C).
Incompatibilidad con una serie de plásticos y derivados del caucho
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natural (eventual sustitución de algunos componentes del motor:
mangueras, juntas, sellos, diafragmas, partes de filtros y similares.
Escasa estabilidad oxidativa "periodo máximo de almacenamiento
inferior a seis meses".
Existen muchas razones, para interesarse por el estudio y
producción del biodiesel, debido a que éste permite reducir la
dependencia del combustible fósil, de modo que se presenta la
oportunidad para eliminar el aceite vegetal usado por ejemplo en
frituras, mediante su reciclaje a combustible ecológicos, evitando así
el deterioro de la salud humana y la generación de focos
contaminantes, al rehusar repetidamente el aceite.
Debido a que el aceite vegetal es de composición y características
variadas, según su origen, y además en el proceso de fritura el aceite sufre
reacciones químicas; por tanto es necesario el análisis de sus parámetros
relevantes previo a la producción de biodiesel.
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CAPITULO I
FUNDAMENTO TEORICO
1.1. ANTECEDENTES
En el mundo, diversos países están fomentando, para el sector del
transporte, el uso de biocombustibles, los cuales pueden ser aptos para
motores de gasolina (bioalcoholes) o para motores diesel (aceites
vegetales). A este último grupo, se le conoce con el nombre de
biodiesel, que hoy es usado en más de 20 países del mundo, entre ellos:
Austria, Alemania y otros países de Europa Central, Estados Unidos y
Argentina; y Países tropicales como Malasia e Indonesia.
Para muestro caso realizamos un proyecto sobre la elaboración de
biodiesel a partir de aceites de fritura usados, el cual tuvo como
objetivos el montaje de un programa de reciclaje de aceites y grasas en
la ciudad y la evaluación a nivel En experimental de la producción de
biodiesel.
1.2. BIOCOMBUSTIBLES
Los biocombustibles son alcoholes, éteres, ésteres y otros compuestos
orgánicos, producidos a partir de biomasa, como las plantas herbáceas
y leñosas, residuos de la agricultura y actividad forestal, y en gran
cantidad de desechos industriales, como los desperdicios de la industria
alimenticia.
El término biomasa hace referencia a toda materia que puede obtenerse
a través de fotosíntesis. La mayoría de las especies vegetales utilizan la
energía solar para crear azúcares, partiendo de sustancias simples
como el agua y el dióxido de carbono, almacenando esta energía en
forma de moléculas de glucosa, almidón, aceite, etc. Entre los
biocombustibles se pueden incluir el bioetanol, biodiesel, biometanol,
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entre otros. Los más desarrollados y empleados son el bioetanol y el
biodiesel.
1.2.1 Biodiesel: Históricamente el término biodiesel se ha empleado
para referirse a toda clase de combustibles alternativos como: Aceites
vegetales, mezcla de aceites vegetales con gasóleo, microemulsiones
de aceites vegetales, productos de pirólisis de aceites vegetales, ésteres
metílicos y etílicos preparados a partir de aceites vegetales o grasa de
animales (Ramadhas, 2004). Sin embargo, con la creciente producción
y desarrollo de los ésteres metílicos y etílicos, como combustible diesel,
el término biodiesel se refiere cada vez más a dichos ésteres.
La ASTM (American Society for Testing and Materials), define biodiesel
como ésteres monoalquílicos de ácidos grasos de cadena larga
derivados de lípidos renovables tales como aceites vegetales o grasa
de animales y que se emplea en los motores de ignición por compresión
. El biodiesel puede ser producido partiendo de materias primas
agrícolas (aceites vegetales y/o grasas de animales) y aceite o grasas
de fritura usados.
El empleo del biodiesel puede ser puro, designado como B100 o
mezclado con el combustible diesel, designado como BXX, donde
XX representa el porcentaje de biodiesel en la mezcla. La proporción
más frecuente es B20, que representa un 20% de biodiesel y un 80% de
diesel.
Desde el punto de vista de inflamabilidad y toxicidad, el biodiesel es más
seguro que el diesel proveniente del petróleo (Aguilar, 2006); además es
biodegradable, ya que el biodiesel está formado por cadenas
hidrocarbonadas que forman ésteres con dos átomos de oxígeno, lo que
lo hace biológicamente activo; a diferencia del diesel convencional que
no es biodegradable, ya que está formado por una mezcla de alcanos,
alcanos ramificados, cicloalcanos e hidrocarburos aromáticos, los cuales
son difíciles de degradar. Zhang, mostró que el biodiesel derivado del
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aceite de colza y de soya, poseen una biodegradabilidad de 88,49%
en 28 días. En cuanto a las características lubricantes, éstas se mejoran
al adicionar biodiesel al petrodiesel, el combustible lubrica algunas
partes móviles de las bombas diesel y de los inyectores. La combustión
del biodiesel es generalmente más eficiente en cuanto a su relación
estequiométrica aire/combustibles; adicionalmente el biodiesel presenta
un balance energético positivo.
El balance energético para un combustible renovable es la cantidad de
energía necesaria para producir el biocombustible, comparado con la
energía liberada por éste cuando se quema; en el estudio realizado por
los departamentos de agricultura y energía de los Estados Unidos,
mostró que por cada unidad de energía necesaria para producir
biodiesel a partir de aceite de soya, se ganan 3,24 unidades de
energía producir biodiesel a partir de aceite de soya, se ganan
3,24 unidades de energía. Algunas de las desventajas del biodiesel a
nivel técnico son: Problemas de fluidez a bajas temperaturas (menores a
0 ºC), escasa estabilidad oxidativa (vida útil / período máximo de
almacenamiento inferior a seis meses), incompatible con una serie de
plásticos y derivados del caucho natural (eventual sustitución de
algunos componentes del motor: mangueras, juntas, sellos, diafragmas,
partes de filtros y similares).
En la Agencia de Protección del Medio Ambiente (Enviroment
Protección Agency (EPA)) en los Estados Unidos el biodiesel se
encuentra registrado como combustible y como aditivo para combustible.
En el grafico se observan las ventajas del biodiesel en cuanto a las
emisiones, excepto la de óxido de nitrógeno donde compite en
desventaja con el diesel convencional.
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No: óxidos de nitrógeno; PM: Material articulado
CO: Monóxido de carbono; HC: Hidrocarburos
1.3. MATERIAS PRIMAS
Como se mencionó anteriormente, el biodiesel se puede obtener a partir
de aceites vegetales y grasas de animales, aunque los aceites vegetales
se han convertido en una alternativa atractiva debido a sus beneficios
medioambientales y el hecho que se producen de recursos renovables.
Además del aceite o grasa, se requiere de un alcohol y un catalizador
para poder convertir los aceites y grasas en ésteres alquílicos. Esta
sección se enfoca principalmente en los aceites vegetales, su naturaleza
química y las posibles fuentes en el país, además de los diferentes tipos
de alcohol y catalizador que pueden ser empleados teniendo en cuenta
sus características.
1.3.1. Aceites vegetales: Desde el punto de vista químico los aceites se
definen como ésteres de ácidos grasos con glicerina. La glicerina, por
Figura 01: Emisiones de biodiesel
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poseer tres grupos OH puede estar mono, bi o triesterificada por los
ácidos grasos; si los tres ácidos grasos, son idénticos el producto es
un triglicérido simple y si son diferentes es un triglicérido mixto. El
aceite vegetal está constituido principalmente por triglicéridos; tanto
los mono y diglicéridos, constituyen una parte muy pequeña del aceite.
Las diferencias de estabilidad (tendencia a la oxidación), el
comportamiento, la plasticidad, el estado físico, el índice de yodo, la
temperatura de solidificación, etc. de los aceites se debe
fundamentalmente a la presencia y a la concentración de los ácidos
grasos constituyentes.
1.3.2 Alcoholes: Los alcoholes empleados en el proceso de
transesterificación de aceites vegetales son primarios y secundarios con
cadena de 1-8 carbones. Entre los alcoholes que pueden ser empleados
en este proceso se encuentran: Metanol, etanol, propanol, butanol y
amilalcohol, de los cuales el metanol y el etanol son los más utilizados.
El metanol y el etanol no son miscibles en los triglicéridos a temperatura
ambiente y es necesario realizar una agitación mecánica para favorecer
la transferencia de masa, sin embargo en el transcurso de la reacción se
da la formación de emulsiones, las cuales, en el caso de la metanólisis,
son fácil y rápidamente disueltas, formando una capa inferior rica en
glicerol y una superior rica en ésteres metílicos. En el caso de la
etanólisis, estas emulsiones son más estables convirtiendo el proceso
de separación y purificación de ésteres etílicos en algo más complejo.
Cuando se emplean alcoholes como el etanol es más complicada la
recuperación del alcohol puro dentro del mismo proceso, debido al
azeótropo que forma con el agua. Una de las desventajas del metanol
es su origen, ya que se obtiene a partir de gas natural, el cual es de
origen fósil. Este último aspecto no contribuiría a los aspectos
ambientales y de sostenibilidad, pues el biodiesel no sería del todo bio,
por tener un componente fósil aportado por el alcohol.
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1.3.3 Catalizadores: Los catalizadores empleados en el proceso de
producción de biodiesel pueden ser homogéneos, heterogéneos y
enzimáticos. Los catalizadores homogéneos son solubles en el medio de
reacción, es decir se encuentran en una sola fase, sea líquida o
gaseosa; por el contrario en la catálisis heterogénea, existen dos fases y
una superficie de contacto. Los catalizadores homogéneos pueden ser
ácidos o bases. Dentro de los más utilizados se encuentran los
siguientes ácidos y bases fuertes:
Bases: Hidróxido de sodio (NaOH), hidróxido de potasio (KOH),
metóxido de sodio (CH3ONa) y metóxido de potasio (CH3OK).
Los catalizadores heterogéneos más comunes son: Resinas de
intercambio anionico, resinas de intercambio catiónico, óxidos metálicos
(MgO, CaO), zeolitas, ácidos de Lewis (SnCl), catalizadores de titanio y
catalizadores de zirconio. Los catalizadores enzimáticos más utilizados
son las lipasas, una de las más conocidas en el proceso de
transesterificación es la Candida Antarctica.
A continuación se presentan las características, ventajas y desventaja
de los diferentes tipos de catalizador que pueden ser empleados en el
proceso de obtención de biodiesel.
1.3.3.1 Catalizadores enzimáticos: Se pueden utilizar lipasas
intracelulares y extracelulares, ambas son catalizadores efectivos
en las reacciones de transesterificación ya sea en medio
acuoso o no. Empleando lipasa como catalizador es más fácil de
recuperar la glicerina que cuando se utilizan ácidos y bases, sin la
necesidad de utilizar procesos complejos; además el contenido de
ácidos grasos libres en el aceite no es problema ya que son
convertidos completamente a motilaste. Otra ventaja significativa es
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que la conversión alcanzada es similar a la que se obtiene con
procesos catalizados por ácidos o bases. Los valores de
conversión utilizando lipasas como catalizador varían entre 61% y
100% dependiendo del alcohol y aceite utilizado.
1.3.3.2 Catalizadores heterogéneos: La utilización de este tipo de
catalizadores simplifica y hace más económico el proceso de
purificación, por la fácil separación de los productos y reactivos,
además se eliminan los problemas de corrosión y tratamiento de
desechos líquidos.
Las desventajas que presentan los catalizadores heterogéneos es
el difícil control de la temperatura para reacciones muy
exotérmicas, limitaciones de transferencia de masa de
reactantes y productos, además de los requerimientos de altas
resistencias mecánicas para el catalizador. Los catalizadores
heterogéneos en ocasiones deben ser preparados y en este
proceso se debe tener mucho cuidado asegurando que los
componentes de este tipo de catalizador, tales como: Especies
activas, promotores físicos y promotores químicos, cumplan con
sus características.
1.3.3.3 Catalizadores homogéneos: Esta clase de catalizadores
tiene mayor uso a nivel industrial, debido a su bajo costo. Entre las
ventajas de realizar una catálisis homogénea se encuentra:
Velocidad de reacción elevada, condiciones moderadas de
presión y temperatura y utilización de casi todas las moléculas del
catalizador en la reacción. En cuanto al rendimiento alcanzado
puede llegar hasta un 98%, dependiendo de qué aceite o grasa
se emplee. En estudios realizados acerca de la transesterificación
de aceite de girasol con metanol, utilizando hidróxido de potasio
como catalizador se alcanzaron rendimientos mayores al 96%.
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El proceso llevado a cabo con catalizadores homogéneos presenta
ciertos problemas o desventajas como son la formación de jabones
por la saponificación de ácidos grasos, necesidad de purificación y
remoción de los productos de la reacción y problemas de corrosión
cuando se utilizan catalizadores ácidos.
Catalizadores ácidos: Las reacciones catalizadas con ácidos
dan como resultado rendimientos altos, pero tienen algunas
desventajas y es que son lentas, requieren temperaturas por
encima de los 100 ºC y más de tres horas para conseguir una
conversión completa. En el estudio realizado sobre la metanólisis
de aceite de soya, en presencia de 1% de H2SO4, relación molar
alcohol/aceite 30:1 y temperatura de 60 ºC, se observó que la
conversión completa se consiguió en 20 horas; realizando
butanólisis a 117 ºC y etanólisis a 78 ºC; usando la misma cantidad
de alcohol y catalizador, la conversión se completó a las 3 y 18
horas respectivamente. El exceso de alcohol mejora la conversión
de la reacción de transesterificación en general, pero cuando se
emplean catalizadores ácidos, este exceso hace que la
recuperación del glicerina sea más difícil, ya que las cantidades de
alcohol empleado son bastante grandes comparadas con otro tipo
de catalizador.
En general el catalizador ácido más empleado es ácido sulfúrico,
un 1% de H2SO4 con relación a la cantidad de aceite, es buena
cantidad para obtener una conversión de 99% con un tiempo de
alrededor de 50 horas. Una de las ventajas de los catalizadores
ácidos es que pueden esterificar los ácidos grasos libres presentes
en el aceite; por esta razón se aconseja, utilizar catalizadores
ácidos cuando el aceite tiene alto contenido de ácidos grasos
libres.
Catalizadores básicos: Cuando se emplean catalizadores
básicos, las reacciones son más rápidas que cuando se emplean
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catalizadores ácidos, el tiempo de reacción oscila entre una hora y
una hora y media alcanzando rendimientos altos (98%) y con
temperaturas menores a 100 ºC. Los catalizadores básicos son los
más usados a nivel industrial, dado que las reacciones son más
rápidas y además son menos corrosivos que los compuestos
ácidos. La desventaja de estos catalizadores básicos es la
formación de jabón, cuando el aceite contiene altas cantidades de
ácidos grasos libres y de agua, por lo que se debe agregar la
cantidad adecuada de base para neutralizar los ácidos grasos
libres, ya que el exceso o falta de catalizador ocasiona la formación
de jabones.
Cuando el porcentaje de ácidos grasos es 5%, la reacción puede
ser catalizada con una base, pero se debe agregar una cantidad
adicional de catalizador para su neutralización; cuando los niveles
de ácidos grasos libres ya están por encima del 5% se presentan
inconvenientes en las reacciones catalizadas con bases, ya que la
formación de jabón inhibe la separación de los metilésteres de la
glicerina y durante el lavado del biodiesel se presenta formación de
emulsiones. Para estos casos donde el nivel de ácidos grasos
libres es superior a 5% se debe utilizar catalizadores ácidos.
Las bases más empleadas a nivel industrial en procesos de
obtención de biodiesel son el hidróxido de sodio, hidróxido de
potasio y metóxido de sodio. El metóxido de sodio es un poco más
costoso que los hidróxidos, pero es más activo y se consiguen
rendimientos altos (> 98%) con tiempos de reacción menores
(30 minutos), aún si se emplea en bajas concentraciones (0,5%), el
problema con estos catalizadores es que requieren la ausencia
total de agua, lo cual lo hace inapropiados para procesos
industriales típicos.
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Los hidróxidos como el NaOH y el KOH, son más baratos
pero menos activos, sin embargo son una muy buena
alternativa, ya que se pueden conseguir conversiones similares
a la de los metóxidos (CH3ONa), incrementando su concentración
a 1 ó 2%.
El NaOH es más fuerte que el KOH, por lo general se emplean
cantidades similares, pero siempre más de KOH. El KOH es más
fácil de utilizar y puede proporcionar fertilizantes de potasio como
subproducto, si al final se neutraliza el producto con ácido
fosfórico. El problema del NaOH es que en ocasiones forma una
masa pastosa, dificultando la separación de los productos. En
cuanto al KOH éste se disuelve mejor en el metanol.
En la Figura 2, se presentan las diferencias entre los dos
catalizadores (NaOH y KOH), en cuanto a su influencia en la
reacción de transesterificación.
Figura 2: Influencia de catalizadores básicos en la reacción de transesterificacion
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1.4 OBTENCIÓN DE BIODIESEL
La vía para la obtención del biodiesel es la transesterificación de aceites y
grasas con un alcohol de bajo peso molecular, en presencia de un
catalizador adecuado. El proceso de transesterificación, también se conoce
cómo alcohólisis, cuando se emplea metanol por ejemplo se le llama
metanólisis.
La reacción de transesterificación consiste en el desplazamiento de un
alcohol de un éster por otro, es un; proceso similar a la hidrólisis, excepto
que el alcohol es usado en vez de agua. Este proceso se utiliza para reducir
la alta viscosidad dé los triglicéridos. La ecuación 1, representa la ecuación
general de la reacción de transesterificación.
RCOOR1 + R2OH RCOOR2 + R1OH .............. (1)
Ester Alcohol Ester Alcohol
La reacción de transesterificación es reversible y sé emplea un exceso de
alcohol para desplazar el equilibrio hacia la formación de esteres. El modelo
que más se ajusta a la cinética de la reacción, es el de pseudo - segundo
orden, en la etapa inicial, seguido de un primer o cero orden. Químicamente
el mecanismo de transesterificación consiste en tres reacciones
consecutivas reversibles: el triglicérido, es convertido consecutivamente en
diglicéndo, monoglicérido y glicerol. En cada reacción se libera un mol de
éster metílico.
En la ecuación 2 se presentan las etapas de la reacción de
transesterificación, los productos finales que se obtienen son alquiléstres de
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La ecuación 3, representa la metanólisis de los triglicéridos y la ecuación 4
presenta las reacciones secundarias que se puede presentar con la catálisis
1.4.1. Parámetros que afectan a la reacción de transesterificación
Las variables que afectan la reacción de transesterificación son:
Pureza y calidad del aceite
Relación molar entre el alcohol y el aceite.
Tipo de alcohol
Tipo y concentración del catalizador.
Temperatura, tiempo de reacción
Agitación.
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El comprender como se relacionan estas variables en el contexto del
mecanismo de reacción mostrado anteriormente, permite adecuar las
condiciones operacionales para aumentar la eficiencia de la síntesis
del biodiesel a partir de aceites con las más diversas características
físico -químicas.
■ Pureza y calidad del aceite
Para la obtención de biodiesel de buena calidad es necesario que el
aceite empleado sea lo más refinado posible, debe estar, exento de
material sólido libre y en suspensión, además debe poseer bajo
contenido de ácidos grasos en especial cuando se emplean
catalizadores homogéneos, ya que el exceso de estos ácidos puede
reflejarse en la baja eficiencia de la reacción. Adicionalmente el
contenido de gomas y material insaponificable debe ser bajo.
El aceite y las otras sustancias empleadas en la relación (catalizador
y alcohol) deben ser esencialmente anhídridos, ya el agua favorece la
formación de jabones por saponificación, dificultando la purificación
del biodiesel. Cuando se emplean catalizadores básicos como el
hidróxido de sodio o de potasio, no se deben dejar expuestos al aire
ya que absorbe humedad y dióxido de carbono de la atmósfera,
volviéndose más húmedos y carbonatados.
La calidad del aceite, se puede estimar con los siguientes parámetros:
índice de acidez y contenido de agua, índice de peróxido, índice de
yodo, material insaponificable, contenido de fósforo y cantidad de
insolubles.
a) Índice de acidez y contenido de agua
Tanto la acidez del aceite como su contenido acuoso, son
parámetros importantes para tener en cuenta, los aceites
provenientes de la fritura de alimentos poseen propiedades
diferentes de los crudos o refinados. Las altas temperaturas
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de cocción y el agua de los aumentos aceleran la hidrólisis de
los triglicéridos e incrementan su contenido de ácidos grasos
libres. Como la neutralización, de los ácidos grasos libres
conlleva a: una saponificación.: es recomendable partir de
aceites usados de baja acidez para minimizar la formación de
jabones que dificultarían la separación del biodiesel luego de
la reacción. El deficiente control de la acidez y el contenido de
agua en el aceite, generará una excesiva cantidad de jabones,
que incrementa la solubilidad de los esteres metálicos en la
glicerina.
b) Índice de peróxido
El índice de peróxido mide el grado de oxidación primaria que
ha sufrido la grasa o aceite. Los peróxidos son los productos
de descomposición primaria de la oxidación dé los aceites y
grasas, cualquiera sea su composición. Se forman en los
puntos de instauración de las cadenas de carbonos dé los
ácidos grasos. La oxidación del aceite se acelera durante la
fritura de alimentos y la estadía de la biodiesel en el motor: de
combustión. Un aceite apto para su consumo, deberá tener
como índice de peróxido inferior a 5 meq 02/kg.
c) Índice de Yodo
El índice de yodo es el número de miliequivalentes o partes de
yodo absorbido por 100 partes de peso de sustancia, este
parámetro da una idea del número de instauraciones de los
ácidos grasos en el aceite. El grado de instauración del aceite
es importante, porque el mayor instauración (mayor índice de
yodo), del aceité se obtendrá un biodiesel de menor índice de
ceteno; propiedad importante para la calidad de combustión
en el motor.
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d) Índice de Saponificación
El índice de saponificación de un aceite es el número de
miligramos de hidróxido de potasio (KOH) necesarios para
saponificar un gramo de aceite completamente. Dado que; los
aceites están formados por triglicéridos principalmente, y ¡que
cada triglicérido necesita tres moléculas de KOH para
saponificarse, el índice de saponificación permite estimar el
peso molecular promedio del aceite utilizado.
e) Insolubles
El contenido de insolubles debe mantenerse lo más bajo
posible (menor a un 0.8% para el biodiesel). Estas sustancias
no participan en el proceso de transesterificación, pero
representan impurezas en el combustible.
f) Aceite ideal
A modo de resumen para esta parte, en la tabla 1 se presenta
una visión general de las principales características de los
aceites y sus implicancias para la producción de biodiesel y su
calidad
Tabla 1.- Características de los aceites y producción de biodiesel
INFLUENCIA SOBRE EL PROCESO DE PRODUCCION
INDICE DE ACIDEZ Alta acidez interfiere en la transesterificación alcalina produ
Define al tipo de pretratamiento ciendo jabones
CONTENIDO DE FOSFORO
Genera emulsiones durante la producción del biodiesel.
CONTENIDO DE AGUA Genera hidrolisis del aceite, produce ácidos grasos libres y en
presencia de catalizador, produce
Jabones.
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INFLUENCIA SOBRE LA CALIDAD DEL BIODIESEL
INDICE DE PEROXIDO En el aceite indica proceso de oxidación y en el biodiesel un
proceso de degradación.
INDICE DE YODO Alto índice de yodo indica menor punto de fusión y mejor propieda
des de flujo en frio.
CONTENIDO INSOLUBLES Los insolubles en biodiesel pueden
causar problemas en los motores.
Fuente: Ricardo Méndez, 2009
■ Relación molar entre el alcohol y el aceite
La relación molar alcohol/ aceite es una de las variables de mayor
importancia e influencia en el rendimiento dé la reacción de
transesterificación. Según la estequiometria se requieren tres moles
de alcohol y una mol de triglicérido, para obtener tres moles de
esteres alquílicos de ácidos grasos y una mol de glicerol, pero debe
utilizarse un exceso de alcohol para desplazar el equilibrio hacia la
formación de alquil - esteres.
La relación molar alcohol / aceité, recomendado en la literatura varía
desde 6:1 hasta 543:1, sin embargo; la, alta relación molar dificulta la
separación de glicerina. La relación molar óptima, se debe determinar
experimentalmente, ya que depende del tipo y calidad del aceite
empleado como materia prima.
■ Tipo de alcohol
Los alcoholes más empleados para la reacción de transesterificación
son el metanol y etanol; aunque suele emplearse más el metanol
debido a sus ventajas químicas y a su bajo costo con respecto a los
demás alcoholes.
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El alcohol juega un papel muy importante en la transferencia de masa,
en el caso de la metanólisis por ejemplo ni el metanol es soluble en
los triglicéridos, ni los ésteres metílicos en la glicerina. Sin embargo,
el metanol es soluble en los ésteres metílicos y la glicerina. Por lo que
durante los primeros minutos de reacción, se observa un sistema
formado por dos fases, que se transforma en una fase homogénea al
formarse los ésteres metílicos, pero vuelven a aparecer las dos fases,
tan pronto se forman cantidades considerables de glicerina.
Es difícil comparar la formación de etilésteres con la formación de
metilésteres, especialmente por la formación de emulsiones, que en el
caso de la etanólisis son más estables.
■ Tipo y concentración del catalizador
El uso de catalizador mejora en la reacción, el rendimiento. Si no se
empleara catalizador, la temperatura de reacción debería estar por
encima de 250°C. La naturaleza del catalizador es primordial, pues
determina los límites de composición con respecto a la materia prima.
Adicionalmente, las condiciones y operaciones de separación
posteriores a la reacción son determinadas por el catalizador usado.
Los catalizadores que se emplean comúnmente en el proceso de
transesterificación son básicos tales como metóxidos e hidróxidos de
sodio y potasio: aunque existen investigaciones en donde se emplean
otros tipos de catalizador como MgO, CaO, ZnO, ZrO2.
La cantidad de catalizador varía dependiendo del tipo de catalizador
que se emplee. Para catalizadores básicos se reportan valores desde
0,3 a 2% con respecto a la cantidad de aceite empleado.
■ Temperatura y tiempo de reacción.
La transesterificación puede ocurrir a diferentes temperaturas
dependiendo del aceite que se emplee. A medida que la temperatura
aumenta, también lo hace el rendimiento de la reacción, sin embargo,
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después de un determinado tiempo la diferencia entre temperaturas
no afecta de manera considerable el rendimiento. Por lo general la
reacción de transesterificación se lleva a cabo cerca del punto de
ebullición del alcohol (60-70° C), sin embargo esta reacción ha sido
estudiada con temperaturas que varían desde 25 hasta 250° C.
En cuanto al tiempo de reacción, a medida que éste crece se
incrementa la conversión de la reacción, además puede variar
dependiendo del catalizador empleado. Los tiempos reportados en la
literatura varían en el rango de 30 minutos hasta 20 horas.
■ Agitación.
La agitación es una variable de mucho cuidado, ya que el aceite es
inmiscible con el alcohol. Es necesario garantizar la agitación para
que se dé el mezclado entre las dos fases y se pueda llevar a cabo la
reacción sin limitaciones por transferencia de masa. La agitación debe
garantizar un régimen turbulento, es decir, números de Reynolds
mayores a 10 000. Los valores para la velocidad de agitación,
empleados en diferentes investigaciones oscilan en 150 - 600 rpm".
1.5. RUTAS PARA OBTENCION DE BIODIESEL
La producción de biodiesel es bien conocida, hay tres rutas básicas a
nivel industrial para la producción de alquilésteres de aceites y grasas.
Estas son:
Transesterificación catalítica de aceite en medio básico con alcohol.
Transesterificación catalítica directa del aceite en medio ácido con
metanol.
Conversión del aceite en ácidos grasos en una primera etapa y
luego ésteres metílicos mediante transesterificación con catálisis ácida.
En la sección de materias primas se explican las ventajas y desventajas
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del cada uno de los diferentes catalizadores empleados en el proceso de
transesterificación. Cabe mencionar que la mayor parte del biodiesel
producido actualmente es por medio de la reacción catalítica en medio
básico, ya que es más conveniente y económica debido a las siguientes
razones:
Condiciones operativas moderadas de presión (atmosférica) y
temperatura.
Altos rendimientos de conversión (hasta 98%) con tiempos de
residencia relativamente cortos y muy pocas reacciones secundarias.
Conversión directa al producto final en una sola etapa de reacción.
Posibilidad de utilizar materiales convencionales (acero al carbono) en
la construcción de equipos, por la baja agresividad química de los
reactivos empleados.
Existen también otras rutas para la obtención de biodiesel, que aún se
encuentran en desarrollo e investigación tales como:
Transesterificación de aceite empleando catalizadores
heterogéneos. (Zeolitas, alúmina y óxidos metálicos).
Transesterificación de aceite con catalizadores enzimáticos.
Transesterificación supercrítica no catalítica.
1.5.1 Etapas del proceso de obtención de biodiesel.
El proceso de obtención de biodiesel por la vía alcalina consta
principalmente de 6 etapas básicas, las cuales son:
Mezcla alcohol y/o catalizador: La base empleada como
catalizador es previamente disuelta en el alcohol con ayuda de
agitación, para posteriormente mezclarse con el aceite. La
reacción de mezclado es exotérmica.
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Reacción de transesterificación: La mezcla alcohol–catalizador
y el aceite, son mezclados y con ayuda de agitación se promueve el
contacto entre los reactivos y de esta manera dar lugar a la reacción
de transesterificación. Esta reacción se lleva a cabo a una
temperatura determinada y generalmente a presión atmosférica.
Separación: Al finalizar la reacción hay una mezcla de glicerina y
alquilésteres (biodiesel), los cuales son separados por decantación
al cabo de varias horas. La glicerina por su mayor densidad queda
en el fondo del tanque.
Lavado del biodiesel: Cuando ya se ha separado el biodiesel de
la glicerina, ambos son lavados con agua con el fin de retirar los
residuos de metanol y jabones formados por las reacciones
secundarias. En ocasiones se agrega un ácido para neutralizar los
alquilésteres.
Secado del biodiesel: Una vez lavado el biodiesel debe ser
secado con el fin de eliminar el remanente de agua. El secado
tiene un tiempo y temperatura determinada.
Purificación de la glicerina: Las características y propiedades
que tiene la glicerina una vez se separa del biodiesel, no
permiten su aplicación directamente debido a su alta alcalinidad y
contenido de metanol, por lo que debe someterse a un proceso de
purificación.
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1.6. CARACTERISTICAS Y CALIDAD DE BIODIESEL
El biodiesel está constituido principalmente, por mezcla de ésteres
metílicos, pero también puede contener resto de jabones, glicerina,
glicéridos (mono-, di, y triglicéridos), ácidos grasos libres, catalizadores,
sustancias insaponificables, y agua. La presencia de estos componentes
minoritarios en mayor o menor medida son los que determinan la calidad
del biodiesel. Por esto se definen las cantidades que debe tener el
biodiesel para cada una de estas sustancias. El biodiesel también debe
cumplir las especificaciones de los combustibles minerales de
automoción, gasóleo A y calefacciones, gasóleo C. Se han definido
diversas normas para el control de calidad del biodiesel. En la Tabla 2
se presentan las especificaciones del biodiesel según ASTM D-6751
donde se especifican las condiciones de calidad que debe cumplir para
ser mezclado con el diesel convencional.
Figura 3: Diagrama general del proceso de obtención de biodiesel
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Biodiesel (B100)
Propiedades Método ASTM
Unidades
Especificaciones
Mínimo Máximo Punto de inflamación D 93 ºC 130.0 Agua y sedimentos D 2709 % masa 0.05 Viscosidad cinemática a 40ºC
D 445 2 mm /s
1.9
6.0
Cenizas sulfatadas D 874 % masa 0.02 Azufre D 5453 %masa 0.05 Corrosión al cobre 3h a 50ºC
D 130 3 Número de cetano D 613 47 Punto de fluidez D 2500 ºC Reportar Micro-carbón residual (10% fondos)
D 4530
% masa
0.05
Número ácido D 664 mg de KOH/g 0.8 Glicerina libre D 6584 % masa 0.02 Glicerina total D 6584 % masa 0.240 Contenido de fósforo D 4951 % masa 0.001 Destilación D 1160 ºC Temperatura 90% destilado
360
Tabla 2: Especificaciones técnicas del biodiesel
1.7. EL ACEITE VEGETAL
Desde el punto de vista químico los aceites se definen cómo esteres de
ácidos grasos con glicerina. Esta por poseer tres grupos OH puede estar
mono, bi o triestihfícada por los ácidos grasos, si los tres ácidos grasos,
son idénticos el producto es un triglicérido simple y si son diferentes, es
un triglicérido mixto. El aceite vegetal está constituido principalmente por
triglicéridos, tanto los mono y diglicéridos, constituyen una parte muy
pequeña: del aceite.
En la Tabla 3 se presenta la producción de aceite de soya crudo en los
últimos años, para cada una de las zonas donde se encuentran los
Total 547.571 528.400 526.634 630.388 672.597 100,0 Tabla 3: Producción de aceite vegetal crudo en toneladas
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Las diferencias de estabilidad (tendencia a la oxidación), el
comportamiento, la plasticidad, el estado físico, el índice de yodo, la
temperatura de sodificación, etc. de los aceites se debe
fundamentalmente a, la presencia y a la concentración de los ácidos
grasos constituyentes.
■ Aceite de soya refinado
El aceite de soja refinado tiene las siguientes características:
Es un triglicérido compuesto de ácidos grasos más glicerina.
Es un aceite semi - secante por lo atrito reactivo.
Modifica químicamente las resinas alquídicas, polimerizando
fácilmente a altas temperaturas, y Es un aceite muy estable al calor y
el frío.
El aceite de soja se caracteriza por poseer moléculas de cadena larga
de 13 a 16 enlaces lo cuál le da muy buenas propiedades para el uso
industrial, el biodiesel es obtenido con relativa sencillez, separándolo del
10% de glicerina. Entre los aspectos a considerar en la selección de la
materia prima aparte de la disponibilidad es el rendimiento de las
cosechas para la producción del aceite. En la Tabla 5 se muestra el
rendimiento por hectárea sembrada de algunas plantas oleaginosas.
Planta Kg. de Aceite/hectárea
Maíz 145
Algodón 273
Soya 5000
Linaza 402
Girasol 800
Cacahuate 890
Colza 1000
Ricino 1188
Coco 2260
Palma 375 Tabla 4: Rendimiento en Producción de aceite por hectárea.
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Tabla 5.- Composición promedio de aceite de soya refinado
COMPONENTE PORCENTAJE
Acidos Saturados
LAURICO C₁₈H₃₆O₂ Trazas
MIRISTICO C₁₄H₂₈O₂ Trazas
PALMITICO C₁₆H₃₂O₂ 12.00
ESTEARICO C₁₈H₃₆O₂ 5.20
ARAQUIDONICO C₁₀H₁₇O₂ Trazas
Acidos Insaturados
PALMITIOLENICO C₁₀H₁₅O₂ Trazas
OLEICO C₁₈H₂₄O₂ 23.00
LINOLEICO C₁₅H₁₃O₂ 55.00
LINOLEMICO C₁₇H₂₈O₂ 8.60
■ Cambios en el aceite durante la fritura
La fritura es un proceso culinario que consiste en introducir un alimento
en un baño de aceite o grasa caliente a temperaturas elevadas (150 -
200°C), donde el aceite actúa de transmisor de calor produciendo un
calentamiento rápido y uniforme del producto.
Cuando aumenta la temperatura se aceleran todos los procesos
químicos y enzimáticos. Por lo tanto, una grasa o aceite calentados se
degradan con bastante rapidez, sobre todo si hay residuos que
potencian las reacciones de alteración actuando como catalizadores.
Los principales cambios y alteraciones químicas de: los aceites
calentados son:
Hidrólisis. Se produce en presencia de agua o humedad
que provocan la ruptura del enlace éster de los triglicérídos, los
cuales se descomponen en monoglicéridos y diglicéridos y
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aparecen ácidos grasos libres y en menor cantidad, pueden formar
metilcetonas y lactosas. Este proceso es más frecuente en los
aceites que tienen ácidos grasos en cadena media o corta.
También influye el hecho de que haya humedad al calentar o
enfriar el aceite a temperatura inferior a 100°C y durante los
periodos entre frituras, ya que el agua no se evapora, o si se
acumulan gotas en la tapa de la freidora.
La ecuación 4-b describe la reacción química correspondiente.
Oxidación y autooxidación. Es la alteración más frecuente
en la fritura y consiste en la acción del oxígeno sobre ácidos
grasos, especialmente los poliinsaturados, formándose
compuestos inestables llamados hidroperóxidos o peróxidos y
radicales libres, de los que depende la velocidad de reacción y la
naturaleza de los productos originados. La luz actúa como
catalizador. Este proceso se representa en la ecuación 5,
constituyendo un mecanismo que consta de tres fases (iniciación o
inducción, propagación o continuación y la finalización o
terminación) generando un mecanismo de reacción en cadena,
formándose como productos finales aldehidos o cetonas, ácidos
grasos, etc.
RH Temperatura, Luz R+
……………….(5)
O2
R+ ROO+
ROO+ + RH ROOH + R
ROOH Aldehídos + cetonas + ácidos
Termooxidación: Se produce por el efecto de las elevadas
temperaturas, de forma que se favorece todavía más la alteración
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oxidativa. Es evidente que el Hábito de añadir, aceite nuevo al ya
usado o alterado, facilita su oxidación. Algunos aceites contienen
sustancias antioxidantes naturales, pero la tendencia es usarlos
como aditivos en los aceites y grasas especiales para freír.
Además no son estables a las altas temperaturas de la fritura. Con
la oxidación se producen olores, sabores no deseados y
oscurecimiento, así como aumento de la viscosidad y formación
de espuma.
Polimerización. Los radicales libres se combinan entre sí o
con los ácidos grasos forman polímeros lineales (con diferente
grado de longitud y ramificación) o cíclicos (sobre todo en
presencia de dobles enlaces). Los polímeros formados tienen
mayor tamaño y peso molecular por lo que tienden a aumentar la
viscosidad del aceite y la formación de espuma y una capa de
consistencia plástica muy difícil de eliminar".
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CAPITULOII
MATERIAL Y MÉTODOS
El diseño metodológico consta de las siguientes etapas:
2.1. UBICACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO
La provincia de Trujillo se encuentra ubicada en la región La Libertad a
150 m.s.n.m., dentro de las coordenadas geográficas 15° latitud sur de
UBICACIÓN
SELECCIÓN DE
VARIABLES
DISENO
EXPERIMENTAL
MONTAJE
EXPERIMENTAL
PRUEBAS AL
BIODIESEL
OBTENIDO
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la línea ecuatorial y 95° de latitud oeste del meridiano de Grenwich.
El restaurant Doña Peta, se ubica en la ciudad de Trujillo, contando
aproximadamente con una clientela promedio de 600 personas (en sus
tres locales). En la preparación de alimentos, en la mencionada cocina
del restaurant se emplea veinte litros de aceite vegetal (100% de soya)
por día. El montaje experimental para la presente investigación, se
realizó en los laboratorios de Química General y Química Analítica de la
universidad.
2.2. SELECCIÓN DE VARIABLES
En la bibliografía se indica que las variables que influyen en la reacción
de transesterificación son: la relación molar alcohol/aceite, tiempo de
reacción, tipo y cantidad de catalizador, también se indican como
factores influyentes la temperatura, la agitación, la pureza y calidad de
los reactivos; el aceite y el alcohol de cadena corta. Para la presente
investigación se analizó el comportamiento de los tres primeros
parámetros antes mencionados.
■ Relación molar alcohol/aceite: Una de las variables más
importantes que afectan al rendimiento de la transesterificación es la
razón molar entre el alcohol y el aceite.
Estequiométricamente se requiere 3 moléculas de alcohol y una de
triglicérido, para producir 3 moléculas de biodiesel y una de glicerol.
Sin embargo, es una reacción de equilibrio reversible, es decir, se
necesita un gran exceso de alcohol para forzar la reacción hacia la
derecha. Cuando se trabaja con materia! se recomienda la razón 6:1
■ Tiempo de reacción: Para el tiempo de reacción se tomó dos
valores, basados en la literatura que corresponde de a 30 y 50
minutos. La temperatura de reacción tomada es de 50°C, inferior a
68°C que es la temperatura de ebullición del metanol.
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■ Catalizador: El hidróxido de sodio es el catalizador seleccionado
para el proceso de obtención de! biodiesel, por que se usa en menor
cantidad que e! hidróxido de potasio, otras ventajas de la soda
cáustica son: generar un producto de mejor calidad, y mayor pureza, y
es de mayor disponibilidad, aunque tiene la desventaja de su
manipulación.
■ Variable respuesta: En este estudio se determinó como variable de
respuesta la conversión a biodiesel, la cual se expresa como la
relación entre la masa de biodiesel purificado obtenido y la masa de
aceite (pre-tratada) empleando en la reacción, multiplicado por 100.
2.3. DISEÑO DE EXPERIMENTOS
■ Planteamiento
El modelo empleado para la evaluación de los factores es el factorial
23 (tres factores a dos niveles), con dos replicas, generándose 16
experimentos. En la tabla 6, se muestra los factores y sus dos niveles
escogidos para el estudio.
■ Niveles de los factores de estudio y de los parámetros
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Los niveles de cada factor se escogieron de acuerdo a trabajos
similares realizados para aceites de girasol, algodón, y soya. El
análisis estadístico se efectúo empleando los siguientes modelos:
Algoritmo de signos, algoritmo de Yates y el software MINITAB-V14.
En la tabla 7 se representan las combinaciones arrojadas para el
diseño de experimentos.
Tabla 7: Matriz de planteamiento de experimentos
CORRIDA RM TR CC
1 - - -
2 + - -
3 - + -
4 - - +
5 - - +
6 + - +
7 - + +
8 + + +
2.4. CANTIDAD DE REACTIVO
Aceite de Soya crudo: Para cada ensayo se emplean 35 g. La
cantidad de aceite es la misma para todas las corridas. En el anexo
A.1 se especifican las características principales del aceite de soya, el
cual fue suministrado por la Universidad Nacional de Trujillo.
Metanol: La cantidad de cada corrida varía según la relación molar
alcohol/aceite especificada. El metanol empleado es grado analítico y
el proveedor es Merck.
Catalizador (KOH): Esta cantidad también es variable en las corridas
y depende del porcentaje establecido en cada una de ellas. El KOH
es en escamas al 98%.
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2.5. MONTAJE EXPERIMENTAL
En el montaje experimental realizado, se llevaron a cabo las
siguientes etapas para la obtención del biodiesel:
Filtración y eliminación del agua.
Caracterización del aceite.
Neutralización del aceite con KOH.
Cálculo de catalizador de NaOH.
Preparación del metóxido de sodio.
Reacción de transesterificación.
Decantación y purificación.
2.5.1. Filtración y eliminación de! agua.
Se elimina impurezas gruesas que pueda contener por filtración en
tela (tocuyo).
Se deja reposar el aceite durante un tiempo en una estufa a 50°C
hasta que se forme dos fases (agua y aceite).
Se filtra con papel en caliente, varias veces, evitando dejar caer el
agua.
Se calienta a 100°C el aceite, agitando constantemente, para
evitar la formación de burbujas. Cuando empieza la evaporación
se calienta hasta 125°C durante 10 minutos, escamas en el primer
litro y en otro litro de aceite pretratado 1,0% de NaOH en
escamas, en la figura A.3.1. se ilustra el montaje para la
preparación de las soluciones de metóxido de sodio.
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Aceite de frituras Vapor de agua
Metanol Biodiesel
KOH Glicerina
Agua Agua
Figura 4: DIAGRAMA GENERAL DE ENTRADAS Y SALIDAS
PROCESO
↔ +
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Finalmente se deja enfriar a temperatura ambiente en un
recipiente cerrado.
2.5.2. Caracterización del aceite
Los parámetros, se determinan por medio de las Normas Técnicas
Peruanas - NTP - Aceites y grasas comestibles. Los procedimientos
se encuentran en el anexo A -1
Así tenemos:
PARAMETROS NORMAS
INDICE DE SAPONIFICACION NTP: 214.067 - MARZO DEL 2010
CONTENIDO DE FOSFORO NTP: 214.124 - DICIEMBRE DEL 2010
HUMEDAD Y MATERIALES VOLATILES NTP: 214.013 - FEBRERO DEL 2010
INDICE DE PEROXIDO NTP: 214. 138 - SETIEMBRE DEL 2010
ACIDEZ LIBRE NTP: 214.145 - ENERO DEL 2010
DENSIDAD NTP: 214.046 - DICIEMBRE DEL 2010
VISCOSIDAD NTP: 214.078 - OCTUBRE DEL 2010
Tabla 8: Normas técnicas para los parámetros físicos
2.5.3. Neutralización del aceite
Los aceites usados en frituras incrementan su acidez, lo cual se
neutraliza con hidróxido de potasio (KOH), en escamas al 98%.
En el anexo A.1, se presentan los cálculos realizados para la
cantidad de KOH empleada para 2000 ml de aceite usado.
2.5.4. Cálculo de Catalizador NaOH
Se calcula el peso de catalizador NaOH respecto al peso un litro de
aceite filtrado en dos cantidades 0,5% y 1,0% en peso. En el anexo
A.1 se presentan los cálculos.
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2.5.5. Preparación del Metóxido de Sodio
Se preparan dos soluciones de metóxido de sodio; añadiendo a un
litro de aceite pretratado 0,5% de NaOH en escamas en el primero
litro y en otro litro de aceite pretratado 1,0% de NaOH en escamas,
en la figura A.3.1 se ilustra el montaje para la preparación de las
soluciones de metóxido de sodio
2.5.6. Reacción de transesterificación
Para la reacción de transesterificación se utiliza un reactor batch
construido por un vaso pirex de 250ml, con tapa de tres agujeros,
agitador de mariposa, condensador de bolas y termómetro de
mercurio de 0°C - 200°C, todo esto inmerso en un termostato.
2.5.7. Decantación
En la separación del biodiesel se utilizó un embudo de separación de
un litro de capacidad. Cumplida la reacción se vierte el producto al
embudo y se deja 24 horas, para garantizar la reparación de las
fases.
2.5.8. Purificación
La purificación del biodiesel se realiza mediante lavados sucesivos
con agua destilada.
2.6. REACTIVOS POR CORRIDA
En la tabla 9 se presentan las cantidades de los reactivos empleados en
cada corrida. Los cálculos correspondientes se detallan en el anexo A.1
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Tabla 9 Cantidad de reactivos por corrida
REACTIVO PESO (gr.) VOLUMEN (cm³)
ACEITE USADO PURIFICADO 35 25.45
KOH (Para 2 lt de aceite) 2.7727 +
NaOH (0.5 %) 0.30 -
NaOH (1.0 %) 0.15
METILICO PARA RM: 1 1.0929 1.38
METILICO PARA RM: 6 6.5574 8.28
2.7. PLANEAMIENTO DE LAS CORRIDAS EXPERIMENTALES
Teniendo en cuenta la tabla 10; se presentó en planeamiento de las ocho
corridas en el cual figuran los reactivos y ei tiempo de reacción, que se
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2.8. PREPARACIÓN DEL MÉTOXIDO DE SODIO
La preparación de metóxido metílico se realizo teniendo en cuenta, el
porcentaje de NaOH, el primero denominado metóxido 0,5 (para las
corridas 1, 2, 3 y 4) haciendo reaccionar en total 10,2004g. de alcohol
con 0,4 g. de hidróxido; el segundo denominado metóxido 1,0 (para las
corridas 5,6,7 y 8), haciendo reaccionar 10,204g. de alcohol con 0,8g. de
NaOH. Ambos reactivos se prepararon por triplicado. En la tabla 11
muestran los reactivos para la producción del metóxido de sodio.
Tabla 11 Preparación de metóxido de Potasio
CONCENT. ALCOHOL METILICO KOH CORRIDAS
(%) Peso (gr.) Volumen(cc) (gr.)
0.5 30.3006 19.3239 0.6 1,2,3 y 4
1 30.3006 19.3239 0.6 5,6,7 y 8
La neutralización de los ácidos libres se realizo haciendo reaccionar
200g. de aceite pre tratado con 1,027g. de KOH. Los cálculos se detallan
en el anexo A.1.
2.9. PRUEBAS DE LA CALIDAD DEL BIODIESEL
Para evaluar la calidad del biodiesel se realizan pruebas de:
Calor de combustión.
Viscosidad.
Densidad.
Residuo de carbón
Los procedimientos se detallan en el anexo: A.1 y son los siguientes:
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PARAMETROS NORMA
CALOR DE COMBUSTION NTP: 210.034 - FEBRERO DEL 2010
VISCOSIDAD NTP: 214.078 - OCTUBRE DEL 2010
DENSIDAD NTP: 214.046 - DICIEMBRE DEL 2010
RESIDUO DE CARBON NTP: 210.038 - FEBRERO DEL 2010
Tabla 12: Normas técnicas para los parámetros físicos
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CAPITULO III
RESULTADOS
En la tabla 13 se presentan los parámetros correspondientes al aceite
refinado y el procedente de la fritura de filetes de pescado Jurel (aceite
vegetal usado) y los detalles se muestran en el anexo A.4.
Tabla 13: Caracterización del aceite refinado y aceite
procedente de la fritura
PARAMETROS ACEITE ACEITE
USADO REFINADO
HUMEDAD (%) 0.327 0.297
TEMPERATURA DE EVAPORACION 125 119
DEL AGUA (°C)
ACIDEZ LIBRE (mgr.KOH/gr. Aceite) 0.84 0.672
INDICEI DE SAPONIFICACION (mgr. 6.15 6.711
KOH/gr. Aceite)
INDICE DE PEROXIDO (meq. Peróxido/ 5.03 4.8
1000 gr. Aceite)
VISCOSIDAD A 17 °C (centipoise) 92.5 91.7
DENSIDAD a 17 °C (gr./cm³) 0.9171 0.9171
Las muestras tomadas para los ensayos, a excepción de los primeros
correspondientes al aceite vegetal usado, son aceite pre tratado (aceite
filtrado y sin humedad). Los procedimientos seguidos se detallan en el anexo
A .1.
En la tabla 14 se presenta el peso de biodiesel después del secado y el peso
del biodiesel después de lavado con agua destilada por tres veces por cada
corrida.
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En la tabla 15, se presentan los rendimientos de cada muestra, en base al
diesel lavado y secado al medio ambiente para cada corrida
Tabla 15: Rendimientos de biodiesel
CORRIDA CODIGO % CONVERSION
MUESTRA 1 MUESTRA 2 PROMEDIO
1 4300.5 67.54 68.76 68.15
2 7300.5 78.94 77.23 78.085
3 4500.5 76.14 77.54 76.840
4 7500.5 87.45 87.65 87.550
5 4301.0 65.56 64.57 65.065
6 7301.0 73.45 72.85 73.150
7 4501.0 72.54 71.34 71.940
8 7501.0 85.60 81.55 83.575
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Con la finalidad de tener información experimental sobre la calidad del
biodiesel, se determinó algunos parámetros, con procedimientos detallados
en el Anexo A.2.
Las pruebas evaluadas son; Calor de combustión, viscosidad, densidad y
residuos de carbón. En la tabla 16 se muestra los valores hallados.
La evaluación estadística se realizó mediante: El algoritmo de Yates, el
algoritmo de signos y el software Minitab, los cuales nos permiten evaluar la
relación entre las variables estudiadas, mediante la variable de salida el
rendimiento (g. de biodiesel/ g. de aceite)
Aplicando la metodología correspondiente se calculó los efectos: primarios:
Relación molar (RM), tiempo de reacción (TR), y cantidad de catalizador
(CC) los efectos secundarios. Relación molar-tiempo de reacción (RM x TR),
relación molar-cantidad de catalizador (RM x CC) y tiempo de reacción-
cantidad de catalizador (TR x CC) y finalmente calculamos el efecto terciario:
Relación molar-tiempo de reacción-cantidad de catalizador (RM X TR x CC)
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la variable de salida es el porcentaje de conversión de aceite usado en
biodiesel (% peso). Los resultados se observan en la tabla 17.
Tabla 17: Cálculo de los efectos y su desviación estándar
CONTRASTE EFECTO (% peso) DESVIACION ESTANDAR
YATES SIGNOS
RM + 12.502 + 12.502 ± 0.799
TR + 10.202 + 10.202 ± 0.799
CC - 4.565 - 4.564 ± 0.799
RM x TR + 0.459 + 0.459 ± 0.799
RM x CC - 0.987 - 0.987 ± 0.799
TR x CC - 0.587 - 0.587 ± 0.799
RM x TR x CC + 3.036 + 3.035 ± 0.799
Tratamiento mediante el software MINITAB
Se empleó el Software Minitab, con las siguientes condiciones:
Factor de estudio: Conversión
Nivel de confianza: 95%.
Nivel de significancia: 0,05.
La confiabilidad de los contrastes se muestra en la tabla 18.
Tabla 18: Análisis de varianza de la conversión
CONTRASTE VALOR F VALOR P
RM 448.94 0.000
TR 308.45 0.000
CC 40.40 0.002
RM x TR 0.42 0.698
RM x CC 3.48 0.270
TR x CC 0.68 0.583
RM x TR x CC 11.42 0.023
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CAPITULO IV
DISCUSIÓN DE RESULTADOS
El porcentaje de humedad en el aceite vegetal usado, se incrementa
respecto al aceite refinado de 0,198% a 0,218%, esto se explica por la
absorción de agua procedente de los filetes de pescado, durante la
fritura. El porcentaje de humedad en el aceite disminuye al calentarse,
que es el requisito exigido en la bibliografía especializada, evitando de
este modo reacciones de hidrólisis y saponificaciones que disminuirán la
conversión a biodiesel.
La acidez también se incrementa en el aceite usado respecto al refinado
de 0,448 mgKOH/g aceite a 0,560 mgKOH/g de aceite, debido al
deterioro de la calidad del aceite en el proceso de fritura, puesto que los
triglicéridos, reaccionan con el agua, generando ácidos grasos libres,
esta acidez se neutraliza en hidróxido de potasio o hidróxido de sodio.
El índice de peróxido calculado para el aceite usado es 4,1 meq
peróxido/kg de aceite. De acuerdo a la bibliografía el aceite apto para el
consumo humano es menor a 5 meq peroxído/kg de aceite, en
consecuencia el aceite usado empleado en la presente investigación
presenta niveles bajos de peróxido garantizado en bajo nivel de impureza
en el biodiesel.
Con la finalidad de garantizar la calidad del producto, se evaluó cuatro
parámetros del combustible: Calor de combustión, viscosidad, densidad y
residuos de carbón. En la tabla 16 se muestran los resultados en cada
una de las propiedades indicadas de virtual Pro-I seminario - taller - 2010,
así tenemos el calor de combustión de las muestras (37,99kJ/g) son
menores los valores reportados en la bibliografía (40,135KJ/g), con el
valor obtenido se garantiza el poder calorífico del biocarburante.
Otra característica determinante en los biocombustibles es la viscosidad,
en este caso el producto obtenido tiene como viscosidad entre 0,5 y 7,11
centistokes que comparada con el aceite vegetal usado (92,5
centistokes); representa una alta reducción con lo que se garantiza la
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calidad del biodiesel.
La mejor conversión encontrada es de 83,900%, siendo las condiciones
de proceso en este caso: relación molar alcohol/aceite igual a 6, tiempo
de reacción 50 minutos y cantidad de catalizador NaOH 0,5%.
El porcentaje de catalizador es un parámetro de gran influencia en la
conversión del proceso ya que si menor es el porcentaje de catalizador
empleado en la reacción de transesterificación mayor es la conversión
alcanzada. Lo que se puede comprobar en la tabla 10, comparando las
corridas 2 y 6 que presentan 76,00% y 70% de rendimiento y las
concentraciones son 0,5% y 1,0% respectivamente, siendo las otras
condiciones de reacción iguales en ambas corridas.
La relación molar alcohol/aceite es proporcional a la conversión del
proceso, así tenemos en la tabla 15, corrida 5, se emplea la relación 3 y
se obtiene una conversión promedio de 65,055% mientras que en la
corrida 2, cuando la relación molar sube a 6 la conversión sube a
78.085%, cabe mencionar que las otras condiciones de las reacciones de
transesterificación en ambas corridas son idénticas.
Finalmente con respecto al tiempo de reacción, otra de las variables
estudiadas, la deducción lógica es de que a mayor tiempo, mayor
conversión, así si se observa la tabla 15 por ejemplo si comparamos las
corridas 2 y 4 las correspondientes conversiones son 78,05% y 87,55
respectivamente que corresponde a 30 minutos y 50 minutos, siendo las
demás condiciones de operación idénticos.
Para determinar los efectos de cada una de las variables y sus
combinaciones, se empleó el método de Yates y e! método del signo
como se observa en la tabla 17, los dos métodos empleados dan valores
idénticos para los efectos. Del análisis desarrollado se infiere que el
implemento de la relación molar, coadyuva a aumentar la combercion
¡mientras el incremento del catalizador de 0,5% a 1,0% coadyuva al
decaimiento de la conversión
Para el análisis estadístico se empleó el software MINI TAB v. 14, el cual
nos permite observar la relación entre las variables estudiadas (relación
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molar etanol/aceite, cantidad de catalizador NaOH, tiempo de reacción y
rendimiento del proceso).
Condiciones para el análisis estadístico:
Factor bajo estudio: rendimiento.
Nivel de confianza: 95%
Nivel de significancia: 0,05
En la tabla 13 se presentan los resultados del análisis de varianza debido
a que el valor P para: la relación molar, tiempo de reacción, cantidad de
catalizador y la triple relación molar - tiempo de reacción -cantidad de
catalizador es menor que el nivel de significancia, estas variables tienen
un efecto estadísticamente significativo sobre el rendimiento del proceso.
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CAPITULO V
CONCLUSIONES
El aceite vegetal usado en la preparación de frituras, es una
alternativa como materia prima para la producción de biodiesel,
pero requiere controlar su porcentaje de humedad y su acidez, a
niveles permisibles con procedimientos físicos-químicos sencillos.
Se deben conocer claramente propiedades como la acidez del aceite
empleado, para determinar la cantidad y el tipo de catalizador a usar, con
el fin de neutralizar la mayor cantidad de ácidos grasos libros y evitar el
contenido de éstos en el biocombustible para garantizar su calidad.
Se puede percibir la influencia en la conversión de las variables
estudiadas (relación molar/aceite, tiempo de reacción y porcentaje de
catalizador en base al aceite usado), licuado, de la relación molar y el
tiempo de reacción los de mayor impacto.
Los efectos positivos de mayor a menor influencia con un nivel de
significancia = 0.05 son: relación molar alcohol /aceite y el tiempo de
reacción, mientras que el mayor efecto negativo esta dado por el
porcentaje del catalizador.
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CAPITULO VI
RECOMENDACIONES
La etapa de purificación debe comprender el eficiente lavado con agua,
empleando agitación varias veces completando con un proceso de
destilación a fin de eliminar agua residual, metanol, catalizador y glicerina
en el bio combustible.
El agua obtenida luego de reparación, presenta un contenido
importante de catalizador y glicerina este desecho se puede empleador
en la formación de jabones y obtención de fertilizantes.
Con el fin de mejorar la conversión del proceso, se requiere
incrementar el tiempo de reacción y ajustar mejor el porcentaje de
catalizador alrededor de 0.5% sobre el aceite empleado
Es importante desarrollar trabajo de investigación sobre bio
combustibles teniendo en cuenta el equilibrio ambiental y un uso
saludable del aceite en la preparación de alimentos.
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A continuación se presenta el cálculo de las cantidades de materia
prima empleadas en los ensayos experimental. Se toma como base las
condiciones empleadas en la corrida 6.
Relación molar Metanol/aceite = 6:1
Cantidad de catalizador = 0.5 %
Cantidad de aceite = 600 g.
Cantidad de metanol:
PM aceite de soya = 881.69g/mol
Moles metanol = moles aceite x relación
Moles metanol = 0.681 x 6 = 4.1 moles
gr. Metanol = moles metanol x PMmetanol = 4.1 x 32 = 130.70 gr.
Cantidad de KOH
Se requiere 0.5 % con respecto a la cantidad de aceite más la
cantidad requerida para neutralizar los ácidos grasos libres presentes
en el aceite.
Cantidad de KOH necesaria para neutralizar los ácidos grasos
libres:
Peso KOH = x PMKOH [ ] x gr. Muestra
% Acidez (peso) = 4.741 (ASTM D1980 – 2010)
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Peso KOH = x 56.1 [ ] x 600 gr. muestra
Peso KOH = 6.234 gr.
Cantidad de catalizador
gr. KOH = = 3.0 gr.
gr. KOH totales = 6.234 gr. + 3.0 gr. = 9.234 gr.
Materia prima Cantidad (g)
Aceite de soja 600
Metanol 130.7
KOH 9.234
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ANEXO 2
Descripción de la apariencia del biodiesel obtenido Muestra 1: Condiciones, 1% de catalizador y relación 6:1. La apariencia
de ésta muestra es bastante opaca, líquida totalmente y no presenta
sólidos ni geles. La muestra 8 que es la réplica de la muestra 1, es
más transparente en cuanto a sólidos y geles presentes.
Muestra 2: Condiciones, 1% de catalizador y relación 10:1. No tiene
presencia de sólidos ni geles, está totalmente líquida pero presenta un
poco de opacidad. La réplica (muestra 4), tiene mucha diferencia, ya
que no es totalmente líquida, hay presencia de sólidos y geles, los
cuales están en menor cantidad que la fase líquida y se depositan en el
fondo del recipiente. La parte líquida es rojiza y transparente.
Muestra 3: Condiciones, 1% de catalizador y relación 12:1. La muestra
es totalmente líquida de color rojizo transparente, sin presencia de
sólidos ni geles. La muestra 7 que se obtuvo bajo las mismas
condiciones, es totalmente diferente debido a que en esta muestra hay
presencia de sólidos y geles. La fase líquida es de color rojizo
transparente y está en mayor proporción que los sólidos.
Muestra 4: Condiciones, 0,5% de catalizador y relación 12:1. Se
visualizan dos fases, una rojiza transparente en la parte superior y
sólidos en la parte inferior; estas dos fases se encuentran en la misma
proporción. También se observaron pequeñas cantidades de gel. La
muestra 7 que es la réplica presenta una apariencia muy diferente,
debido a que no hay presencia de sólidos ni geles y la muestra es
totalmente transparente y de color rojizo.
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Muestra 5: Condiciones, 0,5% de catalizador y relación 10:1. Se observa
la muestra totalmente transparente y de color rojizo no presenta sólidos
ni geles. La réplica (muestra 8), presenta sólidos y geles pero en
pequeñas cantidades; la parte líquida es totalmente transparente y de
color rojizo.
Muestra 6: Condiciones, 0,5% de catalizador y relación 6:1. Esta
muestra es de color rojizo totalmente líquida y transparente (no hay
presencia de gel ni de sólidos).
Muestra 7: Condiciones, 1,5% de catalizador y relación 12:1. Se
observan dos fases una de sólido que se encuentran en el fondo en
menor proporción que la fase líquida; esta última es de color rojizo pero
bastante opaca, además hay presencia de geles.
Muestra 8: Condiciones, 1,5% de catalizador y relación 6:1. Hay
presencia de sólidos en pequeñas cantidades y se observan geles.
La parte líquida es transparente y de color rojizo.
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ANEXO 3
FOTOGRAFIAS DEL PROCESO EXPERIMENTAL
Figura A.3.1: Montaje para la preparación del metóxido
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Figura A.3.2: Montaje para reacción de transesterificacion
AGITADOR
TERMOMETRO DE
INMERSION
REACTOR DE 4 BOCAS (4 LTS)
CONDENSADOR
DE BOLAS
TERMOMETRO
DE MERCURIO
MANTA DE
CALENTAMIENTO
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Figura A.3.3: Separación de biodiesel y glicerina
GLICERINA
METILESTERES
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Figure 1
Figura A.3.4: LAVDOS DEL BIODIESEL
PRIMER LAVADO SEGUNDO LAVADO
TERCER LAVADO CUARTO LAVADO
AGUA
TURBIA
AGUA CLARA
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Figura A.3.5: Secado del biodiesel
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Figura A.3.6: Biodiesel purificado
Figura A.3.7: Montaje prueba de destilación del biodiesel
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ANEXO 4
REPORTE DE RESULTADOS DE MUESTRAS DE ACEITE DE SOYA
ANALISIS
UNIDADES
NORMA
RESULTADO
ESPECIFICACION
MIN MAX
ACIDEZ, ÁCIDO PALMÍTICO
% P/P ASTM
D 1980 - 10
4,741
SAPONIFICACIÓN
mg KOH/g ASTM
D 5558 - 09
199,48
MATERIAL INSAPONIFICABLE
mg KOH/g ASTM
D 1965 -10
15,6
PESO MOLECULAR g/mol PESO MOLECULAR POR CRIOSCOPIA g/mol
INDICE DE YODO
cg/g ASTM
D 5554 - 09
METANOL % P/P
MONO - GLICÉRIDOS
% P/P ASTM
D 6584 - 08
DI - GLICÉRIDOS
% P/P ASTM
D 6584 - 10
TRI - GLICÉRIDOS
% P/P ASTM
D 6584 - 10
GLICERINA LIBRE
% P/P ASTM
D 6584 - 10
METILÉSTERES
% P/P NTP 963.22
PESO MOLECULAR POR
CROMATOGRAFÍA
g/mol
HUMEDAD POR KARL FISCHER
% ASTM
D 4377 - 10
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