QUIMICA

TEMA:BIOCOMBUSTIBLES

TITULO:“BIODIESEL”

JOSE MARTIN MAYA LEON

Objetivo.

Conocer el biodiesel como biocombustibles, como es su obtención y cuales son los beneficios de su uso para el bien del medio ambiente, sus costos de producción, su descubrimiento y aplicación, sus ventajas y desventajas y por que son tan importantes, además de hacer que este proyecto de a conocer a las personas que deseen aportar un poco a la conservación del planeta, uno de muchos métodos que se pueden utilizar para la conservación del medio ambiente y nos aporte ideas para desarrollar nuevas investigaciones de cómo contribuir a la mejora del mismo.

Justificación.

¿Qué relevancia tiene para la carrera que elegiste?

Es importante para la carrera saber de que forma podemos contribuir a la mejora del medio ambiente por medio de métodos que no provoquen un daño masivo, el biocombustibles como sabemos es método alternativo que no daña de manera grave al medio ambiente. Con esto tener una idea de cómo ayudar y mejorar los métodos que existen y que convivan con el medio ambiente.

¿Qué elementos aporta el proyecto para mejorar el medio ambiente?

Primeramente el conocimiento del biodiesel, para poder usarlo de manera mas correcta y aplicar lo aprendido a la mejora del medio ambiente, y con base en esto poder tener la capacidad e ideas para contribuir por medio de nuevos proyectos o investigaciones a desarrollar nuevos y mejores elementos buscando con ello alternativas para satisfacer las necesidades que se tienen en la actualidad sin afectaciones al medio ambiente.

Marco teórico.

El crecimiento de la población a nivel mundial y en consecuencia, su mayor demanda de energía y el cambio en las condiciones ambientales, así como la reducción y dificultad cada vez mayor de acceso a yacimientos de combustibles fósiles, han planteado a la sociedad la necesidad de buscar fuentes alternativas para cubrir sus necesidades(Biocombustibles. Castro Gil, M. Sánchez Naranjo C. 2004).

En este marco, incorporar gradualmente las nuevas fuentes renovables de energía, que combinen con el consumo de combustibles tradicionales, requiere de políticas públicas que impulsen entre otros, un programa que incentive la producción agropecuaria para la generación de bioenergéticas, de tal manera que se asegure un aprovechamiento sustentable de la gran biodiversidad existente, a la vez que fomente las condiciones que garanticen el abasto alimentario y el cuidado del medio ambiente.

Para lograr este objetivo, el sector agrícola tiene por delante importantes retos en la producción de insumos vegetales para la generación de bioenergéticas, respetando la parte medio ambiental con base en criterios de sustentabilidad.

Para el planeta, los combustibles de origen vegetal o animal tienen dos ventajas: ayudan a combatir el calentamiento global, porque son más limpios; y son una alternativa para disminuir los riesgos provocados por el agotamiento de las reservas de petróleo a nivel mundial, dado su carácter de recurso renovable (Los Biocombustibles, colección energías renovables. Camps Michelena Manuel, Marcos Martín Francisco. Ed. Mundi-prensa. 2002).

Para México representan una forma de impulsar el desarrollo de sectores de la agricultura y la ganadería, ofreciéndoles oportunidades de negocio tanto a las grandes empresas como a los pequeños agricultores.

También son importantes para el país porque son una alternativa de largo plazo para el petróleo que, como recurso no renovable, cada día es más escaso y su extracción se hace más costosa (Producción y comercio de biocombustibles y desarrollo sustentable: los grandes temas. Dufey, Annie. 2006).

Dentro de todo este ámbito de recursos renovables amables con el medio ambiente tenemos al biodiesel, biocombustibles alternativo que no contribuye al daño del medio ambiente, esta hecho de forma natural y una buena opción de combustible.

Planteamiento del proyecto.

El siguiente proyecto esta organizado en seis apartados, cada uno con su explicación, en los que se ha tratado de realizar una evaluación apropiada de la información existente. Dichos apartados los tenemos a continuación.

1. Conocimiento del biodiesel. ¿Qué es el biodiesel? Para documentar el conocimiento que actualmente se tiene sobre este tipo de biocombustibles.

2. Características del biodiesel. Documentar todo lo referente al biodiesel, insumos y suministros, ventajas, desventajas.

3. Costos y disponibilidad del biodiesel. Mostrar el valor que tiene el producir biodiesel, todo acerca de sus costos, desde encontrar el aceite, hasta la maquinaria necesaria para la su producción, así como la disponibilidad que tiene.

4. Propuesta para su utilización en un lugar determinado. Mostrar un plan en donde podamos utilizar el biodiesel como alternativa de conservación para el ambiente, esto en alguna comunidad especifica.

5. Implementación del biodiesel. Mostrar una implementación del biodiesel para poder imaginar los escenarios posibles de su uso y todos los beneficios que se tendrían y las acciones que podrían lograr una situación más deseable para el medio ambiente.

6. Resultados y proceso. Analizar los resultados posibles y su proceso para tener la certeza de que las cosas se están haciendo de la mejor manera.

Cronograma de actividades, actividades a realizar y calendarización.

Actividades Meses  Septiembre octubre Noviembre  Semana  1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

Selección de proyecto                    Objetivo                    

Justificación                    Marco teórico                    

Planteamiento del proyecto                    Apartado 1                    

Conocimiento del biodiesel                    ¿Qué es el biodiesel?                    

Apartado 2                    Caracteristicas del biodiesel                    

Insumos y suministros                    Ventajas                    

Desventajas                    Propiedades químicas y físicas                    

Tratamiento de residuos                    Apartado 3                    

Costos y disponibilidad del biodiesel                    

Rango de costos                    Apartado 4                    

Propuesta para su utilizacion en  un lugar determinado                    

Elaboración de manual de producción                    Apartado 5                    

Implementacion del biodiesel                    Especificaciones                    

Apartado 6                    Resultados y proceso                    

Conclusiones sobre la investigación                    

Desarrollo.

1. ¿Qué es el Biodiesel?

Es un combustible compuesto por esteres monoalquilicos de ácidos grasos de cadena larga derivados de lípidos renovables, como aceites vegetales, empleado en motores de ignición de compresión, tanto como en calderas de calefacción. Dicho en términos más simples: el biodiesel es un combustible de origen orgánico producido a partir de aceites vegetales o grasas animales; asimismo puede ser utilizado como sustituto o aditivo del diesel 2 convencional. El termino bio hace referencia a su naturaleza renovable y biológica en contraste con el combustible diesel convencional derivado del petróleo, por su parte diesel alude a su uso en motores de este tipo (www.bioenergeticos.gob.mx/biodiesel.html).

Se puede obtener biodiesel de varias fuentes:

De plantas oleaginosas, como el cártamo, el girasol o las recomendadas por las políticas públicas mexicanas: la higuerilla, la jatropha y la palma de aceite.

De la grasa animal. De los aceites alimenticios usados.

El biodiesel puede ser empleado por cualquier vehículo diésel, ya que su composición y características son muy similares a las del diésel fósil. Sin embargo, su uso principal es como aditivo del diésel fósil porque contribuye a disminuir la emisión de contaminantes como el monóxido de carbono y los hidrocarburos volátiles.

PEMEX ha determinado adicionar el 0.35% de biodiesel a su producción de diésel UBA (Ultra Bajo Azufre), sólo en la medida en la que el combustible de origen orgánico esté disponible. Según estimaciones de la Secretaría de Energía, la cantidad de biodiesel que PEMEX podría emplear en un año sería de 8.7 millones de litros2.

En México ya hay algunas empresas que generan biodiesel, pero su volumen total de producción no es suficiente para cubrir las necesidades del país, por lo que hay mucho espacio disponible en el mercado para las empresas que deseen incursionar en su producción (www.bioenergeticos.gob.mx).

Aunque el precio de producción de un litro de biodiesel puede ser mayor al del diésel fósil, México, como muchos otros países, cuenta con apoyos para fomentar el desarrollo de la agroindustria del biodiesel hasta que adquiera una dimensión que la haga autosustentable.

2. Características del biodiesel.

Insumos y suministros del biodiesel

Aceite. Es el principal insumo para la producción de biodiesel. Puede ser producido a partir de cualquier aceite o gras de origen orgánico (animal o vegetal), incluyendo aceites residuales ya usados en frituras o recuperados en trampas de grasas, etc. Sin embargo de la calidad de este insumo dependerá la necesidad de un pretratamiento más o menos complejo que hará el proceso más o menos caro. No es posible elaborar biodiesel a partir de aceites minerales como los lubricantes.

Alcohol. Se emplea alcohol metilico o metanol de 95% de pureza. La cantidad requerida para la elaboración de biodiesel es de aproximadamente el 15% o 205 del volumen de aceite a procesar. Esta sustancia es toxica cuando se ingiere, se inhala o tiene contacto con la piel, es altamente inflamable y arde con llama incolora. Su manipulación debe hacerse tomando todas las precauciones del caso.Nota. También se puede utilizar alcohol etílico o etanol, siempre y cuando sea anhidro o tenga una pureza del 95.5%.

Catalizador. Puede ser hidróxido de sodio (NaOH, soda cáustica) o hidróxido de potasio (KOH, potasa cáustica), de grado industrial, en escamas o en perlas. Se ha preferido el hidróxido de potasio pues presenta ventajas al momento de disolverlo en el alcohol; favorece una transformación mas completa del aceite en biodiesel , en caso se desee purificar la glicerina para su venta; permite obtener un subproducto utilizable como fertilizante (fosfato de potasio); en caso de trabajar con grasas, la glicerina se mantiene en estado liquido al enfriar, mientras que el NaOH se solidifica y hace difícil su separación del biodiesel por decantación en el reactor.La cantidad a aplicar de catalizador depende de la acidez del aceite al trabajar; tanto el NaOH como el KOH son corrosivos para diversos materiales y resultan irritantes para la piel y las mucosas.

Agua. Se requiere agua corriente para el proceso de lavado del biodiesel. El efluente resultante es alcalino y tiene un contenido significativo de jabones, trazas y trazas de metanol.

Energía. Se necesita energía eléctrica (monofásica o trifásica de 220 voltios) para los motores, bombas y otro equipos utilizados en el proceso de producción.

El uso de reactores en la elaboración del biodiesel es un indispensable instrumento para lograr un buen resultado, también recordemos que se puede elaborar biodiesel de manera casera, desarrollando un reactor casero para poder realizar la actividad.

Ventajas del biodiesel

Respecto a la disminución de la contaminación del aire, dos son los principales efectos del uso del biodiesel; la disminución de emisiones de gases de efecto invernadero, especialmente CO2, y la reducción de la mayoría de emisiones toxicas o contaminantes.

La combustión del biodiesel produce menos humo visible y menos olores desagradables que su antecesor derivado del petróleo, por lo que su uso como sustituto o complemento del diesel puede contribuir a disminuir a polución del aire y los riesgos a la salud publica relacionados con ella (Biocombustibles. Castro Gil, M. Sánchez Naranjo C. 2004).

El biodiesel, al ser un combustible oxigenado y no contener azufre, tiene una combustión mas completa que su antecesor y, por ello, una composición notoriamente mejor en sus emisiones. Asimismo, el biodiesel, aun usado en mezclas de solo 10% por90% de diesel convencional, reduce notablemente las emisiones de monóxido de carbono (CO), óxidos de azufre, compuestos aldehídicos como el formaldehído y el acetaldehído y, prácticamente elimina las emisiones de benceno, que es un peligroso compuesto cancerigeno

El diesel y el biodiesel a lo largo de todo su ciclo de vida, producen cantidades similares de CO2, la gran diferencia radica en que la mayor parte de CO2 emitido por el segundo ha sido fijado previamente por las plantas oleaginosas utilizadas para su producción, que a lo largo de su vida han consumido mayo cantidad de CO2 que la que emitirán una vez convertidas en biodiesel. Incluso, diverso estudios señalan que el biodiesel emite, finalmente menos CO2 que el fijado mediante el proceso de fotosíntesis por estas mismas plantas oleaginosas. Por ello, es posible afirmar que sustituyendo o complementando el diesel con el biodiesel se puede ayudar a combatir uno de los principales efectos del uso de combustibles fósiles; el problema del cambio climático.

Desventajas del biodiesel

El biodiesel presenta problemas de fluidez y congelamiento a bajas temperaturas (<0°C), especialmente el que se produce de palma africana.

Los costos de la materia prima son elevados y guardan relación con el precio internacional del petróleo.  Dichos costos representan el 70% de los costos totales del biodiesel, por lo que este actualmente es un producto relativamente costoso.

Por su alto poder solvente, se recomienda almacenar el biodiesel en tanques limpios; si esto no se hace, los motores podrían ser contaminados con impurezas provenientes de los tanques

El contenido energético del biodiesel es algo menor que el del diésel (12% menor en peso u 8% en volumen), por lo que su consumo es ligeramente mayor

El biodiesel de baja calidad (con un bajo número de cetano) puede incrementar las emisiones de NOx (óxidos de nitrógeno), pero si el número de cetano es mayor que 68, las emisiones de NOx serían iguales o menores que las provenientes del diésel fósil (Biocombustibles. Castro Gil, M. Sánchez Naranjo C. 2004).

Propiedades químicas y físicas del biodiesel

A continuación se enlistan las propiedades físicas y química de las sustancias que se utilizaron.

Propiedades físicas del agua desmineralizada.

Apariencia y olor Liquido transparente sin olorPunto de ebullición 100 grados centígrados

Punto de fusión 0 grados centígradosDensidad relativa 1.00 g/cc a 4 grados centígrados

Constante dieléctrica a 25 oC 81.22Índice de refracción 1.33Viscosidad dinámica 0.952 mPas

Masa molecular 18.0148 g/molFormula estructural H2O

Propiedades físicas del biodiesel.

Glicerina total 0.221 +- 0.001 %Glicerina libre 0.019 +- 0.003 %

Humedad 1.090 ppm

Propiedades físicas y químicas del glicerol.

Nomenclatura IUPAC 123- PropanitriolOtros nombres Glicero, glicerina, Propan

Formula semidesarrolladaFormula estructural

Numero CAS

HOCH2- CHOH- CH2-OHC3H8O356-81-5

Propiedades físicas.Estado de agregación

AparienciaMasa molecular

Densidad a 25 oCPunto de fusión

Punto de ebullición

LiquidoIncoloro

92.09382 uma1.26g/ml

291 k563 k

Peligrosidad.Punto de inflamabilidad

Temperatura de auto ignición433 k623 k

Tratamiento de residuos.

De acuerdo con las normas que existen para el cuidado del medio ambiente, se debe tener en cuenta el manejo con mucho cuidad de los residuos que deja la elaboración del biodiesel.

De acuerdo con la normatividad es necesario tratar el efluente antes de descargarlo al desagüe, se requerirá sulfato de magnesio como floculante. También se puede utilizar una trampa de grasa para separar las emulsiones formadas durante el proceso de purificación.

Asimismo, para la neutralización y parcial purificación de la glicerina se requiere acido fosforico. Este acido también puede ser utilizado para facilitar y mejorar los resultados de la tapa de lavado de biodiesel, aunque no resulta imprescindible (Los Biocombustibles, colección energías renovables. Camps Michelena Manuel, Marcos Martín Francisco. Ed. Mundi-prensa. 2002).

3. Costos y disponibilidad del biodiesel.

El costo para la producción de biodiesel varía de acuerdo a la materia prima utilizada y el lugar de producción.

El precio del biodiesel es un factor importante que estará en relación con el precio del diesel. Otro factor es el proceso de transformación del aceite en biodiesel.

También el precio de los aceites, la materia prima para producir el biodiesel.

Lo que no afecta tanto es el precio de la glicerina ya que es subproducto del proceso, el costo del catalizador, el precio del metanol, costo de operación, el costo de energía que se requiere para la producción del biodiesel y otros insumos de menor costo.

Rangos de costo para la producción de biodiesel y diesel

La demanda sigue creciendo especialmente en UE su demanda en el 2005 se ha situado en el entorno de 2500 millones de toneladas, siendo Alemania con cerca del 75% del consumo, Francia e Italia los países con mayor consumo. España, Reino Unido y Polonia están abriendo nuevos mercados para los actuales productores y para el desarrollo de nuevas plantas.

El biodiesel más común es el B20, es decir una mezcla de 20% de biodiesel con un 80% de diesel convencional este tipo de biodiesel es la más comercial.

La demanda del biodiesel en Estado Unidos el año pasado fue de 208 000 millones de litros entonces se observa una bastante demanda del producto.

La demanda del biodiesel está impulsando a niveles récord la producción de colza en la Unión Europea alcanzó los 15.75 toneladas y las semillas de girasol 4.14 millones de toneladas.

Si se llega a realizar la ampliación de los cultivos de palma aceitera y colza y la demanda de aceites para producción de alimentos y para exportación no varía, de acuerdo a estudios realizados se llegaría a la conclusión de disponer aproximadamente 104 mil toneladas de aceites para la producción de biodiesel. El incremento en la producción de aceite tomaría varios años. Es muy probable que para iniciar la producción de biodiesel a gran escala, algunos países requieran iniciar sus operaciones con aceite importado (Revista Bioenergéticos para consumos. Editorial Trillas.).4. Propuesta para su utilización en un lugar determinado.

Elaboración de manual de procedimiento para producción de biodiesel.

Consiste en elaborar un manual en donde se describan los pasos para la producción del biodiesel como combustible alternativo en zonas alejadas y con difícil acceso a combustibles líquidos.

Este manual, estará dirigido a zonas serranas por ejemplo en donde el acceso a combustibles líquidos es muy difícil, en donde encontramos varias, citando ejemplos; en la republica mexicana tenemos la sierra tarahumara, la sierra gorda (Querétaro). Y también estaría dirigido a todo el interesado en la producción de biodiesel a pequeña escala, que cuente con la materia prima para producirlo.

El manual contaría con:

Conceptos generales del biodiesel.Todo acerca del biodiesel, características, definición.

Materiales y equipo.Todo lo que se requiere para la producción del biodiesel; agua, aceite, alcohol, etc.

Descripción de los equipos.Detalla la descripción de los equipos a utilizar en la producción de biodiesel; tanque de metoxido, reactor, condensador, etc.

Construcción de los equipos.Da los pasos a seguir para la elaboración de los equipos.

Operación de la planta y seguridad.Detalla los paso de la operación de la planta para la producción del biodiesel, así como las precauciones que se deben tomar durante el proceso.

Postratamiento del biodiesel.Muestra los pasos a seguir después de la producción del biodiesel, esto en las etapas de lavado, secado y filtrado.

Manejo de insumos químicos.Serie de lineamientos para el trato de los insumos químicos.

Solución de problemas frecuentes.Nos muestra los problemas mas frecuentes que pueden existir en el proceso de producción, así como las soluciones a estos.

5. Implementación del biodiesel.

Especificaciones

Después de hacer las pruebas correspondieres de la propuesta de utilización del biodiesel por medio del manual, en base a sus resultados se puede determinar que tan factibles es usarlo y extenderlo a otros lugares, y con esto lograr una implementación del biodiesel.

El sector agropecuario seria un gran beneficiado por la implementación del biodiesel en su maquinaria, por ejemplo.

Hasta 1999 la política energética colombiana estaba dirigida a favorecer el consumo de gasolina como combustible vehicular. Con unas pocas excepciones (1976 y 1979), hasta ese año los precios al consumidor del diesel fueron similares a los de la gasolina regular. La brecha se empezó a abrir cuando se introdujo la sobretasa para el consumo de gasolina y no para el diesel, y luego se acentuó cuando en enero de 1999 se hizo el primer intento de internacionalización de los precios de los combustibles.

El intento de internacionalización buscaba que el precio nacional reflejara la realidad del mercado mundial, para lo que se establecía una formula de paridad de importación, en la que intervenían factores como la cotización del petróleo, la tasa de cambio y los precios de los combustibles en el mercado de la costa del Golfo de México, entre otros. Sin embargo, el Gobierno intervino dicha fórmula, con lo que el precio del diesel quedó rezagado con respecto a los de la gasolina, llegando a una diferencia superior a mil pesos por galón entre los dos combustibles, incluyendo la sobretasa.

Podemos decir que no solo la implementación del biodiesel ofrece grandes beneficios al medio ambiente, sino que también a la población, esto debido a que la generación de los insumos para la producción del mismo, generaría buenos ingresos.

La producción de oleaginosas, por parte de la economía familiar, es una alternativa importante para la erradicación de la pobreza en el país, ya que ofrece la posibilidad de emplear un gran número de personas.   Estudios realizados muestran como, mientras que la agricultura empresarial o de gran escala genera un empleo por cada 100 hectáreas, la agricultura familiar genera un empleo por cada 10, esto muestra claramente la importancia de priorizar la agricultura familiar en la producción de biodiesel

La inclusión social y el desarrollo regional, vía generación de ingresos, deben ser los principios orientadores básicos de las acciones relacionadas con el biodiesel, por lo que su producción y consumo deben ser promovidos de forma descentralizada y no excluyente en términos de las tecnologías y materias primas utilizadas, con la premisa que sean cultivos y productos que no compitan con la seguridad alimentaria en suelos ni en usos, de manera que la higuerilla y el piñón, se convierten en las mejores alternativas de cultivos para esta ambiciosa directriz mundial (Los Biocombustibles, colección energías renovables. Camps Michelena Manuel, Marcos Martín Francisco. Ed. Mundi-prensa. 2002).

6. Resultados de la investigación.

Conclusiones sobre la investigación.

Con respecto al manual de elaboración, podemos decir que si se utiliza de manera eficiente podemos adelantar una gran contribución al cuidado del medio ambiente por medio de la producción del biodiesel, además de reducir costos por llevar a estas zonas el combustible necesario, teniendo la oportunidad de producirlo.

Prospectando que en un tiempo determinado de utilización, se puede implementar en el sector agrícola de la zona determinada. Tomando en cuenta que la producción en estas zonas por medio del manual darían la pauta para que en determinado tiempo el biodiesel se produzca, ya no para consumo sino para su venta, en este rubro es en donde se puede generar ingresos a los productores del biodiesel, así como a todos los que participan en el proceso, como productores de materiales para su producción.

El biodiesel representa una alternativa extremadamente útil para un país agrícola.

Su aplicación comercial a gran escala no implica inversiones extras en adaptación, genera puestos de trabajo, y puede llegar a ser económicamente rentable.

El contenido de agua disuelta del metil éster de girasol (así como del metil éster de soja) puede sobrepasar ampliamente los límites exigidos por las normas internacionales de calidad d biodiesel.

Las bajas emisiones de combustión convierten al biodiesel en una alternativa atrayente para ciudades con problemas de contaminación severos, o ambientes frágiles (como Parques Nacionales)

Las extensas pruebas realizadas en todo el mundo con éste combustible demuestran que el mismo es competitivo con el gasoil, y representa una de las alternativas más viables en el campo de las energías renovables.

La reducción neta de humos (en escala lineal) fue de cerca de un 43%. El aumento de humos derivados de la combustión de gasoil fue de un 75% respecto a las emisiones del biodiesel.

 La simplicidad del proceso de producción es una alternativa interesante para el autoabastecimiento de combustible de empresas agropecuarias productoras de oleaginosas.

El aceite de cocina usado es actualmente desechado o vendido a precios ínfimos para su reutilización, y su aprovechamiento para su conversión en biodiesel debe ser estudiado tanto por las implicancias ambientales (reciclaje) como por su utilidad en términos económicos.

 

Fuentes de consulta

-Producción y comercio de biocombustibles y desarrollo sustentable: los grandes temas. Dufey, Annie. 2006.

-Los Biocombustibles, colección energías renovables. Camps Michelena Manuel, Marcos Martín Francisco. Ed. Mundi-prensa. 2002.

-Biocombustibles. Castro Gil, M. Sánchez Naranjo C. 2004.

-www.bioenergeticos.gob.mx/biodiesel.html.

-Biodiesel: Producción, calidad y caracterización. Benjubea, Hernandez, Pedro Nel. 2006

- Revista Bioenergéticos para consumos. Editorial Trillas