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ACEITES VEGETALES DE ZONAS ÁRIDAS Y SU POTENCIAL PARA LA PRODUCCIÓN DE BIODIESEL

Por: Dr. Luis Ángel Medina Juárez

DEPARTAMENTO DE INVESTIGACIONES CIENTIFICAS Y TECNOLOGICAS DE LA UNIVERSIDAD DE SONORA

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Tuesday, January 18, 2011

INTRODUCCION

! Aceites Vegetales de Zonas Áridas

! Composición química.

! Potencial para la producción de Biodiesel

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¿Qué son los biocombustibles?

" Combustibles de origen biológico

" Obtenidos a partir de restos orgánicos y de materiales renovables

" Su uso genera un bajo o nulo deterioro ambiental

" Son inagotables por sus características de renovación.

" Los más conocidos son líquidos: como alcoholes (bioetanol), ésteres, aceites (biodiesel) y otros productos químicos.

" Producidos a partir de plantas herbáceas, oleaginosas y leñosas, residuos de la agricultura y de la actividad forestal.

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!Ventajas del Biodiesel:

Sustentabilidad ambiental.

A) Combustión no emisiones de azufre, hidrocarburos aromáticos policíclicos.

B) Reducción de emisiones de CO2.

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! Obtención de Biodiesel: Primera generación

# Unión Europea, colza y girasol.

# Estados Unidos y Brasil, soya y grasa.

# Malasia, palma.

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! México no es autosuficiente en la producción de oleaginosas.

# Impulsar marco legal (Ley de promoción y desarrollo de los Bioenergéticos, 2008).

# Cubrir el déficit de aceites comestibles.# Cultivos oleaginosos a pequeña escala,

aumenten el valor de la agricultura rural y contribuyan a la biodiversidad.

# Impulsar cultivos para la obtención de biodiesel.

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! CULTIVOS PARA PRODUCCIÓN DE BIODIESEL.

# La biomasa, provenga de recursos vegetales no comestibles, cultivados en suelos no aptos para la producción de alimentos.

# Donde los requerimientos de agua para irrigación sean mínimos.

# Provean ganancia de energía neta.

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! Alternativas agro-ecológicas promoviendo el uso de zonas áridas y semiáridas de México con potencial para la producción de biodiesel.

! Adaptadas: Alta irradiación solar. Escasez de agua. Resistencia a temperaturas +

! Jatropha (cordata y cardiophylla)

! Jojoba (Simmondsia chinensis (Link) Schneider)

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JOJOBA (Simmondsia chinensis)

! Arbusto originario del desierto de Sonora en México.

! Semilla, 45-55% cera líquida.

! Resiste temperaturas superiores a los 45°C.

! Requiere de 3000 a 4500 m3/ha de agua al año.

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Jatropha cordata (torota o papelillo)

# Arbusto o árbol, hasta 10 m altura.# Corteza desprende láminas delgadas.# Fruto de 2 a 3 lóbulos.# Distribución: región Guaymas-San Carlos,

Río Sonora hasta Cucurpe, centro-norte y

noreste de Sonora.

Popham, 1947; Felger y col., 2001.

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Jatropha cardiophylla (sangrengado)

# Arbusto de 1 m de altura.# Etapa reproductiva a principios de verano.# Temperatura 8°C - 45°C.# Endémica del Desierto de Sonora.# Exuda un pigmento de color rojo.

Turner y col. 1995; Steinmann y Felger, 1997.

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Composición química de semilla de J. cordata, J. cardiophylla y Jojoba

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Componente (%) J. cordata J. cardiophylla Jojoba

Humedad 4.91±0.08 5.21±0.09 4.0±0.50

Grasa 34.76±0.77 36.16±0.17 46.7±1.10

Proteína 22.18±1.90 24.41±0.4 20.6±0.70

Cenizas 5.04±0.01 6.74±0.01 3.7±0.50

Fibra 7.3±0.42 7.54±0.75 9.5±0.40

Materia libre de N225.81 19.94 15.50


Composición química de aceite de J. cordata, J. cardiophylla y Jojoba

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Ácido graso (%) J. cordata J. cardiophylla Jojoba

Palmítico 16:0 7.66 ± 0.12 8.02 ± 0.02 1.31 + 0.38

Esteárico 18:0 4.16 ± 0.82 5.41 ± 0.04 ND

Oleico 18:1 36.64 ± 2.23 34.36 ± 1.01 10.46 + 0.11

Linoléico 18:2 49.88 ± 1.32 50.72 ± 3.12 ND

Linolénico 18:3 0.23 ± 0.01 0.21 ± 0.01 ND

Araquídico 20:0 0.09 ± 0.02 0.18 ± 0.07 ND

Eicosenoico 20:1 ND ND 73.91 + 6.05

Docosenoico 22:1 ND ND 13.75 + 0.006

AGL % oleico 0.38 ± 0.026 0.31 ± 0.05 0.32 ± 0.04V. Peróxidos(Meq O2/Kg aceite) 22.28 ± 0.72 36.31 ± 0.43 5.14 ± 0.25

OSI, 110ºC h, Rancimat. < 1 < 1 ND


Belitz y col., 2009; Ahmad y Wai, 2008; Shivashankara y col., 2004.

Aceites

# Compuestos por triacilglicéridos y glicerol.

# Saturados e insaturados.

# La oxidación de éstos afecta la producción de biodiesel (peróxidos, aldehídos y cetonas).

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Los metilésteres de ácidos grasos de c a d e n a l a r g a , r e s u l t a d o d e l a transesterificación de los triacilglicéridos presentes en los aceites vegetales o grasas animales.

Riveros y Molano, 2006.

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REACCION DE TRANSESTERIFICACION

TRIACILGLICERIDO METANOL METILESTER GLICEROL

NaOH

Producción de Biodiesel

A) Costo de la materia prima 70-95 %.B) Composición química.C) Calidad.

Ramos et al., 2009 17


REACCION DE TRANSESTERIFICACION DE JOJOBA

METILESTER ALCOHOL

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Especificaciones técnicas para Biodiesel

Especificaciones ASTM D6751 EN 14214

Número de Cetano 47 mínimo 51 mínimo

Viscosidad cinemática @ 40°C (mm2/s)

1.9 a 6.0 3.5 a 5.0

Densidad, 15ºC (kg/m3) ---- 860 - 900

Acidez (mg KOH/g) 0.5 máximo 0.5 máximo

Estabilidad antioxidativa, 110ºC

h, Rancimat.

3 mínimo 6 mínimo


Aceite 16:0 18:0 18:1 18:2 18:3 NC

Soya 11 4 22 53 8 48.1

J. curcas 14 7 44.7 32.8 0.2 51.0

J. cordata 7.7 4.1 36.6 49.9 0.2 49.0

J. cardiophylla 8.2 5.4 34.3 50.7 0.2 49.1

Palma 44 4 40 10 0.4 63.3

Manteca (cerdo) 27 11 44 11 0.4 61.6

Cebo (res) 27 7 48 2 0.7 63.0

NC= Número de Cetano Bamgboye, 2008.

Composición de Ácidos Grasos de Aceites y Grasas(% en peso)

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Biodiesel de Jatropha

GlicerinaB. Jatopha

B. Jatropha

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Biodiesel de Jojoba

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CG Varian 3400AOCS Ce 1h-05

Detector FIDColumna capilar SP-2560, 100 m x 0.25 mmGas acarreador NitrógenoMetil ésteres AOCS Ce 2-66

Perfil de Ácidos Grasos y trans Isómeros

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Composición química del biodiesel de J. cordata, J. cardiophylla y Jojoba

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Ácido graso (%) J. cordata J. cardiophylla Jojoba

Palmítico 16:00.38

0.26 2.57

Esteárico 18:08.43

8.55 ND

Oleico 18:1 0.004 0.27 15.5

Linoléico 18:2 0.10 7.69 ND

Linolénico 18:329.60

35.08 ND

Araquídico 20:061.46

47.88 ND

Eicosenoico 20:1ND

0.008 72.95

Docosenoico 22:1 ND 0.20 8.98

AGL % oleico 0.38 ± 0.026 0.31 ± 0.05 0.32 ± 0.04

Índice de cetano 49.0 49.1 61.0


• Mejorar estabilidad oxidativa Utilizando antioxidantes

Compuestos fenólicos.

• Reducir el punto de fusión Realizar mezclas de biodiesel Jatropha:Jojoba

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Componente J. cordata J. cardiophylla J. Curcas*

Grasa (%) 34.76±0.77 36.16±0.17 55.3

Proteína (%) 22.18±1.90 24.41±0.4 32.1

Fenoles totales

(g EAG/100g)

1.31±0.01 1.32±0.01 0.32 + 0.03

Flavonoides totales

(g EQ/100g)

0.53±0.00 0.50±0.02 ND

Composición química de semilla de J. cordata, J. cardiophylla y J. Curcas.

* Martínez-Herrera, 2006.


Perfil de los Compuestos fenólicos

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Compuestos fenólicos presentes en JC y JCp

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RT5L+`+R5DT

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ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE DPPH

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ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE ABTS

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Conclusiones

# Las zonas áridas y semiáridas de Sonoras cuentan con especies de Jojoba y Jatropha que producen semillas con un contenido importante de aceite y de proteína.

# El perfil de ácidos grasos de los aceites de las semillas de Jojoba, Jatropha cordata y Jatropha cardiophylla son adecuados para la producción de biodiesel.

# El índice de cetano calculado para el biodiesel de Jojoba, Jatropha cordata y Jatropha cardiophylla indica que se trata de un bioenergético de buena calidad.

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# Las pastas de las semillas de Jatropha cordata y Jatropha cardiophylla son una fuente importante de compuestos fenólicos con actividad antioxidativa.

# El utilizar a las semillas de Jatropha cordata y Jatropha cardiophylla como fuente de aceite y compuestos fenólicos permite un uso integral del recurso.

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Agradecimiento:

# Dra. Nohemí Gámez Meza.

# Q.B. Perla P. Alday Lara.

# Biol. Enrique Gil Montaño.

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