Obtención de biodiesel a partir de aceite desechado de ... · La técnica empleada consistió en...
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ACTA NOVA; Vol. 4, Nº 4, diciembre 2010 · 514 Obtención de biodiesel a partir de aceite desechado de frituras Elías Abularach Asbún, David Amurrio Derpic Departamento de Ciencias Exactas e Ingeniería, Universidad Católica Boliviana San Pablo, calle M. Marquez s/n esq. Parque J. Trigo, Tupuraya, Cochabamba e-mail: [email protected] Resumen El complejo tratamiento que se realiza a los aceites para poder descartarlos sin que afecten al medio ambiente, la capacidad productiva de etanol que tiene Bolivia y la búsqueda de alternativas para controlar el calentamiento global son tres razones por las que el presente trabajo determinó las condiciones más adecuadas para la producción experimental de biodiesel utilizando aceite desechado de frituras y etanol. Este objetivo se alcanzó probando tres procedimientos: la transesterificación, la esterificación ácida– básica y la desacidificación directa del aceite. Luego se analizó el rendimiento energético por medio de un balance de energía. También se realizó una evaluación de costos y una estimación de la cantidad de aceite desechado (7.390 L/mes). Las pruebas realizadas mostraron que el mejor procedimiento fue la esterificación ácida-básica porque presentó una viscosidad de 8,92 mm 2 /s muy similar a la del biodiesel (7,50 mm 2 /s). El balance de energía generó un valor de relación de output/input de 6,00, lo que indica que es un combustible renovable y energéticamente viable. En la parte de los costos experimentales, se determinó un precio de 4,75 Bs/L que es superior al costo del diesel boliviano (3,72 Bs/L) pero inferior al costo internacional. De manera que, si Bolivia produce biodiesel, podría ahorrar 18 millones de dólares (que equivale al 8,6% del costo destinado para la importación). Palabras clave: Biodiesel, aceites desechados, etanol, metanol, ácidos grasos libres, esterificación, transesterificación, balance de energía, input y output 1 Introducción La obtención de combustibles a partir de diferentes tipos de biomasa, y en especial aquellos de cultivos, han sido explorados por mucho tiempo. En los últimos años la atención a estos productos, principalmente los biocombustibles, ha aumentado notablemente debido a varios factores, como las alzas y la inestabilidad en el precio de los hidrocarburos y la esperanza de reducir los impactos ambientales del cambio climático, que obligan a buscar fuentes alternativas de energía [6].
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ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 514
Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado de frituras
Eliacuteas Abularach Asbuacuten David Amurrio Derpic
Departamento de Ciencias Exactas e Ingenieriacutea Universidad Catoacutelica Boliviana San Pablo calle M Marquez sn esq Parque J Trigo Tupuraya Cochabamba
e-mail eliasabularachgmailcom
Resumen
El complejo tratamiento que se realiza a los aceites para poder descartarlos sin que afecten al medio ambiente la capacidad productiva de etanol que tiene Bolivia y la buacutesqueda de alternativas para controlar el calentamiento global son tres razones por las que el presente trabajo determinoacute las condiciones maacutes adecuadas para la produccioacuten experimental de biodiesel utilizando aceite desechado de frituras y etanol Este objetivo se alcanzoacute probando tres procedimientos la transesterificacioacuten la esterificacioacuten aacutecidandashbaacutesica y la desacidificacioacuten directa del aceite Luego se analizoacute el rendimiento energeacutetico por medio de un balance de energiacutea Tambieacuten se realizoacute una evaluacioacuten de costos y una estimacioacuten de la cantidad de aceite desechado (7390 Lmes) Las pruebas realizadas mostraron que el mejor procedimiento fue la esterificacioacuten aacutecida-baacutesica porque presentoacute una viscosidad de 892 mm2s muy similar a la del biodiesel (750 mm2s) El balance de energiacutea generoacute un valor de relacioacuten de outputinput de 600 lo que indica que es un combustible renovable y energeacuteticamente viable En la parte de los costos experimentales se determinoacute un precio de 475 BsL que es superior al costo del diesel boliviano (372 BsL) pero inferior al costo internacional De manera que si Bolivia produce biodiesel podriacutea ahorrar 18 millones de doacutelares (que equivale al 86 del costo destinado para la importacioacuten)
Palabras clave Biodiesel aceites desechados etanol metanol aacutecidos grasos libres esterificacioacuten transesterificacioacuten balance de energiacutea input y output
1 Introduccioacuten
La obtencioacuten de combustibles a partir de diferentes tipos de biomasa y en especial
aquellos de cultivos han sido explorados por mucho tiempo En los uacuteltimos antildeos la
atencioacuten a estos productos principalmente los biocombustibles ha aumentado
notablemente debido a varios factores como las alzas y la inestabilidad en el precio de
los hidrocarburos y la esperanza de reducir los impactos ambientales del cambio
climaacutetico que obligan a buscar fuentes alternativas de energiacutea [6]
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 515
El presente trabajo se enfocaraacute en el biodiesel que se define como un
biocombustible liacutequido obtenido a partir de aceites vegetales grasas animales o aceites
desechados de frituras por medio del proceso de transesterificacioacuten La colza el girasol
y la soya son las materias primas maacutes utilizadas [8]
La aplicacioacuten principal del biodiesel es como combustible para motores de
vehiacuteculos a diesel El biodiesel puede usarse puro o mezclado en diferentes
proporciones con el diesel debido a que sus propiedades son muy similares [6]
Ademaacutes ayuda con el cumplimiento del Protocolo de Kyoto debido a que las
emisiones de dioacutexido de carbono se reducen casi en su totalidad porque existe un ciclo
cerrado con el cultivo Sus emisiones contaminantes son en promedio un 50 inferiores
a las del diesel tradicional y de esta manera se disminuye el impacto sobre el cambio
climaacutetico que es considerado una de las amenazas maacutes serias para el medio ambiente por
los efectos nocivos en la salud puacuteblica las cosechas la pesca los suelos y el aire Es
decir el medio ambiente en su conjunto e indirectamente las infraestructuras humanas
[10]
Actualmente los aceites desechados de frituras son faacutecilmente recuperables en el
departamento de Cochabamba y llegan a 7380 Lmes (dato basado en las encuestas que
se realizaron en los 9 establecimientos maacutes grandes) Estos aceites provocan un
problema en su disposicioacuten final ya que si se los vierte al alcantarillado generan
problemas en el tratamiento de los desechos liacutequidos domeacutesticos y si se los vierte
libremente afectan al ambiente Sin embargo existe una forma de utilizarlos y
revalorarlos y es que se realice la produccioacuten de biodiesel
Por otro lado en Bolivia se produce etanol y no asiacute metanol (insumo principal para
la produccioacuten de biodiesel) por lo que es una idea interesante realizar pruebas con
etanol para ver si se logra producir biodiesel Ademaacutes el etanol es menos toacutexico que el
metanol
Por uacuteltimo nuestro paiacutes no abastece la demanda nacional con su propio diesel Por
lo que la importacioacuten (cerca del 34 de la demanda nacional de diesel) de este
combustible es un aspecto importante en el paiacutes y la produccioacuten de biodiesel seriacutea una
interesante alternativa a dicha escasez [7] Ademaacutes podriacutea ayudar a reducir la
contaminacioacuten atmosfeacuterica por el material particulado en la ciudad de Cochabamba y a
mitigar el calentamiento global
Por estas razones el presente trabajo tiene por objetivo determinar las condiciones
maacutes adecuadas para la produccioacuten de biodiesel utilizando aceite desechado de frituras
evaluar si es un combustible renovable mediante un balance energeacutetico de su ciclo de
vida y analizar su viabilidad mediante un anaacutelisis de costos
516 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
2 Metodologiacutea
21 Acondicionamientos de la materia prima y los insumos
Para el acondicionado del aceite desechado (materia prima) se realizoacute las
operaciones de filtrado desgomado y secado
La operacioacuten de filtrado es necesaria debido a que los aceites desechados de frituras
contienen inicialmente soacutelidos suspendidos Dicha operacioacuten se realizoacute a temperatura
ambiente y se utilizoacute tres tamices de 200microm 180microm y 75microm que se ordenaron de
mayor a menor tamantildeo para formar un filtro
El desgomado tiene por objetivo eliminar sustancias coagulables y separables por
hidratacioacuten que son descartadas en forma de una masa gomosa Estas gomas tales
como sales minerales proteiacutenas fosfatos y otros son la parte que corresponde a la
fraccioacuten no glicerina de los aceites Es por esta razoacuten que se emplea agua (de preferencia
destilada) en una proporcioacuten del 20 del volumen inicial del aceite para la extraccioacuten de
dichos compuestos
Por uacuteltimo se realizoacute el secado donde se eliminoacute el agua captada por el aceite por
medio de la elevacioacuten de la temperatura entre 90 y 100ordmC a 075 atmoacutesferas por 15
minutos
Otro requisito importante para producir biodiesel es que el alcohol (insumo) se
encuentre con una pureza del 995 o mayor praacutecticamente libre de agua para
disminuir la posibilidad de formacioacuten de jaboacuten En el caso del metanol se realizoacute una
destilacioacuten fraccionada a partir de un alcohol de grado teacutecnico del 70 de pureza En el
caso del etanol primero se realizoacute una destilacioacuten fraccionada a partir de un alcohol
comercial para disminuir el contenido de agua en el alcohol y obtener un 96 de
pureza Despueacutes de esta destilacioacuten se utilizoacute un meacutetodo de secado con oacutexido de calcio
(CaO) donde se agregoacute 250 g de CaO por litro de etanol y se dejoacute en reflujo por 6 horas
para tener mayor contacto alcohol-oacutexido de calcio Finalmente se procedioacute a realizar
una nueva destilacioacuten fraccionada para obtener un etanol de 996 de pureza
22 Buacutesqueda de las condiciones oacuteptimas y produccioacuten del biodiesel
El aceite debidamente filtrado desgomado y secado fue enseguida sometido a una
valoracioacuten de sus aacutecidos grasos libres con el propoacutesito de identificar el procedimiento
maacutes adecuado para la transformacioacuten en biodiesel
La teacutecnica empleada consistioacute en diluir una muestra de 1 ml de aceite en 10 ml de
alcohol isopropiacutelico y titular con una solucioacuten de hidroacutexido de potasio 001 M utilizando
fenolftaleina como indicador El tiacutetulo se detectoacute cuando la solucioacuten cambioacute a color
rosado permanente
Teniendo la fraccioacuten de aacutecidos grasos libres se consideroacute tres procedimientos la
transesterificacioacuten directa la esterificacioacuten aacutecida-baacutesica y la desacidificacioacuten directa
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 517
221 Primer proceso la transesterificacioacuten directa
La idea central en este proceso es que una cantidad cataliacutetica de hidroacutexido puede
favorecer la reaccioacuten de transesterificacioacuten del aceite Operativamente consistioacute en
preparar una solucioacuten diluida de hidroacutexido en etanol (preveyendo una relacioacuten de
etanol - aceite de 41) La solucioacuten se mezcloacute con el aceite y se elevoacute la temperatura a
68ordmC durante una hora bajo agitacioacuten comprendida entre 500 y 600 rpm Luego de dejar
decantar por 12 horas para separar el biodiesel y la glicerina se procedioacute a la
recuperacioacuten de etanol y al lavado del biodiesel
222 Segundo proceso la esterificacioacuten acida-baacutesica
Este proceso consistioacute en 2 etapas La primera fue una etapa aacutecida en la cuaacutel los
aacutecidos libres son esterificados por el etanol La segunda etapa aprovechoacute las propiedades
cataliacuteticas del hidroacutexido para realizar la transesterificacioacuten del aceite
En la primera etapa o etapa aacutecida se calentoacute el aceite hasta 65ordmC y se agregoacute 40
del etanol total a utilizarse La agitacioacuten se mantuvo entre 500 y 600 rpm y al cabo de
cinco minutos se agregoacute aacutecido sulfuacuterico (H2SO4) con 95 de pureza en relacioacuten de 1 ml
por litro de aceite a procesar Al finalizar una hora de reaccioacuten se apagoacute el
calentamiento pero se mantuvo la agitacioacuten por una hora maacutes Despueacutes de 8 horas de
decantacioacuten se efectuoacute la segunda etapa o etapa baacutesica donde primero se diluyoacute el
hidroacutexido con el 60 del etanol que no se utilizoacute en la primera etapa El reactor se
mantuvo bajo agitacioacuten entre 500 y 600 rpm a 68ordmC por 2 horas y luego de dejar reposar
por 12 horas adicionales se decantoacute el jaboacuten y la glicerina formados
223 Tercer proceso la desacidificacioacuten directa
La idea central consiste en eliminar los aacutecidos grasos libres bajo forma de jaboacuten y
luego proceder a una transesterificacioacuten catalizada por hidroacutexidos con el aceite restante
Operativamente el proceso consistioacute en preparar una solucioacuten de hidroacutexido (seguacuten la
cantidad que indicoacute la valoracioacuten de aacutecidos grasos libres) con agua destilada (73 veces la
cantidad de hidroacutexido) y se agitoacute hasta que el hidroacutexido se disolvioacute por completo en el
agua destilada La solucioacuten se mezcloacute con el aceite a temperatura ambiente y luego se
dejoacute reposar por 12 horas para que el jaboacuten formado con los aacutecidos grasos libres
decante Despueacutes se procedioacute a la produccioacuten de biodiesel como si fuera una
transesterificacioacuten alcalina con el aceite que quedoacute en la parte superior (aceite
desacidificado)
Para encontrar las condiciones oacuteptimas para la transesterificacioacuten alcalina con
hidroacutexidos se realizaron pruebas con 50 ml de aceite acondicionado y se alternoacute entre el
hidroacutexido de sodio (NaOH) y el hidroacutexido de potasio (KOH) bajo las condiciones
establecidas en la tabla 1
518 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 1Tabla 1Tabla 1Tabla 1 Condiciones para los ensayos a realizarse en la transesterificacioacuten
alcalina
Condicioacuten a determinarCondicioacuten a determinarCondicioacuten a determinarCondicioacuten a determinar Ensayos realizadosEnsayos realizadosEnsayos realizadosEnsayos realizados Paraacutemetro de Paraacutemetro de Paraacutemetro de Paraacutemetro de
referenciareferenciareferenciareferencia
NaOH
Concentraciones de 05 06
07 08 09 1 12 15 y 17
M Tipo y concentracioacuten del Tipo y concentracioacuten del Tipo y concentracioacuten del Tipo y concentracioacuten del
catalizadorcatalizadorcatalizadorcatalizador
KOH Concentraciones de 05 06 y
07 M
Estabilidad de las
fases y la ausencia
de jaboacuten
Tiempo de reaccioacuten Tiempo de reaccioacuten Tiempo de reaccioacuten Tiempo de reaccioacuten 20 40 60 y 90 minutos
Viscosidad y
formacioacuten de
glicerina
Temperatura de reaccioacutenTemperatura de reaccioacutenTemperatura de reaccioacutenTemperatura de reaccioacuten 20 40 y 68 degC Viscosidad
Relacioacuten Relacioacuten Relacioacuten Relacioacuten alcoholaceitealcoholaceitealcoholaceitealcoholaceite 4 5 6 y 9 molmol Viscosidad
Para la esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica se realizoacute pruebas con 50 ml de aceite
acondicionado utilizando hidroacutexido de sodio (NaOH) hidroacutexido de potasio (KOH) y
las condiciones establecidas en la tabla 2
Tabla 2Tabla 2Tabla 2Tabla 2 Condiciones para los ensayos a realizarse en la esterificacioacuten aacutecida ndash
baacutesica
Condicioacuten a determinarCondicioacuten a determinarCondicioacuten a determinarCondicioacuten a determinar Ensayos realizadosEnsayos realizadosEnsayos realizadosEnsayos realizados Paraacutemetro de Paraacutemetro de Paraacutemetro de Paraacutemetro de
referenciareferenciareferenciareferencia
NaOH Concentraciones de 08 1 y 12
M Tipo y concentracioacuten del Tipo y concentracioacuten del Tipo y concentracioacuten del Tipo y concentracioacuten del
catalizadorcatalizadorcatalizadorcatalizador KOH
Concentraciones de 08 1 y 12
M
Estabilidad de las
fases y la ausencia
de jaboacuten
Tiempo de reaccioacuten Tiempo de reaccioacuten Tiempo de reaccioacuten Tiempo de reaccioacuten Ver tabla 3
Viscosidad y
formacioacuten de
glicerina
Temperatura de reaccioacutenTemperatura de reaccioacutenTemperatura de reaccioacutenTemperatura de reaccioacuten 20 40 y 68 degC Viscosidad
Relacioacuten alcoholaceiteRelacioacuten alcoholaceiteRelacioacuten alcoholaceiteRelacioacuten alcoholaceite 4 5 6 y 9 molmol Viscosidad
Tabla 3Tabla 3Tabla 3Tabla 3 Condiciones de tiempo de reaccioacuten para determinar el tiempo oacuteptimo
Ensayo 1Ensayo 1Ensayo 1Ensayo 1 Ensayo 2Ensayo 2Ensayo 2Ensayo 2 Ensayo 3Ensayo 3Ensayo 3Ensayo 3
Etapa aacutecidaEtapa aacutecidaEtapa aacutecidaEtapa aacutecida --- h --- --- h --- --- h ---
Temperatura de 68ordmCTemperatura de 68ordmCTemperatura de 68ordmCTemperatura de 68ordmC 15 20 20
Temperatura ambiente (20ordmC)Temperatura ambiente (20ordmC)Temperatura ambiente (20ordmC)Temperatura ambiente (20ordmC) 10 10 05
Etapa baacutesicaEtapa baacutesicaEtapa baacutesicaEtapa baacutesica 20 30 25
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 519
Por uacuteltimo para la desacidificacioacuten directa con hidroacutexido se realizaron ensayos para
determinar la eficiencia En caso de obtener un valor mayor a 90 se empezariacutea con las
pruebas que se indican en la tabla 1 sino soacutelo serviriacutea como referencia para comparar
con los otros procedimientos la calidad del producto obtenido y los valores del balance
de energiacutea
Una vez establecidas las condiciones oacuteptimas del procedimiento para la produccioacuten
de biodiesel con etanol se realizoacute una comparacioacuten entre la produccioacuten de biodiesel con
etanol y metanol Para la produccioacuten de biodiesel con metanol se utilizoacute la
transesterificacioacuten por catalizador baacutesico propuesta por Knothe [8] y para aquel con
etanol se utilizoacute el mejor procedimiento encontrado
Finalmente para ambos casos se determinoacute la viscosidad (la cual seriacutea el paraacutemetro
de conversioacuten de aceite en biodiesel) con un viscosiacutemetro de tipo bola descendiente Se
obtuvo la densidad con ayuda del picnoacutemetro y el poder caloriacutefico se cuantificoacute con la
bomba calorimeacutetrica con el objetivo de verificar el producto que se habiacutea obtenido
Anaacutelisis de resultados
Para el balance de energiacutea [4] se hizo un recuento de todos los flujos de energiacutea en
la produccioacuten del biodiesel incluyendo los costos energeacuteticos de produccioacuten de los
insumos y su transporte Por tratarse de aceite desechado no se consideroacute el costo
energeacutetico requerido para la produccioacuten del aceite pero siacute se consideroacute el costo
energeacutetico relacionado con la eliminacioacuten de los aceites usados
El caacutelculo de la energiacutea total que el combustible produjo fue determinado
experimentalmente en una bomba calorimeacutetrica y determinada seguacuten la ecuacioacuten [1]
sumsum =+ ssee HmqHm [Ecuacioacuten 1]
La relacioacuten de energiacutea rε se calculoacute con la ecuacioacuten [2]
sumsum
==
ee
ss
Hm
Hm
input
outputr
ε
[Ecuacioacuten 2]
Los flujos que se tomaron en cuenta son
bull Como salida (output) estaacute la energiacutea producida por el biocombustible (su poder
caloriacutefico es decir su calor de reaccioacuten) y la energiacutea economizada del tratamiento
que se realiza al aceite desechado
bull Para los flujos de input se hizo una revisioacuten bibliograacutefica considerando la energiacutea
del gas usado en la recoleccioacuten del aceite la energiacutea del acondicionamiento de la
materia prima la energiacutea de la agitacioacuten del reactor la energiacutea utilizada en la
fabricacioacuten del alcohol y del catalizador la energiacutea del combustible utilizado para
mantener el reactor a una temperatura de reaccioacuten la energiacutea utilizada en la etapa
de recuperacioacuten del alcohol la energiacutea utilizada en la etapa del lavado y la energiacutea
utilizada para la supervisioacuten del proceso
520 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
La cantidad de aceite desechado utilizado se cuantificoacute por medio de la ecuacioacuten
[3]
utilizadaQkQ = [Ecuacioacuten 3]
Donde
Q= Cantidad de aceite desechado
utilizadaQ = Cantidad de aceite utilizado
k = Constante de recuperacioacuten de aceite con valores entre 078 y 075
3 Resultados
31 Acondicionamientos de la materia prima y los insumos
La cantidad filtrada fue de 1311 kg de aceite y se logroacute recuperar 1310 kg
(9992) El contenido de soacutelidos fue de 1040 g (008) En el desgomado se descartoacute
una emulsioacuten que pesoacute 18540 g (141) de los 1310 kg de aceite filtrado
Las peacuterdidas en la operacioacuten de filtrado fueron de 9610 g (075) y la cantidad de
aceite limpio y seco fue de 1282 kg (9777) En total se determinoacute que el 224
fueron las peacuterdidas en las diversas operaciones de acondicionamiento
La densidad del aceite desechado presentoacute un valor de 092 gmL y la viscosidad
un valor promedio de 4904 mm2s
En la destilacioacuten del metanol se trabajoacute a una temperatura de 57ordmC durante 35
horas Al final de la destilacioacuten se recuperoacute 79 mL de metanol anhidro (9999) de los
114 ml con los que se trabajoacute La eficiencia del proceso fue del 9645
Para el caso del etanol se utilizoacute 500 mL de alcohol de grado teacutecnico de 95 de
pureza para la primera destilacioacuten La temperatura de trabajo fue de 71ordm C por 25 horas
Al final de la destilacioacuten se recuperoacute 472 mL (944 de eficiencia) de etanol de 96 de
pureza Luego se agregoacute 125 g de oacutexido de calcio (CaO) y se colocoacute en un reflujo por un
lapso de 6 horas con el objetivo de retirar el agua contenida por el azeotropo agua-
alcohol Por uacuteltimo se realizoacute otra destilacioacuten donde se obtuvo 450 mL (90 de
eficiencia) de etanol con el 996 de pureza
32 Buacutesqueda de las condiciones oacuteptimas y produccioacuten del biodiesel
Seguacuten Pelly [11] para tratar un aceite por transesterificacioacuten eacuteste debe presentar un
valor de pH mayor o igual 26 en la valoracioacuten de aacutecidos grasos libres (AGL) Caso
contrario se deberiacutea utilizar una esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica para la obtencioacuten de
biodiesel El pH del aceite desechado por medio de la valoracioacuten de AGL presentoacute un
resultado de 232
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 521
321 Transesterificacioacuten directa
Como el valor del pH se encontraba cerca al 26 se proboacute la transesterificacioacuten con
hidroacutexido donde primero se buscoacute la concentracioacuten oacuteptima del catalizador con
hidroacutexido de sodio (NaOH) Los valores de 05 a 1 M mostraron coaacutegulos gelatinosos al
finalizar el proceso y los valores de 12 a 17M presentaron formacioacuten de jaboacuten soacutelido
Entonces se dedujo que el NaOH no era un buen catalizador para realizar una
transesterificacioacuten con etanol y por esta razoacuten se cambioacute el catalizador por hidroacutexido de
potasio (KOH)
Las pruebas con KOH no mostraron formacioacuten de coaacutegulos en ninguna de las
concentraciones pero siacute presentaron una pequentildea produccioacuten de glicerina que era
insignificante Sin embargo el producto era jaboacuten liacutequido y no biodiesel Por ende se
encontroacute que este catalizador sirve para la transesterificacioacuten en caso de utilizar etanol
322 Esterificacioacuten aacutecida-baacutesica
Debido a la formacioacuten de jaboacuten se descartoacute la transesterificacioacuten y se empezoacute con
una esterificacioacuten aacutecida-baacutesica de relacioacuten alcoholaceite de 4 y con las condiciones
indicadas anteriormente Al final del proceso se aprecioacute una separacioacuten de tres fases
Se midioacute la viscosidad de la fase superior y de la fase central No se midioacute la
viscosidad de la fase inferior (un volumen de 18 mL) debido a que se comproboacute que era
jaboacuten formado por la presencia de aacutecidos grasos libres del aceite
La fase superior teniacutea un volumen de 15 mL despueacutes de la recuperacioacuten del
alcohol quedoacute en 8 ml y presentoacute una viscosidad de 2503 mm2s que indicoacute que no
era biodiesel La fase central teniacutea un volumen de 47 ml y dio una viscosidad de 3946
mm2s que maacutes pareciacutea ser aceite y no biodiesel
Ya que la esterificacioacuten consiguioacute disminuir la viscosidad no presentaba formacioacuten
de coaacutegulos y la separacioacuten de las fases fue faacutecil se llevoacute a cabo pruebas de variacioacuten de
temperatura tiempo de reaccioacuten y relacioacuten alcohol ndash aceite Ademaacutes se realizoacute una
prueba con hidroacutexido de sodio para ver si funcionariacutea con este nuevo procedimiento
En la prueba de catalizador para el caso del KOH se formaron tres fases (dos
aceitosas y una de jaboacuten) Las fases se recuperaban faacutecilmente y teniacutean un pH entre 6 y
7 La fase superior teniacutea un volumen de 21 mL la fase central 41 mL y la inferior 18
mL(sin recuperar el alcohol)
Para el caso del NaOH se formaron dos fases presentaban un pH de 7 pero no
eran faacuteciles de recuperar porque al realizar un movimiento o al querer vaciarlas a otro
envase estas se empezaban a mezclar
Por tanto el KOH es el catalizador alcalino que muestra mejores resultados cuando
se utiliza etanol en la produccioacuten de biodiesel
Luego se realizoacute el ensayo para determinar la concentracioacuten oacuteptima del catalizador
Se probaron concentraciones de 08 10 y 12 M donde la concentracioacuten que mejor
522 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
neutralizoacute la solucioacuten aacutecida fue de 12 M (pH entre 6 y 7) La concentracioacuten de 1 M
teniacutea un pH de 4 y en su fase jabonosa se formaban pequentildeas estructuras que atraparon
el biodiesel
Para los ensayos de determinacioacuten de la temperatura de reaccioacuten se hicieron
pruebas con las temperaturas de 20 (temperatura ambiente) 40 y 68 ordmC
En el ensayo a temperatura ambiente de 20ordmC se observoacute la presencia de dos fases
La solucioacuten teniacutea un pH de 7 y las fases se recuperaban faacutecilmente La fase superior
presentoacute una viscosidad de 1793 mm2s Despueacutes de dos semanas de sedimentacioacuten la
muestra a temperatura ambiente presentoacute glicerina y jaboacuten en la fase inferior La nueva
viscosidad de la fase superior era de 1419 mm2s
El ensayo a temperatura de 40ordmC mostroacute la formacioacuten de tres fases que eran faacuteciles
de recuperar pero existiacutea mucha peacuterdida debido a que la fase central y jabonosa
presentaba formacioacuten de estructuras lo que la volviacutea maacutes voluminosa
Sin embargo en el ensayo a 68ordmC se formaron tres fases La fase superior de 8 ml
de volumen una intermedia de 64 ml y una inferior (jabonosa) de 8 ml (sin recuperacioacuten
del alcohol) Las viscosidades de la fase superior e intermedia fueron de 449 mm2s y
2054 mm2s respectivamente Las fases se podiacutean recuperar faacutecilmente y el pH era de 6
a 7
En los ensayos de tiempo de reaccioacuten se tomoacute en cuenta la tercera fase (jabonosa)
para determinar cual ensayo era mejor debido a que en esta fase se encontraba tambieacuten
la glicerina y en teoriacutea si se deja reaccionar maacutes tiempo existe mayor formacioacuten de
glicerina
El ensayo 1 a 68 ordmC presentoacute tres fases y teniacutea un pH de 7 La fase jabonosa era de
8 ml proacuteximo al valor teoacuterico de glicerina el cual es 45 mL Los resultados maacutes
aceptables se encontraron en los ensayos 2 y 3 porque existioacute una tercera fase maacutes
compacta en relacioacuten a la del ensayo 1 y teniacutea un volumen de 65 mL Pero el ensayo 3 a
20ordmC mostroacute el mejor resultado debido a que presentoacute una tercera fase donde la
glicerina teniacutea un volumen de 25 mL y se separoacute de la fase jabonosa
Luego se realizoacute ensayos de buacutesqueda de la relacioacuten alcoholaceite En las
relaciones de 6 y 9 no existioacute formacioacuten de glicerina o jaboacuten La relacioacuten de 4 se realizoacute
en el primer ensayo donde se formaron estructuras que atrapaban el biodiesel y con la
relacioacuten de 5 se determinoacute una viscosidad de 2299 mm2s y se obtuvo un poco de
jaboacuten y glicerina Por estos resultados se pudo afirmar que la mejor relacioacuten era la de 5
Por otro lado las relaciones 6 y 9 presentaron dos fases una fase superior y otra
inferior Los valores de la viscosidad en la fase superior eran de 486 mm2s y 424
mm2s pero era muy alcohoacutelica Los datos de viscosidad de la fase inferior fueron de
3589 mm2s y 3395 mm2s
Finalmente se realizoacute ensayos con las condiciones oacuteptimas halladas y despueacutes de 3
diacuteas de decantacioacuten la viscosidad promedio fue de 892 mm2s con una densidad
promedio de 0881 gmL y un poder caloriacutefico de 297869 kJkg La explicacioacuten del
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 523
valor elevado de la viscosidad es por la presencia de hidroacutexidos en las cadenas de esteres
(biodiesel)
Para tener una visioacuten global de los resultados de la esterificacioacuten se presenta la
figura 1 donde se muestra los valores promedio de viscosidad determinados en los
ensayos y el valor de la viscosidad con los puntos oacuteptimos elegidos
Debido a que no se obtuvo un valor de viscosidad (nuestro paraacutemetro de
conversioacuten) del biodiesel dentro de rango (19 ndash 75 mm2s) se intentoacute el uacuteltimo
procedimiento que es el de la desacidificacioacuten directa con hidroacutexido
Determinacion de la temperatura oacuteptima
0
5
10
15
20
25
30
Temp 40ordmC
Temp 20ordmC (24 horas)
Temp 20ordmC (3 diacuteas)
Temp 68ordmC
Vis
co
sid
ad
(m
m2 s
-1)
Figura 1Figura 1Figura 1Figura 1 Se muestran las viscosidades promedio obtenidas en los ensayos de
temperatura establecidos en la tabla 2 donde el punto oacuteptimo es la
inflexioacuten en la curva
524 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Determinacioacuten de la Relacioacuten AlcoholAceite oacuteptima
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Rel alac 4
Rel alac 5
Rel alac 6
Rel alac 9
Vis
co
sid
ad
(mm
2 s
-1)
Figura 2Figura 2Figura 2Figura 2 Se muestran las viscosidades promedio obtenidas en los ensayos de
relacioacuten alcoholaceite establecidos en la tabla 2 donde el punto
oacuteptimo es la relacioacuten alac 5
Determinacioacuten del tiempo de reaccioacuten oacuteptima
000
500
1000
1500
2000
2500
3000
Tiemp R
eac 1
Tiemp R
eac 2
Tiemp R
eac 3
Vis
cosid
ad (m
m2 s
-1)
Figura 3Figura 3Figura 3Figura 3 Se muestran las viscosidades promedio obtenidas en los ensayos de
tiempo oacuteptimo de reaccioacuten establecidos en la tabla 3 donde el punto
oacuteptimo es la inflexioacuten en la curva
323 Desacidificacioacuten directa
En la primera etapa se obtuvo un rendimiento del 775 debido a que se eliminoacute
18 ml de jaboacuten de los 80 ml de aceite con los que se trabajoacute
En la produccioacuten de biodiesel se trabajoacute con 62 mL de aceite (aceite recuperado de
la primera parte) donde se determinoacute que existiacutean dos fases una inferior con glicerina
(aproximadamente 15 mL de glicerina) y una superior de 62 mL de volumen que
pareciacutea ser biodiesel
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 525
Entonces se recuperoacute el alcohol donde se obtuvo 10 mL de etanol y 52 mL de
biodiesel con un rendimiento del 838 y el rendimiento global del proceso fue del
806 La viscosidad de la fase superior fue de 1266 mm2s la densidad de 0874 gml
y un poder caloriacutefico de 2857292 kJkg Tambieacuten se preparoacute biodiesel con metanol
para fines de comparacioacuten Los valores brutos obtenidos en la elaboracioacuten de biodiesel
con metanol fueron de 16 mL de glicerina y 109 mL de biodiesel Para la recuperacioacuten
del metanol se instaloacute un sistema de destilado De la fase de glicerina se consiguioacute en
promedio 46 mL de metanol y 114 mL de la glicerina La glicerina teoacuterica era de 1233
mL Esto significa un rendimiento promedio del 9245 y de la fase de esteres se
obtuvo en promedio 44 mL de metanol y 1046 mL de biodiesel sin lavar En total se
obtuvo 9 mL de metanol recuperado de los 125 mL teoacutericos lo que significa un
rendimiento de recuperacioacuten global del 72
Por uacuteltimo se realizoacute el lavado del biodiesel con 20 mL de agua destilada Al final
del lavado se obtuvo una peacuterdida en promedio de 46 mL (emulsioacuten que fue retirada
con el agua de lavado) y 1001 mL de biodiesel Si en teoriacutea se deberiacutea producir 1038
mL de biodiesel el rendimiento promedio del proceso fue del 9643 Entre las
propiedades del biodiesel producido con metanol se determinoacute una densidad de 08993
gmL a 15ordmC la viscosidad con un valor promedio de 572 mm2s a 40ordm C y el poder
caloriacutefico con un valor de 340906 kJkg
4 Anaacutelisis y discusioacuten de resultados
La tabla 4 muestra los flujos de energiacutea con sus respectivos costos energeacuteticos que
fueron detectados para el caso de la produccioacuten con metanol y la tabla 5 la energiacutea
producida por el biodiesel y la energiacutea usada en el tratamiento de los aceites desechados
con metanol
En las energiacuteas de entrada (input) que se muestran en la tabla 4 se tiene el
transporte que es el valor de la cantidad de energiacutea que se utiliza para producir diesel
basado en Pimentel [12] y la distancia fue determinada suponiendo una recoleccioacuten de la
materia prima de los locales que podriacutean proveer de aceite usado
En el acondicionamiento se tiene la operacioacuten de filtrado donde se tomoacute en cuenta
la energiacutea que un ser humano necesitariacutea para hacer dicha actividad Seguacuten Guyton [5]
seriacutea un valor de 6000 caldiacutea que es la energiacutea que un ser humano gasta cuando realiza
esfuerzos fiacutesicos Del mismo autor se consultoacute la energiacutea de supervisioacuten humana dando
un valor de 2000 caldiacutea en caso de que un ser humano tenga un trabajo casi
sedentario Estos valores se corroboraron con los valores de Pimentel [12]
Sheehan et al [13] diferenciaron entre tener una energiacutea eleacutectrica para la agitacioacuten y
otra para calentar el reactor asiacute que el valor para la agitacioacuten era de 104004 kJh y para
calentar era de 144000 kJh Esta diferencia tambieacuten se tomoacute en cuenta para este
estudio donde la energiacutea de la operacioacuten de secado (en el acondicionamiento) y la
energiacutea para mantener el reactor a una cierta temperatura tomaron un valor de 144000
kJh
526 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
En cambio para la operacioacuten de desgomado (en el acondicionamiento) al igual que
el de agitacioacuten y el lavado en el proceso tomoacute un valor de 104004 kJh y se consideroacute
como si soacutelo fuera una maacutequina que proporcionaba agitacioacuten para que exista un buena
mezcla
La energiacutea para producir un litro de metanol y un kilogramo de hidroacutexido de sodio
se basaron en Pimentel [12] dando un valor de 68000 kcall para el metanol y 281000
kcalkg para el hidroacutexido valores que se corroboraron con Sheehan [13]
En la energiacutea de salida (output) para el biodiesel se usoacute el valor de 3409060 kJkg
que es el poder caloriacutefico que se determinoacute en el laboratorio y para la energiacutea que
costariacutea tratar el aceite desechado con bioreactores se tomoacute un valor de 144000 kJh
basado en Garciacutea [3]
La energiacutea neta que el biodiesel entrega es de 3300880 kJ que es la diferencia entre
el output y el input (ver expresioacuten 1 en la metodologiacutea) y la relacioacuten de energiacutea es de
711 (ver expresioacuten 2 en la metodologiacutea) Seguacuten Donato [1] este valor es real debido a
que no se ha considerado la energiacutea (input) de la produccioacuten del cultivo porque la
materia prima es el desecho de los restaurantes pero los mismos autores establecieron
que si se tomara en cuenta el cultivo la relacioacuten de energiacutea estariacutea entre 4 y 13
Tabla 4Tabla 4Tabla 4Tabla 4 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con metanol
InputInputInputInput
ValorValorValorValor
UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
CantidadCantidadCantidadCantidad
usadausadausadausada
UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
EnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacutea
totaltotaltotaltotal
Tipo deTipo deTipo deTipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Transporte
0831
kcalkm
3500a
km
--- kJ --
-
12155
Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol
(metanol) 680005 kcalL 025e L 71128
Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(NaOH) 2810006 kcalkg 350f g 4115
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 100g h 104040 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
de 58 ordmC
1440008 kJh 100h h 144000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten
humana 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 540215
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 527
1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al
2005 5 Pimentel y Patzek 2005 6 Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Sheehan et
al 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el
vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo
calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten f
Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de
investigacioacuten h Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el
trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo soacutelo el control de temperatura y tiempo
Tabla 5Tabla 5Tabla 5Tabla 5 Energiacutea generada por el biodiesel producido con metanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total Tipo de energiacuteaTipo de energiacuteaTipo de energiacuteaTipo de energiacutea
Biodiesel
340900011
kJkg
100k
kg
--- kJ ---
3409060
Poder caloriacutefico
Aceite usado 14400012 kJh 300l h 432000 Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3841060
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garcia y Garcia 2006
kProduccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
La tabla 6 muestra los flujos de energiacutea con sus respectivos costos energeacuteticos que
fueron detectados para el caso de la produccioacuten con etanol utilizando una esterificacioacuten
aacutecida ndash baacutesica La tabla 7 presenta la energiacutea producida por el biodiesel y la energiacutea usada
en el tratamiento de los aceites desechados
Soacutelo se aclararaacuten los costos de energiacutea de los flujos de etanol y el hidroacutexido de
potasio debido a que los valores de los demaacutes flujos ya se determinaron anteriormente
Para conseguir etanol 996 puro se necesitoacute 34000 kcalL (para producir un litro de
etanol es necesario 33100 kcalL y convertir el etanol de 950 a 996 de pureza
requiere de 90 kcalL) y para producir un kilogramo de hidroacutexido de potasio es
necesario 326000 kcalkg ambos valores se basaron en Pimentel [12] y se confirmaron
con los valores de Sheehan [13]
La energiacutea neta que se obtuvo del biodiesel producido por esterificacioacuten con etanol
fue de 2841598 kJ (diferencia entre el output y el input) y la relacioacuten de energiacutea fue de
600 Este valor es menor en relacioacuten al valor con la produccioacuten de metanol por que se
necesita mayores tiempos de reaccioacuten
528 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 6Tabla 6Tabla 6Tabla 6 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con etanol mediante el
procedimiento de esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica
InputInputInputInput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
EnEnEnEnergiacuteaergiacuteaergiacuteaergiacutea
Transporte 0831 kcalkm 3500a km
--- kJ ---
12155 Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol (Etanol) 340005 kcalL 061e L 86093 Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(KOH) 3260006 kcalkg 440f g 6002
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 300g h 312120 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
ambiente
0008 kJh 000h h 000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 569127
1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al 2005 5 Pimentel y Patzek 2005 y tomando en cuenta la purificacioacuten hasta el 956 6Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Pelly 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten f Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten h No se necesitaba temperatura para la agitacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo soacutelo el control de temperatura y tiempo
Tabla 7Tabla 7Tabla 7Tabla 7 Energiacutea generada por el biodiesel producido con etanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Biodiesel
Aceite usado
297869011
14400012
kJkg
kJh
100k
300l
kg
h
2978690
432000
Poder
caloriacutefico
Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3410690
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garcia y Garcia 2006 k Produccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 529
La tabla 8 muestra los flujos de energiacutea con sus respectivos costos energeacuteticos que
se detectaron para el caso de la produccioacuten con etanol si se usa una desacidificacioacuten y la
tabla 9 presenta la energiacutea producida por el biodiesel y la energiacutea usada en el tratamiento
de los aceites desechados
Tabla 8Tabla 8Tabla 8Tabla 8 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con etanol mediante el
procedimiento de desacidificacioacuten
InputInputInputInput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Energiacutea Energiacutea Energiacutea Energiacutea
totaltotaltotaltotal
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
EnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacutea
Transporte
0831
kcalkm
3500a
km
--- kJ ---
12155
Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol
(Etanol) 340005 kcalL 061e L 86093
Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(KOH) 3260006 kcalkg 440f g 6002
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 100g h 104040 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
de 68 ordmC
1440008 kJh 100h h 144000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 557067 1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al 2005 5 Pimentel y Patzek 2005 y tomando encuenta la purificacioacuten hasta el 956 6Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Pelly 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten fCantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten h No se necesitaba temperatura para la agitacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo solo el control de temperatura y tiempo
Finalmente la energiacutea neta que se obtuvo del biodiesel producido por
desacidificacioacuten con etanol fue de 2732260 kJ (diferencia entre el output y el input) y la
relacioacuten de energiacutea es de 590
El anaacutelisis de costos se realizoacute reescalando de nivel experimental a una produccioacuten
de 1000 litros En la tabla 10 se encuentra el precio para producir biodiesel con metanol
y en la tabla 11 aquel precio de producir biodiesel con etanol
530 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 9Tabla 9Tabla 9Tabla 9 Energiacutea generada por el biodiesel producido con etanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea toEnergiacutea toEnergiacutea toEnergiacutea totaltaltaltal
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Biodiesel
Aceite usado
285729211
14400012
kJkg
KJh
100k
300l
kg
h
2857292
432000
Poder
caloriacutefico
Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3257292kJ
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garciacutea y Garciacutea 2006 k Produccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
Los precios de los reactivos a grado teacutecnico fueron un barril de 160 L de etanol a
1100 Bs un barril de 160 L de metanol a 11200 Bs una bolsa de 52 kg de NaOH a
3120 Bs y una bolsa de 52 kg de KOH a 4680 Bs Estos precios se obtuvieron de dos
empresas locales siendo estos los mismos en ambas empresas El precio del aceite se
consiguioacute en el restaurante Frankffurt
Por uacuteltimo los precios de electricidad y agua se obtuvieron de la empresa ELFEC y
SEMAPA respectivamente y el costo del gas natural vehicular se lo sacoacute de la paacutegina
web de la superintendencia de hidrocarburos
Al final se determinoacute que a nivel experimental el costo de un litro de biodiesel
producido con metanol es de 2007 Bsl y producido con etanol de 475 Bsl La
principal diferencia se debe al costo de los alcoholes ya que Bolivia produce etanol es
maacutes barato mientras que el metanol es importado
Tabla 10Tabla 10Tabla 10Tabla 10 Costo de producir biodiesel con metanol
InsumoInsumoInsumoInsumo CantidadCantidadCantidadCantidad UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
unitariounitariounitariounitario
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades PrecPrecPrecPrecio totalio totalio totalio total
-- Bs --
Metanol 1 L 7000 025 L 1764
NaOH 1 kg 6000 350 g 021
Aceite 1 L 050 100 L 050
Costos de
Agua
1
m3
565
40000 mL
023
Electricidad 1 kWh 065 200 kWh 131
Gas (GNV) 1 m3 166 025 m3 041
Costos tCostos tCostos tCostos totalesotalesotalesotales 2007
Precio en centavos Fuente En base a consultas de precio en empresas locales
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 531
Tabla 11Tabla 11Tabla 11Tabla 11 Costos de producir biodiesel con etanol
InsumoInsumoInsumoInsumo CantidadCantidadCantidadCantidad UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
unitariounitariounitariounitario Cantidad usadaCantidad usadaCantidad usadaCantidad usada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
totaltotaltotaltotal
Etanol
1
L
700
030 L
- Bs -
205
KOH 1 kg 9000 440 g 039
Aceite 1 L 050 100 L 050
H2SO4 1 L 7500 100 mL 007
Costos de
Agua 1 m3 565 40000 mL 023
Electricidad 1 kWh 065 200 kWh 131
Gas (GNV) 1 m3 166 025 m3 041
Costos totalesCostos totalesCostos totalesCostos totales 475
Precio en centavos
Fuente En base a consultas de precio en empresas locales
A nivel regional los paiacuteses que registran el precio del diesel maacutes bajo son Bolivia
372 Bsl Ecuador a 255 Bsl (036 $l) y Venezuela a 035 Bsl (005 $l) gracias a
que el Estado entrega importantes subsidios a los combustibles y en los uacuteltimos antildeos ha
mantenido el precio constante [9]
En el caso particular de Bolivia cada antildeo la autoridad competente desembolsa
entre 200 y 230 millones de doacutelares en subsidios para la industria manteniendo el precio
interno del petroacuteleo por debajo de los 30 doacutelaresbarril [9]
Sin embargo si Bolivia produce biodiesel tendriacutea un ahorro de 18 millones de
doacutelaresantildeo lo que equivale al 816 del dinero necesario para sustituir la importacioacuten
ademaacutes de la ventaja ambiental de tratar aceites desechados y generar energiacutea uacutetil
Por uacuteltimo la tabla 12 muestra los restaurantes encuestados y la cantidad de aceite
que utilizan por semana
En total se consume 9840 L de aceite por mes Seguacuten Fangrui [2] se producen
cerca de 25 de peacuterdidas se deben al filtrado del aceite entonces la cantidad desechada
por mes seria de 7380 L
La cantidad de aceite desechado (7380 L por mes) es un valor que resulta
interesante para una empresa que brinda transporte provincial porque si suponemos
que un vehiacuteculo necesita cerca de 400 L por mes se podriacutea mantener cerca de 18
vehiacuteculos funcionando con biodiesel puro (B100) pero si se utiliza B20 el
biocombustible disponible seriacutea de 36900 L por mes pudiendo hacer funcionar cerca
de 92 vehiacuteculos
532 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 12Tabla 12Tabla 12Tabla 12 Cantidad de aceite utilizado en los diversos restaurantes
encuestados
RestauranteRestauranteRestauranteRestaurante CantidadCantidadCantidadCantidad
Dumbo
-- Lsem --
80
Globos 80
Frankffurt 80
Burger King 80
Pollos Panchitas 840
Suacuteper Pollo 210
Pollos Choco 840
Pollo loco 210
La Chacha 40
2460
Adicionalmente estos vehiacuteculos tendriacutean beneficios como mejor lubricacioacuten en el
motor una mayor independencia del combustible foacutesil (diesel) y ambientalmente se
disminuiriacutea la contaminacioacuten de material particulado de dioacutexido de carbono y se
eliminariacutea por completo los oacutexidos de azufre en las carreteras de esta forma afectariacutea en
menor proporcioacuten a los ecosistemas cercanos al camino
5 Conclusiones
De los tres procedimientos probados el que presentoacute mejores resultados al utilizar
etanol como alcohol del proceso fue la esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica bajo las siguientes
condiciones
Para la parte aacutecida se debe conservar una temperatura ambiente de 20ordmC utilizar 1
mL de aacutecido sulfuacuterico con 15125 mL de etanol por cada litro de aceite y mantener a una
velocidad de agitacioacuten entre 500 y 600 rpm durante 3 horas
En la parte baacutesica la solucioacuten A debe ser preparada con 108 g de KOH (hidroacutexido
de potasio) diluidos en 15125 mL de etanol (relacioacuten alcoholaceite de 5 a 1) Se debe
seguir con la temperatura de la parte aacutecida (20ordmC) La velocidad de agitacioacuten se debe
mantener entre 500 y 600 rpm durante 15 horas Por uacuteltimo la mezcla se debe dejar
reposar por 2 semanas
Los valores del balance de energiacutea fueron para la produccioacuten con metanol la
cantidad de energiacutea entregada por el biodiesel fue de 3300880 kJkg y la relacioacuten de
energiacutea es de rε = 711 Para la produccioacuten con etanol cuando se utilizoacute esterificacioacuten
aacutecida ndash baacutesica la energiacutea entregada fue de 2841598 kJkg y la relacioacuten fue de rε = 600 y
para la desacidificacioacuten directa la energiacutea entregada fue de 2732260 kJkg y la relacioacuten
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 533
rε = 590 Lo que determinoacute que en todos los casos sea una actividad energeacuteticamente
viable y se puede considerar el biodiesel asiacute producido un combustible renovable
La produccioacuten de biodiesel seriacutea una interesante propuesta para el sector del
transporte debido a que los principales restaurantes de pollo frito y hamburguesas
desechan una cantidad de 7380 L de aceite por mes que en la mayoriacutea de los casos soacutelo
se vierte a alguacuten lugar sin realizar un tratamiento previo
Seriacutea interesante poder utilizar el biodiesel en Cochabamba porque nos ayudariacutea a
controlar la cantidad de material particulado de la ciudad debido a la reduccioacuten de
emisiones de combustioacuten en motorizados y a revalorizar los aceites desechados
generando una energiacutea mecaacutenica uacutetil
En relacioacuten a los costos la fabricacioacuten de biodiesel no es viable porque si se utiliza
metanol el precio seriacutea de 2007 BsL y con etanol seriacutea de 475 BsL pero si se
produce biodiesel Bolivia tendriacutea un ahorro de 18 millones de doacutelaresantildeo lo que
equivale al 816 del dinero necesario para suplir la importacioacuten
Finalmente si se mira el futuro energeacutetico con optimismo puede decirse que a
medida que las formas tradicionales de generar energiacutea (energiacutea foacutesil que en mayor o
menor grado son contaminantes de la bioacutesfera) se agoten y sus precios se eleven llegaraacute
un momento en que las energiacuteas no tradicionales (energiacutea solar energiacutea de biomasa
energiacutea eoacutelica y otras) hoy costosas podraacuten competir econoacutemicamente con las
tradicionales
Sin embargo el biodiesel no es una solucioacuten al problema energeacutetico por siacute solo La
cuestioacuten de fondo no es soacutelo buscar un reemplazo para el petroacuteleo sino tratar de
reducir el consumo energeacutetico y mejorar la eficiencia energeacutetica y esto requiere un
cambio de haacutebitos y de tecnologiacutea El biodiesel puede ser soacutelo una solucioacuten parcial y
quizaacutes temporal Ademaacutes su produccioacuten y uso auacuten tienen barreras sociales ambientales
teacutecnicas y poliacuteticas que se debe superar
Referencias
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534 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
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[14] Van Gerpen J Shanks B y Pruszko R 2004 Biodiesel production technology
National Renewable Energy Laboratory (NREL) Golden Colorado
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 515
El presente trabajo se enfocaraacute en el biodiesel que se define como un
biocombustible liacutequido obtenido a partir de aceites vegetales grasas animales o aceites
desechados de frituras por medio del proceso de transesterificacioacuten La colza el girasol
y la soya son las materias primas maacutes utilizadas [8]
La aplicacioacuten principal del biodiesel es como combustible para motores de
vehiacuteculos a diesel El biodiesel puede usarse puro o mezclado en diferentes
proporciones con el diesel debido a que sus propiedades son muy similares [6]
Ademaacutes ayuda con el cumplimiento del Protocolo de Kyoto debido a que las
emisiones de dioacutexido de carbono se reducen casi en su totalidad porque existe un ciclo
cerrado con el cultivo Sus emisiones contaminantes son en promedio un 50 inferiores
a las del diesel tradicional y de esta manera se disminuye el impacto sobre el cambio
climaacutetico que es considerado una de las amenazas maacutes serias para el medio ambiente por
los efectos nocivos en la salud puacuteblica las cosechas la pesca los suelos y el aire Es
decir el medio ambiente en su conjunto e indirectamente las infraestructuras humanas
[10]
Actualmente los aceites desechados de frituras son faacutecilmente recuperables en el
departamento de Cochabamba y llegan a 7380 Lmes (dato basado en las encuestas que
se realizaron en los 9 establecimientos maacutes grandes) Estos aceites provocan un
problema en su disposicioacuten final ya que si se los vierte al alcantarillado generan
problemas en el tratamiento de los desechos liacutequidos domeacutesticos y si se los vierte
libremente afectan al ambiente Sin embargo existe una forma de utilizarlos y
revalorarlos y es que se realice la produccioacuten de biodiesel
Por otro lado en Bolivia se produce etanol y no asiacute metanol (insumo principal para
la produccioacuten de biodiesel) por lo que es una idea interesante realizar pruebas con
etanol para ver si se logra producir biodiesel Ademaacutes el etanol es menos toacutexico que el
metanol
Por uacuteltimo nuestro paiacutes no abastece la demanda nacional con su propio diesel Por
lo que la importacioacuten (cerca del 34 de la demanda nacional de diesel) de este
combustible es un aspecto importante en el paiacutes y la produccioacuten de biodiesel seriacutea una
interesante alternativa a dicha escasez [7] Ademaacutes podriacutea ayudar a reducir la
contaminacioacuten atmosfeacuterica por el material particulado en la ciudad de Cochabamba y a
mitigar el calentamiento global
Por estas razones el presente trabajo tiene por objetivo determinar las condiciones
maacutes adecuadas para la produccioacuten de biodiesel utilizando aceite desechado de frituras
evaluar si es un combustible renovable mediante un balance energeacutetico de su ciclo de
vida y analizar su viabilidad mediante un anaacutelisis de costos
516 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
2 Metodologiacutea
21 Acondicionamientos de la materia prima y los insumos
Para el acondicionado del aceite desechado (materia prima) se realizoacute las
operaciones de filtrado desgomado y secado
La operacioacuten de filtrado es necesaria debido a que los aceites desechados de frituras
contienen inicialmente soacutelidos suspendidos Dicha operacioacuten se realizoacute a temperatura
ambiente y se utilizoacute tres tamices de 200microm 180microm y 75microm que se ordenaron de
mayor a menor tamantildeo para formar un filtro
El desgomado tiene por objetivo eliminar sustancias coagulables y separables por
hidratacioacuten que son descartadas en forma de una masa gomosa Estas gomas tales
como sales minerales proteiacutenas fosfatos y otros son la parte que corresponde a la
fraccioacuten no glicerina de los aceites Es por esta razoacuten que se emplea agua (de preferencia
destilada) en una proporcioacuten del 20 del volumen inicial del aceite para la extraccioacuten de
dichos compuestos
Por uacuteltimo se realizoacute el secado donde se eliminoacute el agua captada por el aceite por
medio de la elevacioacuten de la temperatura entre 90 y 100ordmC a 075 atmoacutesferas por 15
minutos
Otro requisito importante para producir biodiesel es que el alcohol (insumo) se
encuentre con una pureza del 995 o mayor praacutecticamente libre de agua para
disminuir la posibilidad de formacioacuten de jaboacuten En el caso del metanol se realizoacute una
destilacioacuten fraccionada a partir de un alcohol de grado teacutecnico del 70 de pureza En el
caso del etanol primero se realizoacute una destilacioacuten fraccionada a partir de un alcohol
comercial para disminuir el contenido de agua en el alcohol y obtener un 96 de
pureza Despueacutes de esta destilacioacuten se utilizoacute un meacutetodo de secado con oacutexido de calcio
(CaO) donde se agregoacute 250 g de CaO por litro de etanol y se dejoacute en reflujo por 6 horas
para tener mayor contacto alcohol-oacutexido de calcio Finalmente se procedioacute a realizar
una nueva destilacioacuten fraccionada para obtener un etanol de 996 de pureza
22 Buacutesqueda de las condiciones oacuteptimas y produccioacuten del biodiesel
El aceite debidamente filtrado desgomado y secado fue enseguida sometido a una
valoracioacuten de sus aacutecidos grasos libres con el propoacutesito de identificar el procedimiento
maacutes adecuado para la transformacioacuten en biodiesel
La teacutecnica empleada consistioacute en diluir una muestra de 1 ml de aceite en 10 ml de
alcohol isopropiacutelico y titular con una solucioacuten de hidroacutexido de potasio 001 M utilizando
fenolftaleina como indicador El tiacutetulo se detectoacute cuando la solucioacuten cambioacute a color
rosado permanente
Teniendo la fraccioacuten de aacutecidos grasos libres se consideroacute tres procedimientos la
transesterificacioacuten directa la esterificacioacuten aacutecida-baacutesica y la desacidificacioacuten directa
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 517
221 Primer proceso la transesterificacioacuten directa
La idea central en este proceso es que una cantidad cataliacutetica de hidroacutexido puede
favorecer la reaccioacuten de transesterificacioacuten del aceite Operativamente consistioacute en
preparar una solucioacuten diluida de hidroacutexido en etanol (preveyendo una relacioacuten de
etanol - aceite de 41) La solucioacuten se mezcloacute con el aceite y se elevoacute la temperatura a
68ordmC durante una hora bajo agitacioacuten comprendida entre 500 y 600 rpm Luego de dejar
decantar por 12 horas para separar el biodiesel y la glicerina se procedioacute a la
recuperacioacuten de etanol y al lavado del biodiesel
222 Segundo proceso la esterificacioacuten acida-baacutesica
Este proceso consistioacute en 2 etapas La primera fue una etapa aacutecida en la cuaacutel los
aacutecidos libres son esterificados por el etanol La segunda etapa aprovechoacute las propiedades
cataliacuteticas del hidroacutexido para realizar la transesterificacioacuten del aceite
En la primera etapa o etapa aacutecida se calentoacute el aceite hasta 65ordmC y se agregoacute 40
del etanol total a utilizarse La agitacioacuten se mantuvo entre 500 y 600 rpm y al cabo de
cinco minutos se agregoacute aacutecido sulfuacuterico (H2SO4) con 95 de pureza en relacioacuten de 1 ml
por litro de aceite a procesar Al finalizar una hora de reaccioacuten se apagoacute el
calentamiento pero se mantuvo la agitacioacuten por una hora maacutes Despueacutes de 8 horas de
decantacioacuten se efectuoacute la segunda etapa o etapa baacutesica donde primero se diluyoacute el
hidroacutexido con el 60 del etanol que no se utilizoacute en la primera etapa El reactor se
mantuvo bajo agitacioacuten entre 500 y 600 rpm a 68ordmC por 2 horas y luego de dejar reposar
por 12 horas adicionales se decantoacute el jaboacuten y la glicerina formados
223 Tercer proceso la desacidificacioacuten directa
La idea central consiste en eliminar los aacutecidos grasos libres bajo forma de jaboacuten y
luego proceder a una transesterificacioacuten catalizada por hidroacutexidos con el aceite restante
Operativamente el proceso consistioacute en preparar una solucioacuten de hidroacutexido (seguacuten la
cantidad que indicoacute la valoracioacuten de aacutecidos grasos libres) con agua destilada (73 veces la
cantidad de hidroacutexido) y se agitoacute hasta que el hidroacutexido se disolvioacute por completo en el
agua destilada La solucioacuten se mezcloacute con el aceite a temperatura ambiente y luego se
dejoacute reposar por 12 horas para que el jaboacuten formado con los aacutecidos grasos libres
decante Despueacutes se procedioacute a la produccioacuten de biodiesel como si fuera una
transesterificacioacuten alcalina con el aceite que quedoacute en la parte superior (aceite
desacidificado)
Para encontrar las condiciones oacuteptimas para la transesterificacioacuten alcalina con
hidroacutexidos se realizaron pruebas con 50 ml de aceite acondicionado y se alternoacute entre el
hidroacutexido de sodio (NaOH) y el hidroacutexido de potasio (KOH) bajo las condiciones
establecidas en la tabla 1
518 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 1Tabla 1Tabla 1Tabla 1 Condiciones para los ensayos a realizarse en la transesterificacioacuten
alcalina
Condicioacuten a determinarCondicioacuten a determinarCondicioacuten a determinarCondicioacuten a determinar Ensayos realizadosEnsayos realizadosEnsayos realizadosEnsayos realizados Paraacutemetro de Paraacutemetro de Paraacutemetro de Paraacutemetro de
referenciareferenciareferenciareferencia
NaOH
Concentraciones de 05 06
07 08 09 1 12 15 y 17
M Tipo y concentracioacuten del Tipo y concentracioacuten del Tipo y concentracioacuten del Tipo y concentracioacuten del
catalizadorcatalizadorcatalizadorcatalizador
KOH Concentraciones de 05 06 y
07 M
Estabilidad de las
fases y la ausencia
de jaboacuten
Tiempo de reaccioacuten Tiempo de reaccioacuten Tiempo de reaccioacuten Tiempo de reaccioacuten 20 40 60 y 90 minutos
Viscosidad y
formacioacuten de
glicerina
Temperatura de reaccioacutenTemperatura de reaccioacutenTemperatura de reaccioacutenTemperatura de reaccioacuten 20 40 y 68 degC Viscosidad
Relacioacuten Relacioacuten Relacioacuten Relacioacuten alcoholaceitealcoholaceitealcoholaceitealcoholaceite 4 5 6 y 9 molmol Viscosidad
Para la esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica se realizoacute pruebas con 50 ml de aceite
acondicionado utilizando hidroacutexido de sodio (NaOH) hidroacutexido de potasio (KOH) y
las condiciones establecidas en la tabla 2
Tabla 2Tabla 2Tabla 2Tabla 2 Condiciones para los ensayos a realizarse en la esterificacioacuten aacutecida ndash
baacutesica
Condicioacuten a determinarCondicioacuten a determinarCondicioacuten a determinarCondicioacuten a determinar Ensayos realizadosEnsayos realizadosEnsayos realizadosEnsayos realizados Paraacutemetro de Paraacutemetro de Paraacutemetro de Paraacutemetro de
referenciareferenciareferenciareferencia
NaOH Concentraciones de 08 1 y 12
M Tipo y concentracioacuten del Tipo y concentracioacuten del Tipo y concentracioacuten del Tipo y concentracioacuten del
catalizadorcatalizadorcatalizadorcatalizador KOH
Concentraciones de 08 1 y 12
M
Estabilidad de las
fases y la ausencia
de jaboacuten
Tiempo de reaccioacuten Tiempo de reaccioacuten Tiempo de reaccioacuten Tiempo de reaccioacuten Ver tabla 3
Viscosidad y
formacioacuten de
glicerina
Temperatura de reaccioacutenTemperatura de reaccioacutenTemperatura de reaccioacutenTemperatura de reaccioacuten 20 40 y 68 degC Viscosidad
Relacioacuten alcoholaceiteRelacioacuten alcoholaceiteRelacioacuten alcoholaceiteRelacioacuten alcoholaceite 4 5 6 y 9 molmol Viscosidad
Tabla 3Tabla 3Tabla 3Tabla 3 Condiciones de tiempo de reaccioacuten para determinar el tiempo oacuteptimo
Ensayo 1Ensayo 1Ensayo 1Ensayo 1 Ensayo 2Ensayo 2Ensayo 2Ensayo 2 Ensayo 3Ensayo 3Ensayo 3Ensayo 3
Etapa aacutecidaEtapa aacutecidaEtapa aacutecidaEtapa aacutecida --- h --- --- h --- --- h ---
Temperatura de 68ordmCTemperatura de 68ordmCTemperatura de 68ordmCTemperatura de 68ordmC 15 20 20
Temperatura ambiente (20ordmC)Temperatura ambiente (20ordmC)Temperatura ambiente (20ordmC)Temperatura ambiente (20ordmC) 10 10 05
Etapa baacutesicaEtapa baacutesicaEtapa baacutesicaEtapa baacutesica 20 30 25
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 519
Por uacuteltimo para la desacidificacioacuten directa con hidroacutexido se realizaron ensayos para
determinar la eficiencia En caso de obtener un valor mayor a 90 se empezariacutea con las
pruebas que se indican en la tabla 1 sino soacutelo serviriacutea como referencia para comparar
con los otros procedimientos la calidad del producto obtenido y los valores del balance
de energiacutea
Una vez establecidas las condiciones oacuteptimas del procedimiento para la produccioacuten
de biodiesel con etanol se realizoacute una comparacioacuten entre la produccioacuten de biodiesel con
etanol y metanol Para la produccioacuten de biodiesel con metanol se utilizoacute la
transesterificacioacuten por catalizador baacutesico propuesta por Knothe [8] y para aquel con
etanol se utilizoacute el mejor procedimiento encontrado
Finalmente para ambos casos se determinoacute la viscosidad (la cual seriacutea el paraacutemetro
de conversioacuten de aceite en biodiesel) con un viscosiacutemetro de tipo bola descendiente Se
obtuvo la densidad con ayuda del picnoacutemetro y el poder caloriacutefico se cuantificoacute con la
bomba calorimeacutetrica con el objetivo de verificar el producto que se habiacutea obtenido
Anaacutelisis de resultados
Para el balance de energiacutea [4] se hizo un recuento de todos los flujos de energiacutea en
la produccioacuten del biodiesel incluyendo los costos energeacuteticos de produccioacuten de los
insumos y su transporte Por tratarse de aceite desechado no se consideroacute el costo
energeacutetico requerido para la produccioacuten del aceite pero siacute se consideroacute el costo
energeacutetico relacionado con la eliminacioacuten de los aceites usados
El caacutelculo de la energiacutea total que el combustible produjo fue determinado
experimentalmente en una bomba calorimeacutetrica y determinada seguacuten la ecuacioacuten [1]
sumsum =+ ssee HmqHm [Ecuacioacuten 1]
La relacioacuten de energiacutea rε se calculoacute con la ecuacioacuten [2]
sumsum
==
ee
ss
Hm
Hm
input
outputr
ε
[Ecuacioacuten 2]
Los flujos que se tomaron en cuenta son
bull Como salida (output) estaacute la energiacutea producida por el biocombustible (su poder
caloriacutefico es decir su calor de reaccioacuten) y la energiacutea economizada del tratamiento
que se realiza al aceite desechado
bull Para los flujos de input se hizo una revisioacuten bibliograacutefica considerando la energiacutea
del gas usado en la recoleccioacuten del aceite la energiacutea del acondicionamiento de la
materia prima la energiacutea de la agitacioacuten del reactor la energiacutea utilizada en la
fabricacioacuten del alcohol y del catalizador la energiacutea del combustible utilizado para
mantener el reactor a una temperatura de reaccioacuten la energiacutea utilizada en la etapa
de recuperacioacuten del alcohol la energiacutea utilizada en la etapa del lavado y la energiacutea
utilizada para la supervisioacuten del proceso
520 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
La cantidad de aceite desechado utilizado se cuantificoacute por medio de la ecuacioacuten
[3]
utilizadaQkQ = [Ecuacioacuten 3]
Donde
Q= Cantidad de aceite desechado
utilizadaQ = Cantidad de aceite utilizado
k = Constante de recuperacioacuten de aceite con valores entre 078 y 075
3 Resultados
31 Acondicionamientos de la materia prima y los insumos
La cantidad filtrada fue de 1311 kg de aceite y se logroacute recuperar 1310 kg
(9992) El contenido de soacutelidos fue de 1040 g (008) En el desgomado se descartoacute
una emulsioacuten que pesoacute 18540 g (141) de los 1310 kg de aceite filtrado
Las peacuterdidas en la operacioacuten de filtrado fueron de 9610 g (075) y la cantidad de
aceite limpio y seco fue de 1282 kg (9777) En total se determinoacute que el 224
fueron las peacuterdidas en las diversas operaciones de acondicionamiento
La densidad del aceite desechado presentoacute un valor de 092 gmL y la viscosidad
un valor promedio de 4904 mm2s
En la destilacioacuten del metanol se trabajoacute a una temperatura de 57ordmC durante 35
horas Al final de la destilacioacuten se recuperoacute 79 mL de metanol anhidro (9999) de los
114 ml con los que se trabajoacute La eficiencia del proceso fue del 9645
Para el caso del etanol se utilizoacute 500 mL de alcohol de grado teacutecnico de 95 de
pureza para la primera destilacioacuten La temperatura de trabajo fue de 71ordm C por 25 horas
Al final de la destilacioacuten se recuperoacute 472 mL (944 de eficiencia) de etanol de 96 de
pureza Luego se agregoacute 125 g de oacutexido de calcio (CaO) y se colocoacute en un reflujo por un
lapso de 6 horas con el objetivo de retirar el agua contenida por el azeotropo agua-
alcohol Por uacuteltimo se realizoacute otra destilacioacuten donde se obtuvo 450 mL (90 de
eficiencia) de etanol con el 996 de pureza
32 Buacutesqueda de las condiciones oacuteptimas y produccioacuten del biodiesel
Seguacuten Pelly [11] para tratar un aceite por transesterificacioacuten eacuteste debe presentar un
valor de pH mayor o igual 26 en la valoracioacuten de aacutecidos grasos libres (AGL) Caso
contrario se deberiacutea utilizar una esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica para la obtencioacuten de
biodiesel El pH del aceite desechado por medio de la valoracioacuten de AGL presentoacute un
resultado de 232
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 521
321 Transesterificacioacuten directa
Como el valor del pH se encontraba cerca al 26 se proboacute la transesterificacioacuten con
hidroacutexido donde primero se buscoacute la concentracioacuten oacuteptima del catalizador con
hidroacutexido de sodio (NaOH) Los valores de 05 a 1 M mostraron coaacutegulos gelatinosos al
finalizar el proceso y los valores de 12 a 17M presentaron formacioacuten de jaboacuten soacutelido
Entonces se dedujo que el NaOH no era un buen catalizador para realizar una
transesterificacioacuten con etanol y por esta razoacuten se cambioacute el catalizador por hidroacutexido de
potasio (KOH)
Las pruebas con KOH no mostraron formacioacuten de coaacutegulos en ninguna de las
concentraciones pero siacute presentaron una pequentildea produccioacuten de glicerina que era
insignificante Sin embargo el producto era jaboacuten liacutequido y no biodiesel Por ende se
encontroacute que este catalizador sirve para la transesterificacioacuten en caso de utilizar etanol
322 Esterificacioacuten aacutecida-baacutesica
Debido a la formacioacuten de jaboacuten se descartoacute la transesterificacioacuten y se empezoacute con
una esterificacioacuten aacutecida-baacutesica de relacioacuten alcoholaceite de 4 y con las condiciones
indicadas anteriormente Al final del proceso se aprecioacute una separacioacuten de tres fases
Se midioacute la viscosidad de la fase superior y de la fase central No se midioacute la
viscosidad de la fase inferior (un volumen de 18 mL) debido a que se comproboacute que era
jaboacuten formado por la presencia de aacutecidos grasos libres del aceite
La fase superior teniacutea un volumen de 15 mL despueacutes de la recuperacioacuten del
alcohol quedoacute en 8 ml y presentoacute una viscosidad de 2503 mm2s que indicoacute que no
era biodiesel La fase central teniacutea un volumen de 47 ml y dio una viscosidad de 3946
mm2s que maacutes pareciacutea ser aceite y no biodiesel
Ya que la esterificacioacuten consiguioacute disminuir la viscosidad no presentaba formacioacuten
de coaacutegulos y la separacioacuten de las fases fue faacutecil se llevoacute a cabo pruebas de variacioacuten de
temperatura tiempo de reaccioacuten y relacioacuten alcohol ndash aceite Ademaacutes se realizoacute una
prueba con hidroacutexido de sodio para ver si funcionariacutea con este nuevo procedimiento
En la prueba de catalizador para el caso del KOH se formaron tres fases (dos
aceitosas y una de jaboacuten) Las fases se recuperaban faacutecilmente y teniacutean un pH entre 6 y
7 La fase superior teniacutea un volumen de 21 mL la fase central 41 mL y la inferior 18
mL(sin recuperar el alcohol)
Para el caso del NaOH se formaron dos fases presentaban un pH de 7 pero no
eran faacuteciles de recuperar porque al realizar un movimiento o al querer vaciarlas a otro
envase estas se empezaban a mezclar
Por tanto el KOH es el catalizador alcalino que muestra mejores resultados cuando
se utiliza etanol en la produccioacuten de biodiesel
Luego se realizoacute el ensayo para determinar la concentracioacuten oacuteptima del catalizador
Se probaron concentraciones de 08 10 y 12 M donde la concentracioacuten que mejor
522 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
neutralizoacute la solucioacuten aacutecida fue de 12 M (pH entre 6 y 7) La concentracioacuten de 1 M
teniacutea un pH de 4 y en su fase jabonosa se formaban pequentildeas estructuras que atraparon
el biodiesel
Para los ensayos de determinacioacuten de la temperatura de reaccioacuten se hicieron
pruebas con las temperaturas de 20 (temperatura ambiente) 40 y 68 ordmC
En el ensayo a temperatura ambiente de 20ordmC se observoacute la presencia de dos fases
La solucioacuten teniacutea un pH de 7 y las fases se recuperaban faacutecilmente La fase superior
presentoacute una viscosidad de 1793 mm2s Despueacutes de dos semanas de sedimentacioacuten la
muestra a temperatura ambiente presentoacute glicerina y jaboacuten en la fase inferior La nueva
viscosidad de la fase superior era de 1419 mm2s
El ensayo a temperatura de 40ordmC mostroacute la formacioacuten de tres fases que eran faacuteciles
de recuperar pero existiacutea mucha peacuterdida debido a que la fase central y jabonosa
presentaba formacioacuten de estructuras lo que la volviacutea maacutes voluminosa
Sin embargo en el ensayo a 68ordmC se formaron tres fases La fase superior de 8 ml
de volumen una intermedia de 64 ml y una inferior (jabonosa) de 8 ml (sin recuperacioacuten
del alcohol) Las viscosidades de la fase superior e intermedia fueron de 449 mm2s y
2054 mm2s respectivamente Las fases se podiacutean recuperar faacutecilmente y el pH era de 6
a 7
En los ensayos de tiempo de reaccioacuten se tomoacute en cuenta la tercera fase (jabonosa)
para determinar cual ensayo era mejor debido a que en esta fase se encontraba tambieacuten
la glicerina y en teoriacutea si se deja reaccionar maacutes tiempo existe mayor formacioacuten de
glicerina
El ensayo 1 a 68 ordmC presentoacute tres fases y teniacutea un pH de 7 La fase jabonosa era de
8 ml proacuteximo al valor teoacuterico de glicerina el cual es 45 mL Los resultados maacutes
aceptables se encontraron en los ensayos 2 y 3 porque existioacute una tercera fase maacutes
compacta en relacioacuten a la del ensayo 1 y teniacutea un volumen de 65 mL Pero el ensayo 3 a
20ordmC mostroacute el mejor resultado debido a que presentoacute una tercera fase donde la
glicerina teniacutea un volumen de 25 mL y se separoacute de la fase jabonosa
Luego se realizoacute ensayos de buacutesqueda de la relacioacuten alcoholaceite En las
relaciones de 6 y 9 no existioacute formacioacuten de glicerina o jaboacuten La relacioacuten de 4 se realizoacute
en el primer ensayo donde se formaron estructuras que atrapaban el biodiesel y con la
relacioacuten de 5 se determinoacute una viscosidad de 2299 mm2s y se obtuvo un poco de
jaboacuten y glicerina Por estos resultados se pudo afirmar que la mejor relacioacuten era la de 5
Por otro lado las relaciones 6 y 9 presentaron dos fases una fase superior y otra
inferior Los valores de la viscosidad en la fase superior eran de 486 mm2s y 424
mm2s pero era muy alcohoacutelica Los datos de viscosidad de la fase inferior fueron de
3589 mm2s y 3395 mm2s
Finalmente se realizoacute ensayos con las condiciones oacuteptimas halladas y despueacutes de 3
diacuteas de decantacioacuten la viscosidad promedio fue de 892 mm2s con una densidad
promedio de 0881 gmL y un poder caloriacutefico de 297869 kJkg La explicacioacuten del
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 523
valor elevado de la viscosidad es por la presencia de hidroacutexidos en las cadenas de esteres
(biodiesel)
Para tener una visioacuten global de los resultados de la esterificacioacuten se presenta la
figura 1 donde se muestra los valores promedio de viscosidad determinados en los
ensayos y el valor de la viscosidad con los puntos oacuteptimos elegidos
Debido a que no se obtuvo un valor de viscosidad (nuestro paraacutemetro de
conversioacuten) del biodiesel dentro de rango (19 ndash 75 mm2s) se intentoacute el uacuteltimo
procedimiento que es el de la desacidificacioacuten directa con hidroacutexido
Determinacion de la temperatura oacuteptima
0
5
10
15
20
25
30
Temp 40ordmC
Temp 20ordmC (24 horas)
Temp 20ordmC (3 diacuteas)
Temp 68ordmC
Vis
co
sid
ad
(m
m2 s
-1)
Figura 1Figura 1Figura 1Figura 1 Se muestran las viscosidades promedio obtenidas en los ensayos de
temperatura establecidos en la tabla 2 donde el punto oacuteptimo es la
inflexioacuten en la curva
524 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Determinacioacuten de la Relacioacuten AlcoholAceite oacuteptima
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Rel alac 4
Rel alac 5
Rel alac 6
Rel alac 9
Vis
co
sid
ad
(mm
2 s
-1)
Figura 2Figura 2Figura 2Figura 2 Se muestran las viscosidades promedio obtenidas en los ensayos de
relacioacuten alcoholaceite establecidos en la tabla 2 donde el punto
oacuteptimo es la relacioacuten alac 5
Determinacioacuten del tiempo de reaccioacuten oacuteptima
000
500
1000
1500
2000
2500
3000
Tiemp R
eac 1
Tiemp R
eac 2
Tiemp R
eac 3
Vis
cosid
ad (m
m2 s
-1)
Figura 3Figura 3Figura 3Figura 3 Se muestran las viscosidades promedio obtenidas en los ensayos de
tiempo oacuteptimo de reaccioacuten establecidos en la tabla 3 donde el punto
oacuteptimo es la inflexioacuten en la curva
323 Desacidificacioacuten directa
En la primera etapa se obtuvo un rendimiento del 775 debido a que se eliminoacute
18 ml de jaboacuten de los 80 ml de aceite con los que se trabajoacute
En la produccioacuten de biodiesel se trabajoacute con 62 mL de aceite (aceite recuperado de
la primera parte) donde se determinoacute que existiacutean dos fases una inferior con glicerina
(aproximadamente 15 mL de glicerina) y una superior de 62 mL de volumen que
pareciacutea ser biodiesel
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 525
Entonces se recuperoacute el alcohol donde se obtuvo 10 mL de etanol y 52 mL de
biodiesel con un rendimiento del 838 y el rendimiento global del proceso fue del
806 La viscosidad de la fase superior fue de 1266 mm2s la densidad de 0874 gml
y un poder caloriacutefico de 2857292 kJkg Tambieacuten se preparoacute biodiesel con metanol
para fines de comparacioacuten Los valores brutos obtenidos en la elaboracioacuten de biodiesel
con metanol fueron de 16 mL de glicerina y 109 mL de biodiesel Para la recuperacioacuten
del metanol se instaloacute un sistema de destilado De la fase de glicerina se consiguioacute en
promedio 46 mL de metanol y 114 mL de la glicerina La glicerina teoacuterica era de 1233
mL Esto significa un rendimiento promedio del 9245 y de la fase de esteres se
obtuvo en promedio 44 mL de metanol y 1046 mL de biodiesel sin lavar En total se
obtuvo 9 mL de metanol recuperado de los 125 mL teoacutericos lo que significa un
rendimiento de recuperacioacuten global del 72
Por uacuteltimo se realizoacute el lavado del biodiesel con 20 mL de agua destilada Al final
del lavado se obtuvo una peacuterdida en promedio de 46 mL (emulsioacuten que fue retirada
con el agua de lavado) y 1001 mL de biodiesel Si en teoriacutea se deberiacutea producir 1038
mL de biodiesel el rendimiento promedio del proceso fue del 9643 Entre las
propiedades del biodiesel producido con metanol se determinoacute una densidad de 08993
gmL a 15ordmC la viscosidad con un valor promedio de 572 mm2s a 40ordm C y el poder
caloriacutefico con un valor de 340906 kJkg
4 Anaacutelisis y discusioacuten de resultados
La tabla 4 muestra los flujos de energiacutea con sus respectivos costos energeacuteticos que
fueron detectados para el caso de la produccioacuten con metanol y la tabla 5 la energiacutea
producida por el biodiesel y la energiacutea usada en el tratamiento de los aceites desechados
con metanol
En las energiacuteas de entrada (input) que se muestran en la tabla 4 se tiene el
transporte que es el valor de la cantidad de energiacutea que se utiliza para producir diesel
basado en Pimentel [12] y la distancia fue determinada suponiendo una recoleccioacuten de la
materia prima de los locales que podriacutean proveer de aceite usado
En el acondicionamiento se tiene la operacioacuten de filtrado donde se tomoacute en cuenta
la energiacutea que un ser humano necesitariacutea para hacer dicha actividad Seguacuten Guyton [5]
seriacutea un valor de 6000 caldiacutea que es la energiacutea que un ser humano gasta cuando realiza
esfuerzos fiacutesicos Del mismo autor se consultoacute la energiacutea de supervisioacuten humana dando
un valor de 2000 caldiacutea en caso de que un ser humano tenga un trabajo casi
sedentario Estos valores se corroboraron con los valores de Pimentel [12]
Sheehan et al [13] diferenciaron entre tener una energiacutea eleacutectrica para la agitacioacuten y
otra para calentar el reactor asiacute que el valor para la agitacioacuten era de 104004 kJh y para
calentar era de 144000 kJh Esta diferencia tambieacuten se tomoacute en cuenta para este
estudio donde la energiacutea de la operacioacuten de secado (en el acondicionamiento) y la
energiacutea para mantener el reactor a una cierta temperatura tomaron un valor de 144000
kJh
526 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
En cambio para la operacioacuten de desgomado (en el acondicionamiento) al igual que
el de agitacioacuten y el lavado en el proceso tomoacute un valor de 104004 kJh y se consideroacute
como si soacutelo fuera una maacutequina que proporcionaba agitacioacuten para que exista un buena
mezcla
La energiacutea para producir un litro de metanol y un kilogramo de hidroacutexido de sodio
se basaron en Pimentel [12] dando un valor de 68000 kcall para el metanol y 281000
kcalkg para el hidroacutexido valores que se corroboraron con Sheehan [13]
En la energiacutea de salida (output) para el biodiesel se usoacute el valor de 3409060 kJkg
que es el poder caloriacutefico que se determinoacute en el laboratorio y para la energiacutea que
costariacutea tratar el aceite desechado con bioreactores se tomoacute un valor de 144000 kJh
basado en Garciacutea [3]
La energiacutea neta que el biodiesel entrega es de 3300880 kJ que es la diferencia entre
el output y el input (ver expresioacuten 1 en la metodologiacutea) y la relacioacuten de energiacutea es de
711 (ver expresioacuten 2 en la metodologiacutea) Seguacuten Donato [1] este valor es real debido a
que no se ha considerado la energiacutea (input) de la produccioacuten del cultivo porque la
materia prima es el desecho de los restaurantes pero los mismos autores establecieron
que si se tomara en cuenta el cultivo la relacioacuten de energiacutea estariacutea entre 4 y 13
Tabla 4Tabla 4Tabla 4Tabla 4 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con metanol
InputInputInputInput
ValorValorValorValor
UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
CantidadCantidadCantidadCantidad
usadausadausadausada
UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
EnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacutea
totaltotaltotaltotal
Tipo deTipo deTipo deTipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Transporte
0831
kcalkm
3500a
km
--- kJ --
-
12155
Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol
(metanol) 680005 kcalL 025e L 71128
Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(NaOH) 2810006 kcalkg 350f g 4115
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 100g h 104040 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
de 58 ordmC
1440008 kJh 100h h 144000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten
humana 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 540215
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 527
1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al
2005 5 Pimentel y Patzek 2005 6 Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Sheehan et
al 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el
vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo
calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten f
Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de
investigacioacuten h Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el
trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo soacutelo el control de temperatura y tiempo
Tabla 5Tabla 5Tabla 5Tabla 5 Energiacutea generada por el biodiesel producido con metanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total Tipo de energiacuteaTipo de energiacuteaTipo de energiacuteaTipo de energiacutea
Biodiesel
340900011
kJkg
100k
kg
--- kJ ---
3409060
Poder caloriacutefico
Aceite usado 14400012 kJh 300l h 432000 Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3841060
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garcia y Garcia 2006
kProduccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
La tabla 6 muestra los flujos de energiacutea con sus respectivos costos energeacuteticos que
fueron detectados para el caso de la produccioacuten con etanol utilizando una esterificacioacuten
aacutecida ndash baacutesica La tabla 7 presenta la energiacutea producida por el biodiesel y la energiacutea usada
en el tratamiento de los aceites desechados
Soacutelo se aclararaacuten los costos de energiacutea de los flujos de etanol y el hidroacutexido de
potasio debido a que los valores de los demaacutes flujos ya se determinaron anteriormente
Para conseguir etanol 996 puro se necesitoacute 34000 kcalL (para producir un litro de
etanol es necesario 33100 kcalL y convertir el etanol de 950 a 996 de pureza
requiere de 90 kcalL) y para producir un kilogramo de hidroacutexido de potasio es
necesario 326000 kcalkg ambos valores se basaron en Pimentel [12] y se confirmaron
con los valores de Sheehan [13]
La energiacutea neta que se obtuvo del biodiesel producido por esterificacioacuten con etanol
fue de 2841598 kJ (diferencia entre el output y el input) y la relacioacuten de energiacutea fue de
600 Este valor es menor en relacioacuten al valor con la produccioacuten de metanol por que se
necesita mayores tiempos de reaccioacuten
528 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 6Tabla 6Tabla 6Tabla 6 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con etanol mediante el
procedimiento de esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica
InputInputInputInput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
EnEnEnEnergiacuteaergiacuteaergiacuteaergiacutea
Transporte 0831 kcalkm 3500a km
--- kJ ---
12155 Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol (Etanol) 340005 kcalL 061e L 86093 Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(KOH) 3260006 kcalkg 440f g 6002
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 300g h 312120 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
ambiente
0008 kJh 000h h 000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 569127
1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al 2005 5 Pimentel y Patzek 2005 y tomando en cuenta la purificacioacuten hasta el 956 6Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Pelly 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten f Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten h No se necesitaba temperatura para la agitacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo soacutelo el control de temperatura y tiempo
Tabla 7Tabla 7Tabla 7Tabla 7 Energiacutea generada por el biodiesel producido con etanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Biodiesel
Aceite usado
297869011
14400012
kJkg
kJh
100k
300l
kg
h
2978690
432000
Poder
caloriacutefico
Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3410690
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garcia y Garcia 2006 k Produccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 529
La tabla 8 muestra los flujos de energiacutea con sus respectivos costos energeacuteticos que
se detectaron para el caso de la produccioacuten con etanol si se usa una desacidificacioacuten y la
tabla 9 presenta la energiacutea producida por el biodiesel y la energiacutea usada en el tratamiento
de los aceites desechados
Tabla 8Tabla 8Tabla 8Tabla 8 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con etanol mediante el
procedimiento de desacidificacioacuten
InputInputInputInput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Energiacutea Energiacutea Energiacutea Energiacutea
totaltotaltotaltotal
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
EnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacutea
Transporte
0831
kcalkm
3500a
km
--- kJ ---
12155
Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol
(Etanol) 340005 kcalL 061e L 86093
Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(KOH) 3260006 kcalkg 440f g 6002
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 100g h 104040 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
de 68 ordmC
1440008 kJh 100h h 144000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 557067 1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al 2005 5 Pimentel y Patzek 2005 y tomando encuenta la purificacioacuten hasta el 956 6Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Pelly 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten fCantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten h No se necesitaba temperatura para la agitacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo solo el control de temperatura y tiempo
Finalmente la energiacutea neta que se obtuvo del biodiesel producido por
desacidificacioacuten con etanol fue de 2732260 kJ (diferencia entre el output y el input) y la
relacioacuten de energiacutea es de 590
El anaacutelisis de costos se realizoacute reescalando de nivel experimental a una produccioacuten
de 1000 litros En la tabla 10 se encuentra el precio para producir biodiesel con metanol
y en la tabla 11 aquel precio de producir biodiesel con etanol
530 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 9Tabla 9Tabla 9Tabla 9 Energiacutea generada por el biodiesel producido con etanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea toEnergiacutea toEnergiacutea toEnergiacutea totaltaltaltal
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Biodiesel
Aceite usado
285729211
14400012
kJkg
KJh
100k
300l
kg
h
2857292
432000
Poder
caloriacutefico
Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3257292kJ
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garciacutea y Garciacutea 2006 k Produccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
Los precios de los reactivos a grado teacutecnico fueron un barril de 160 L de etanol a
1100 Bs un barril de 160 L de metanol a 11200 Bs una bolsa de 52 kg de NaOH a
3120 Bs y una bolsa de 52 kg de KOH a 4680 Bs Estos precios se obtuvieron de dos
empresas locales siendo estos los mismos en ambas empresas El precio del aceite se
consiguioacute en el restaurante Frankffurt
Por uacuteltimo los precios de electricidad y agua se obtuvieron de la empresa ELFEC y
SEMAPA respectivamente y el costo del gas natural vehicular se lo sacoacute de la paacutegina
web de la superintendencia de hidrocarburos
Al final se determinoacute que a nivel experimental el costo de un litro de biodiesel
producido con metanol es de 2007 Bsl y producido con etanol de 475 Bsl La
principal diferencia se debe al costo de los alcoholes ya que Bolivia produce etanol es
maacutes barato mientras que el metanol es importado
Tabla 10Tabla 10Tabla 10Tabla 10 Costo de producir biodiesel con metanol
InsumoInsumoInsumoInsumo CantidadCantidadCantidadCantidad UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
unitariounitariounitariounitario
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades PrecPrecPrecPrecio totalio totalio totalio total
-- Bs --
Metanol 1 L 7000 025 L 1764
NaOH 1 kg 6000 350 g 021
Aceite 1 L 050 100 L 050
Costos de
Agua
1
m3
565
40000 mL
023
Electricidad 1 kWh 065 200 kWh 131
Gas (GNV) 1 m3 166 025 m3 041
Costos tCostos tCostos tCostos totalesotalesotalesotales 2007
Precio en centavos Fuente En base a consultas de precio en empresas locales
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 531
Tabla 11Tabla 11Tabla 11Tabla 11 Costos de producir biodiesel con etanol
InsumoInsumoInsumoInsumo CantidadCantidadCantidadCantidad UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
unitariounitariounitariounitario Cantidad usadaCantidad usadaCantidad usadaCantidad usada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
totaltotaltotaltotal
Etanol
1
L
700
030 L
- Bs -
205
KOH 1 kg 9000 440 g 039
Aceite 1 L 050 100 L 050
H2SO4 1 L 7500 100 mL 007
Costos de
Agua 1 m3 565 40000 mL 023
Electricidad 1 kWh 065 200 kWh 131
Gas (GNV) 1 m3 166 025 m3 041
Costos totalesCostos totalesCostos totalesCostos totales 475
Precio en centavos
Fuente En base a consultas de precio en empresas locales
A nivel regional los paiacuteses que registran el precio del diesel maacutes bajo son Bolivia
372 Bsl Ecuador a 255 Bsl (036 $l) y Venezuela a 035 Bsl (005 $l) gracias a
que el Estado entrega importantes subsidios a los combustibles y en los uacuteltimos antildeos ha
mantenido el precio constante [9]
En el caso particular de Bolivia cada antildeo la autoridad competente desembolsa
entre 200 y 230 millones de doacutelares en subsidios para la industria manteniendo el precio
interno del petroacuteleo por debajo de los 30 doacutelaresbarril [9]
Sin embargo si Bolivia produce biodiesel tendriacutea un ahorro de 18 millones de
doacutelaresantildeo lo que equivale al 816 del dinero necesario para sustituir la importacioacuten
ademaacutes de la ventaja ambiental de tratar aceites desechados y generar energiacutea uacutetil
Por uacuteltimo la tabla 12 muestra los restaurantes encuestados y la cantidad de aceite
que utilizan por semana
En total se consume 9840 L de aceite por mes Seguacuten Fangrui [2] se producen
cerca de 25 de peacuterdidas se deben al filtrado del aceite entonces la cantidad desechada
por mes seria de 7380 L
La cantidad de aceite desechado (7380 L por mes) es un valor que resulta
interesante para una empresa que brinda transporte provincial porque si suponemos
que un vehiacuteculo necesita cerca de 400 L por mes se podriacutea mantener cerca de 18
vehiacuteculos funcionando con biodiesel puro (B100) pero si se utiliza B20 el
biocombustible disponible seriacutea de 36900 L por mes pudiendo hacer funcionar cerca
de 92 vehiacuteculos
532 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 12Tabla 12Tabla 12Tabla 12 Cantidad de aceite utilizado en los diversos restaurantes
encuestados
RestauranteRestauranteRestauranteRestaurante CantidadCantidadCantidadCantidad
Dumbo
-- Lsem --
80
Globos 80
Frankffurt 80
Burger King 80
Pollos Panchitas 840
Suacuteper Pollo 210
Pollos Choco 840
Pollo loco 210
La Chacha 40
2460
Adicionalmente estos vehiacuteculos tendriacutean beneficios como mejor lubricacioacuten en el
motor una mayor independencia del combustible foacutesil (diesel) y ambientalmente se
disminuiriacutea la contaminacioacuten de material particulado de dioacutexido de carbono y se
eliminariacutea por completo los oacutexidos de azufre en las carreteras de esta forma afectariacutea en
menor proporcioacuten a los ecosistemas cercanos al camino
5 Conclusiones
De los tres procedimientos probados el que presentoacute mejores resultados al utilizar
etanol como alcohol del proceso fue la esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica bajo las siguientes
condiciones
Para la parte aacutecida se debe conservar una temperatura ambiente de 20ordmC utilizar 1
mL de aacutecido sulfuacuterico con 15125 mL de etanol por cada litro de aceite y mantener a una
velocidad de agitacioacuten entre 500 y 600 rpm durante 3 horas
En la parte baacutesica la solucioacuten A debe ser preparada con 108 g de KOH (hidroacutexido
de potasio) diluidos en 15125 mL de etanol (relacioacuten alcoholaceite de 5 a 1) Se debe
seguir con la temperatura de la parte aacutecida (20ordmC) La velocidad de agitacioacuten se debe
mantener entre 500 y 600 rpm durante 15 horas Por uacuteltimo la mezcla se debe dejar
reposar por 2 semanas
Los valores del balance de energiacutea fueron para la produccioacuten con metanol la
cantidad de energiacutea entregada por el biodiesel fue de 3300880 kJkg y la relacioacuten de
energiacutea es de rε = 711 Para la produccioacuten con etanol cuando se utilizoacute esterificacioacuten
aacutecida ndash baacutesica la energiacutea entregada fue de 2841598 kJkg y la relacioacuten fue de rε = 600 y
para la desacidificacioacuten directa la energiacutea entregada fue de 2732260 kJkg y la relacioacuten
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 533
rε = 590 Lo que determinoacute que en todos los casos sea una actividad energeacuteticamente
viable y se puede considerar el biodiesel asiacute producido un combustible renovable
La produccioacuten de biodiesel seriacutea una interesante propuesta para el sector del
transporte debido a que los principales restaurantes de pollo frito y hamburguesas
desechan una cantidad de 7380 L de aceite por mes que en la mayoriacutea de los casos soacutelo
se vierte a alguacuten lugar sin realizar un tratamiento previo
Seriacutea interesante poder utilizar el biodiesel en Cochabamba porque nos ayudariacutea a
controlar la cantidad de material particulado de la ciudad debido a la reduccioacuten de
emisiones de combustioacuten en motorizados y a revalorizar los aceites desechados
generando una energiacutea mecaacutenica uacutetil
En relacioacuten a los costos la fabricacioacuten de biodiesel no es viable porque si se utiliza
metanol el precio seriacutea de 2007 BsL y con etanol seriacutea de 475 BsL pero si se
produce biodiesel Bolivia tendriacutea un ahorro de 18 millones de doacutelaresantildeo lo que
equivale al 816 del dinero necesario para suplir la importacioacuten
Finalmente si se mira el futuro energeacutetico con optimismo puede decirse que a
medida que las formas tradicionales de generar energiacutea (energiacutea foacutesil que en mayor o
menor grado son contaminantes de la bioacutesfera) se agoten y sus precios se eleven llegaraacute
un momento en que las energiacuteas no tradicionales (energiacutea solar energiacutea de biomasa
energiacutea eoacutelica y otras) hoy costosas podraacuten competir econoacutemicamente con las
tradicionales
Sin embargo el biodiesel no es una solucioacuten al problema energeacutetico por siacute solo La
cuestioacuten de fondo no es soacutelo buscar un reemplazo para el petroacuteleo sino tratar de
reducir el consumo energeacutetico y mejorar la eficiencia energeacutetica y esto requiere un
cambio de haacutebitos y de tecnologiacutea El biodiesel puede ser soacutelo una solucioacuten parcial y
quizaacutes temporal Ademaacutes su produccioacuten y uso auacuten tienen barreras sociales ambientales
teacutecnicas y poliacuteticas que se debe superar
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biodiesel a partir de soja en la Repuacuteblica Argentinardquo INTA Argentina
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516 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
2 Metodologiacutea
21 Acondicionamientos de la materia prima y los insumos
Para el acondicionado del aceite desechado (materia prima) se realizoacute las
operaciones de filtrado desgomado y secado
La operacioacuten de filtrado es necesaria debido a que los aceites desechados de frituras
contienen inicialmente soacutelidos suspendidos Dicha operacioacuten se realizoacute a temperatura
ambiente y se utilizoacute tres tamices de 200microm 180microm y 75microm que se ordenaron de
mayor a menor tamantildeo para formar un filtro
El desgomado tiene por objetivo eliminar sustancias coagulables y separables por
hidratacioacuten que son descartadas en forma de una masa gomosa Estas gomas tales
como sales minerales proteiacutenas fosfatos y otros son la parte que corresponde a la
fraccioacuten no glicerina de los aceites Es por esta razoacuten que se emplea agua (de preferencia
destilada) en una proporcioacuten del 20 del volumen inicial del aceite para la extraccioacuten de
dichos compuestos
Por uacuteltimo se realizoacute el secado donde se eliminoacute el agua captada por el aceite por
medio de la elevacioacuten de la temperatura entre 90 y 100ordmC a 075 atmoacutesferas por 15
minutos
Otro requisito importante para producir biodiesel es que el alcohol (insumo) se
encuentre con una pureza del 995 o mayor praacutecticamente libre de agua para
disminuir la posibilidad de formacioacuten de jaboacuten En el caso del metanol se realizoacute una
destilacioacuten fraccionada a partir de un alcohol de grado teacutecnico del 70 de pureza En el
caso del etanol primero se realizoacute una destilacioacuten fraccionada a partir de un alcohol
comercial para disminuir el contenido de agua en el alcohol y obtener un 96 de
pureza Despueacutes de esta destilacioacuten se utilizoacute un meacutetodo de secado con oacutexido de calcio
(CaO) donde se agregoacute 250 g de CaO por litro de etanol y se dejoacute en reflujo por 6 horas
para tener mayor contacto alcohol-oacutexido de calcio Finalmente se procedioacute a realizar
una nueva destilacioacuten fraccionada para obtener un etanol de 996 de pureza
22 Buacutesqueda de las condiciones oacuteptimas y produccioacuten del biodiesel
El aceite debidamente filtrado desgomado y secado fue enseguida sometido a una
valoracioacuten de sus aacutecidos grasos libres con el propoacutesito de identificar el procedimiento
maacutes adecuado para la transformacioacuten en biodiesel
La teacutecnica empleada consistioacute en diluir una muestra de 1 ml de aceite en 10 ml de
alcohol isopropiacutelico y titular con una solucioacuten de hidroacutexido de potasio 001 M utilizando
fenolftaleina como indicador El tiacutetulo se detectoacute cuando la solucioacuten cambioacute a color
rosado permanente
Teniendo la fraccioacuten de aacutecidos grasos libres se consideroacute tres procedimientos la
transesterificacioacuten directa la esterificacioacuten aacutecida-baacutesica y la desacidificacioacuten directa
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 517
221 Primer proceso la transesterificacioacuten directa
La idea central en este proceso es que una cantidad cataliacutetica de hidroacutexido puede
favorecer la reaccioacuten de transesterificacioacuten del aceite Operativamente consistioacute en
preparar una solucioacuten diluida de hidroacutexido en etanol (preveyendo una relacioacuten de
etanol - aceite de 41) La solucioacuten se mezcloacute con el aceite y se elevoacute la temperatura a
68ordmC durante una hora bajo agitacioacuten comprendida entre 500 y 600 rpm Luego de dejar
decantar por 12 horas para separar el biodiesel y la glicerina se procedioacute a la
recuperacioacuten de etanol y al lavado del biodiesel
222 Segundo proceso la esterificacioacuten acida-baacutesica
Este proceso consistioacute en 2 etapas La primera fue una etapa aacutecida en la cuaacutel los
aacutecidos libres son esterificados por el etanol La segunda etapa aprovechoacute las propiedades
cataliacuteticas del hidroacutexido para realizar la transesterificacioacuten del aceite
En la primera etapa o etapa aacutecida se calentoacute el aceite hasta 65ordmC y se agregoacute 40
del etanol total a utilizarse La agitacioacuten se mantuvo entre 500 y 600 rpm y al cabo de
cinco minutos se agregoacute aacutecido sulfuacuterico (H2SO4) con 95 de pureza en relacioacuten de 1 ml
por litro de aceite a procesar Al finalizar una hora de reaccioacuten se apagoacute el
calentamiento pero se mantuvo la agitacioacuten por una hora maacutes Despueacutes de 8 horas de
decantacioacuten se efectuoacute la segunda etapa o etapa baacutesica donde primero se diluyoacute el
hidroacutexido con el 60 del etanol que no se utilizoacute en la primera etapa El reactor se
mantuvo bajo agitacioacuten entre 500 y 600 rpm a 68ordmC por 2 horas y luego de dejar reposar
por 12 horas adicionales se decantoacute el jaboacuten y la glicerina formados
223 Tercer proceso la desacidificacioacuten directa
La idea central consiste en eliminar los aacutecidos grasos libres bajo forma de jaboacuten y
luego proceder a una transesterificacioacuten catalizada por hidroacutexidos con el aceite restante
Operativamente el proceso consistioacute en preparar una solucioacuten de hidroacutexido (seguacuten la
cantidad que indicoacute la valoracioacuten de aacutecidos grasos libres) con agua destilada (73 veces la
cantidad de hidroacutexido) y se agitoacute hasta que el hidroacutexido se disolvioacute por completo en el
agua destilada La solucioacuten se mezcloacute con el aceite a temperatura ambiente y luego se
dejoacute reposar por 12 horas para que el jaboacuten formado con los aacutecidos grasos libres
decante Despueacutes se procedioacute a la produccioacuten de biodiesel como si fuera una
transesterificacioacuten alcalina con el aceite que quedoacute en la parte superior (aceite
desacidificado)
Para encontrar las condiciones oacuteptimas para la transesterificacioacuten alcalina con
hidroacutexidos se realizaron pruebas con 50 ml de aceite acondicionado y se alternoacute entre el
hidroacutexido de sodio (NaOH) y el hidroacutexido de potasio (KOH) bajo las condiciones
establecidas en la tabla 1
518 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 1Tabla 1Tabla 1Tabla 1 Condiciones para los ensayos a realizarse en la transesterificacioacuten
alcalina
Condicioacuten a determinarCondicioacuten a determinarCondicioacuten a determinarCondicioacuten a determinar Ensayos realizadosEnsayos realizadosEnsayos realizadosEnsayos realizados Paraacutemetro de Paraacutemetro de Paraacutemetro de Paraacutemetro de
referenciareferenciareferenciareferencia
NaOH
Concentraciones de 05 06
07 08 09 1 12 15 y 17
M Tipo y concentracioacuten del Tipo y concentracioacuten del Tipo y concentracioacuten del Tipo y concentracioacuten del
catalizadorcatalizadorcatalizadorcatalizador
KOH Concentraciones de 05 06 y
07 M
Estabilidad de las
fases y la ausencia
de jaboacuten
Tiempo de reaccioacuten Tiempo de reaccioacuten Tiempo de reaccioacuten Tiempo de reaccioacuten 20 40 60 y 90 minutos
Viscosidad y
formacioacuten de
glicerina
Temperatura de reaccioacutenTemperatura de reaccioacutenTemperatura de reaccioacutenTemperatura de reaccioacuten 20 40 y 68 degC Viscosidad
Relacioacuten Relacioacuten Relacioacuten Relacioacuten alcoholaceitealcoholaceitealcoholaceitealcoholaceite 4 5 6 y 9 molmol Viscosidad
Para la esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica se realizoacute pruebas con 50 ml de aceite
acondicionado utilizando hidroacutexido de sodio (NaOH) hidroacutexido de potasio (KOH) y
las condiciones establecidas en la tabla 2
Tabla 2Tabla 2Tabla 2Tabla 2 Condiciones para los ensayos a realizarse en la esterificacioacuten aacutecida ndash
baacutesica
Condicioacuten a determinarCondicioacuten a determinarCondicioacuten a determinarCondicioacuten a determinar Ensayos realizadosEnsayos realizadosEnsayos realizadosEnsayos realizados Paraacutemetro de Paraacutemetro de Paraacutemetro de Paraacutemetro de
referenciareferenciareferenciareferencia
NaOH Concentraciones de 08 1 y 12
M Tipo y concentracioacuten del Tipo y concentracioacuten del Tipo y concentracioacuten del Tipo y concentracioacuten del
catalizadorcatalizadorcatalizadorcatalizador KOH
Concentraciones de 08 1 y 12
M
Estabilidad de las
fases y la ausencia
de jaboacuten
Tiempo de reaccioacuten Tiempo de reaccioacuten Tiempo de reaccioacuten Tiempo de reaccioacuten Ver tabla 3
Viscosidad y
formacioacuten de
glicerina
Temperatura de reaccioacutenTemperatura de reaccioacutenTemperatura de reaccioacutenTemperatura de reaccioacuten 20 40 y 68 degC Viscosidad
Relacioacuten alcoholaceiteRelacioacuten alcoholaceiteRelacioacuten alcoholaceiteRelacioacuten alcoholaceite 4 5 6 y 9 molmol Viscosidad
Tabla 3Tabla 3Tabla 3Tabla 3 Condiciones de tiempo de reaccioacuten para determinar el tiempo oacuteptimo
Ensayo 1Ensayo 1Ensayo 1Ensayo 1 Ensayo 2Ensayo 2Ensayo 2Ensayo 2 Ensayo 3Ensayo 3Ensayo 3Ensayo 3
Etapa aacutecidaEtapa aacutecidaEtapa aacutecidaEtapa aacutecida --- h --- --- h --- --- h ---
Temperatura de 68ordmCTemperatura de 68ordmCTemperatura de 68ordmCTemperatura de 68ordmC 15 20 20
Temperatura ambiente (20ordmC)Temperatura ambiente (20ordmC)Temperatura ambiente (20ordmC)Temperatura ambiente (20ordmC) 10 10 05
Etapa baacutesicaEtapa baacutesicaEtapa baacutesicaEtapa baacutesica 20 30 25
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 519
Por uacuteltimo para la desacidificacioacuten directa con hidroacutexido se realizaron ensayos para
determinar la eficiencia En caso de obtener un valor mayor a 90 se empezariacutea con las
pruebas que se indican en la tabla 1 sino soacutelo serviriacutea como referencia para comparar
con los otros procedimientos la calidad del producto obtenido y los valores del balance
de energiacutea
Una vez establecidas las condiciones oacuteptimas del procedimiento para la produccioacuten
de biodiesel con etanol se realizoacute una comparacioacuten entre la produccioacuten de biodiesel con
etanol y metanol Para la produccioacuten de biodiesel con metanol se utilizoacute la
transesterificacioacuten por catalizador baacutesico propuesta por Knothe [8] y para aquel con
etanol se utilizoacute el mejor procedimiento encontrado
Finalmente para ambos casos se determinoacute la viscosidad (la cual seriacutea el paraacutemetro
de conversioacuten de aceite en biodiesel) con un viscosiacutemetro de tipo bola descendiente Se
obtuvo la densidad con ayuda del picnoacutemetro y el poder caloriacutefico se cuantificoacute con la
bomba calorimeacutetrica con el objetivo de verificar el producto que se habiacutea obtenido
Anaacutelisis de resultados
Para el balance de energiacutea [4] se hizo un recuento de todos los flujos de energiacutea en
la produccioacuten del biodiesel incluyendo los costos energeacuteticos de produccioacuten de los
insumos y su transporte Por tratarse de aceite desechado no se consideroacute el costo
energeacutetico requerido para la produccioacuten del aceite pero siacute se consideroacute el costo
energeacutetico relacionado con la eliminacioacuten de los aceites usados
El caacutelculo de la energiacutea total que el combustible produjo fue determinado
experimentalmente en una bomba calorimeacutetrica y determinada seguacuten la ecuacioacuten [1]
sumsum =+ ssee HmqHm [Ecuacioacuten 1]
La relacioacuten de energiacutea rε se calculoacute con la ecuacioacuten [2]
sumsum
==
ee
ss
Hm
Hm
input
outputr
ε
[Ecuacioacuten 2]
Los flujos que se tomaron en cuenta son
bull Como salida (output) estaacute la energiacutea producida por el biocombustible (su poder
caloriacutefico es decir su calor de reaccioacuten) y la energiacutea economizada del tratamiento
que se realiza al aceite desechado
bull Para los flujos de input se hizo una revisioacuten bibliograacutefica considerando la energiacutea
del gas usado en la recoleccioacuten del aceite la energiacutea del acondicionamiento de la
materia prima la energiacutea de la agitacioacuten del reactor la energiacutea utilizada en la
fabricacioacuten del alcohol y del catalizador la energiacutea del combustible utilizado para
mantener el reactor a una temperatura de reaccioacuten la energiacutea utilizada en la etapa
de recuperacioacuten del alcohol la energiacutea utilizada en la etapa del lavado y la energiacutea
utilizada para la supervisioacuten del proceso
520 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
La cantidad de aceite desechado utilizado se cuantificoacute por medio de la ecuacioacuten
[3]
utilizadaQkQ = [Ecuacioacuten 3]
Donde
Q= Cantidad de aceite desechado
utilizadaQ = Cantidad de aceite utilizado
k = Constante de recuperacioacuten de aceite con valores entre 078 y 075
3 Resultados
31 Acondicionamientos de la materia prima y los insumos
La cantidad filtrada fue de 1311 kg de aceite y se logroacute recuperar 1310 kg
(9992) El contenido de soacutelidos fue de 1040 g (008) En el desgomado se descartoacute
una emulsioacuten que pesoacute 18540 g (141) de los 1310 kg de aceite filtrado
Las peacuterdidas en la operacioacuten de filtrado fueron de 9610 g (075) y la cantidad de
aceite limpio y seco fue de 1282 kg (9777) En total se determinoacute que el 224
fueron las peacuterdidas en las diversas operaciones de acondicionamiento
La densidad del aceite desechado presentoacute un valor de 092 gmL y la viscosidad
un valor promedio de 4904 mm2s
En la destilacioacuten del metanol se trabajoacute a una temperatura de 57ordmC durante 35
horas Al final de la destilacioacuten se recuperoacute 79 mL de metanol anhidro (9999) de los
114 ml con los que se trabajoacute La eficiencia del proceso fue del 9645
Para el caso del etanol se utilizoacute 500 mL de alcohol de grado teacutecnico de 95 de
pureza para la primera destilacioacuten La temperatura de trabajo fue de 71ordm C por 25 horas
Al final de la destilacioacuten se recuperoacute 472 mL (944 de eficiencia) de etanol de 96 de
pureza Luego se agregoacute 125 g de oacutexido de calcio (CaO) y se colocoacute en un reflujo por un
lapso de 6 horas con el objetivo de retirar el agua contenida por el azeotropo agua-
alcohol Por uacuteltimo se realizoacute otra destilacioacuten donde se obtuvo 450 mL (90 de
eficiencia) de etanol con el 996 de pureza
32 Buacutesqueda de las condiciones oacuteptimas y produccioacuten del biodiesel
Seguacuten Pelly [11] para tratar un aceite por transesterificacioacuten eacuteste debe presentar un
valor de pH mayor o igual 26 en la valoracioacuten de aacutecidos grasos libres (AGL) Caso
contrario se deberiacutea utilizar una esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica para la obtencioacuten de
biodiesel El pH del aceite desechado por medio de la valoracioacuten de AGL presentoacute un
resultado de 232
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 521
321 Transesterificacioacuten directa
Como el valor del pH se encontraba cerca al 26 se proboacute la transesterificacioacuten con
hidroacutexido donde primero se buscoacute la concentracioacuten oacuteptima del catalizador con
hidroacutexido de sodio (NaOH) Los valores de 05 a 1 M mostraron coaacutegulos gelatinosos al
finalizar el proceso y los valores de 12 a 17M presentaron formacioacuten de jaboacuten soacutelido
Entonces se dedujo que el NaOH no era un buen catalizador para realizar una
transesterificacioacuten con etanol y por esta razoacuten se cambioacute el catalizador por hidroacutexido de
potasio (KOH)
Las pruebas con KOH no mostraron formacioacuten de coaacutegulos en ninguna de las
concentraciones pero siacute presentaron una pequentildea produccioacuten de glicerina que era
insignificante Sin embargo el producto era jaboacuten liacutequido y no biodiesel Por ende se
encontroacute que este catalizador sirve para la transesterificacioacuten en caso de utilizar etanol
322 Esterificacioacuten aacutecida-baacutesica
Debido a la formacioacuten de jaboacuten se descartoacute la transesterificacioacuten y se empezoacute con
una esterificacioacuten aacutecida-baacutesica de relacioacuten alcoholaceite de 4 y con las condiciones
indicadas anteriormente Al final del proceso se aprecioacute una separacioacuten de tres fases
Se midioacute la viscosidad de la fase superior y de la fase central No se midioacute la
viscosidad de la fase inferior (un volumen de 18 mL) debido a que se comproboacute que era
jaboacuten formado por la presencia de aacutecidos grasos libres del aceite
La fase superior teniacutea un volumen de 15 mL despueacutes de la recuperacioacuten del
alcohol quedoacute en 8 ml y presentoacute una viscosidad de 2503 mm2s que indicoacute que no
era biodiesel La fase central teniacutea un volumen de 47 ml y dio una viscosidad de 3946
mm2s que maacutes pareciacutea ser aceite y no biodiesel
Ya que la esterificacioacuten consiguioacute disminuir la viscosidad no presentaba formacioacuten
de coaacutegulos y la separacioacuten de las fases fue faacutecil se llevoacute a cabo pruebas de variacioacuten de
temperatura tiempo de reaccioacuten y relacioacuten alcohol ndash aceite Ademaacutes se realizoacute una
prueba con hidroacutexido de sodio para ver si funcionariacutea con este nuevo procedimiento
En la prueba de catalizador para el caso del KOH se formaron tres fases (dos
aceitosas y una de jaboacuten) Las fases se recuperaban faacutecilmente y teniacutean un pH entre 6 y
7 La fase superior teniacutea un volumen de 21 mL la fase central 41 mL y la inferior 18
mL(sin recuperar el alcohol)
Para el caso del NaOH se formaron dos fases presentaban un pH de 7 pero no
eran faacuteciles de recuperar porque al realizar un movimiento o al querer vaciarlas a otro
envase estas se empezaban a mezclar
Por tanto el KOH es el catalizador alcalino que muestra mejores resultados cuando
se utiliza etanol en la produccioacuten de biodiesel
Luego se realizoacute el ensayo para determinar la concentracioacuten oacuteptima del catalizador
Se probaron concentraciones de 08 10 y 12 M donde la concentracioacuten que mejor
522 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
neutralizoacute la solucioacuten aacutecida fue de 12 M (pH entre 6 y 7) La concentracioacuten de 1 M
teniacutea un pH de 4 y en su fase jabonosa se formaban pequentildeas estructuras que atraparon
el biodiesel
Para los ensayos de determinacioacuten de la temperatura de reaccioacuten se hicieron
pruebas con las temperaturas de 20 (temperatura ambiente) 40 y 68 ordmC
En el ensayo a temperatura ambiente de 20ordmC se observoacute la presencia de dos fases
La solucioacuten teniacutea un pH de 7 y las fases se recuperaban faacutecilmente La fase superior
presentoacute una viscosidad de 1793 mm2s Despueacutes de dos semanas de sedimentacioacuten la
muestra a temperatura ambiente presentoacute glicerina y jaboacuten en la fase inferior La nueva
viscosidad de la fase superior era de 1419 mm2s
El ensayo a temperatura de 40ordmC mostroacute la formacioacuten de tres fases que eran faacuteciles
de recuperar pero existiacutea mucha peacuterdida debido a que la fase central y jabonosa
presentaba formacioacuten de estructuras lo que la volviacutea maacutes voluminosa
Sin embargo en el ensayo a 68ordmC se formaron tres fases La fase superior de 8 ml
de volumen una intermedia de 64 ml y una inferior (jabonosa) de 8 ml (sin recuperacioacuten
del alcohol) Las viscosidades de la fase superior e intermedia fueron de 449 mm2s y
2054 mm2s respectivamente Las fases se podiacutean recuperar faacutecilmente y el pH era de 6
a 7
En los ensayos de tiempo de reaccioacuten se tomoacute en cuenta la tercera fase (jabonosa)
para determinar cual ensayo era mejor debido a que en esta fase se encontraba tambieacuten
la glicerina y en teoriacutea si se deja reaccionar maacutes tiempo existe mayor formacioacuten de
glicerina
El ensayo 1 a 68 ordmC presentoacute tres fases y teniacutea un pH de 7 La fase jabonosa era de
8 ml proacuteximo al valor teoacuterico de glicerina el cual es 45 mL Los resultados maacutes
aceptables se encontraron en los ensayos 2 y 3 porque existioacute una tercera fase maacutes
compacta en relacioacuten a la del ensayo 1 y teniacutea un volumen de 65 mL Pero el ensayo 3 a
20ordmC mostroacute el mejor resultado debido a que presentoacute una tercera fase donde la
glicerina teniacutea un volumen de 25 mL y se separoacute de la fase jabonosa
Luego se realizoacute ensayos de buacutesqueda de la relacioacuten alcoholaceite En las
relaciones de 6 y 9 no existioacute formacioacuten de glicerina o jaboacuten La relacioacuten de 4 se realizoacute
en el primer ensayo donde se formaron estructuras que atrapaban el biodiesel y con la
relacioacuten de 5 se determinoacute una viscosidad de 2299 mm2s y se obtuvo un poco de
jaboacuten y glicerina Por estos resultados se pudo afirmar que la mejor relacioacuten era la de 5
Por otro lado las relaciones 6 y 9 presentaron dos fases una fase superior y otra
inferior Los valores de la viscosidad en la fase superior eran de 486 mm2s y 424
mm2s pero era muy alcohoacutelica Los datos de viscosidad de la fase inferior fueron de
3589 mm2s y 3395 mm2s
Finalmente se realizoacute ensayos con las condiciones oacuteptimas halladas y despueacutes de 3
diacuteas de decantacioacuten la viscosidad promedio fue de 892 mm2s con una densidad
promedio de 0881 gmL y un poder caloriacutefico de 297869 kJkg La explicacioacuten del
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 523
valor elevado de la viscosidad es por la presencia de hidroacutexidos en las cadenas de esteres
(biodiesel)
Para tener una visioacuten global de los resultados de la esterificacioacuten se presenta la
figura 1 donde se muestra los valores promedio de viscosidad determinados en los
ensayos y el valor de la viscosidad con los puntos oacuteptimos elegidos
Debido a que no se obtuvo un valor de viscosidad (nuestro paraacutemetro de
conversioacuten) del biodiesel dentro de rango (19 ndash 75 mm2s) se intentoacute el uacuteltimo
procedimiento que es el de la desacidificacioacuten directa con hidroacutexido
Determinacion de la temperatura oacuteptima
0
5
10
15
20
25
30
Temp 40ordmC
Temp 20ordmC (24 horas)
Temp 20ordmC (3 diacuteas)
Temp 68ordmC
Vis
co
sid
ad
(m
m2 s
-1)
Figura 1Figura 1Figura 1Figura 1 Se muestran las viscosidades promedio obtenidas en los ensayos de
temperatura establecidos en la tabla 2 donde el punto oacuteptimo es la
inflexioacuten en la curva
524 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Determinacioacuten de la Relacioacuten AlcoholAceite oacuteptima
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Rel alac 4
Rel alac 5
Rel alac 6
Rel alac 9
Vis
co
sid
ad
(mm
2 s
-1)
Figura 2Figura 2Figura 2Figura 2 Se muestran las viscosidades promedio obtenidas en los ensayos de
relacioacuten alcoholaceite establecidos en la tabla 2 donde el punto
oacuteptimo es la relacioacuten alac 5
Determinacioacuten del tiempo de reaccioacuten oacuteptima
000
500
1000
1500
2000
2500
3000
Tiemp R
eac 1
Tiemp R
eac 2
Tiemp R
eac 3
Vis
cosid
ad (m
m2 s
-1)
Figura 3Figura 3Figura 3Figura 3 Se muestran las viscosidades promedio obtenidas en los ensayos de
tiempo oacuteptimo de reaccioacuten establecidos en la tabla 3 donde el punto
oacuteptimo es la inflexioacuten en la curva
323 Desacidificacioacuten directa
En la primera etapa se obtuvo un rendimiento del 775 debido a que se eliminoacute
18 ml de jaboacuten de los 80 ml de aceite con los que se trabajoacute
En la produccioacuten de biodiesel se trabajoacute con 62 mL de aceite (aceite recuperado de
la primera parte) donde se determinoacute que existiacutean dos fases una inferior con glicerina
(aproximadamente 15 mL de glicerina) y una superior de 62 mL de volumen que
pareciacutea ser biodiesel
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 525
Entonces se recuperoacute el alcohol donde se obtuvo 10 mL de etanol y 52 mL de
biodiesel con un rendimiento del 838 y el rendimiento global del proceso fue del
806 La viscosidad de la fase superior fue de 1266 mm2s la densidad de 0874 gml
y un poder caloriacutefico de 2857292 kJkg Tambieacuten se preparoacute biodiesel con metanol
para fines de comparacioacuten Los valores brutos obtenidos en la elaboracioacuten de biodiesel
con metanol fueron de 16 mL de glicerina y 109 mL de biodiesel Para la recuperacioacuten
del metanol se instaloacute un sistema de destilado De la fase de glicerina se consiguioacute en
promedio 46 mL de metanol y 114 mL de la glicerina La glicerina teoacuterica era de 1233
mL Esto significa un rendimiento promedio del 9245 y de la fase de esteres se
obtuvo en promedio 44 mL de metanol y 1046 mL de biodiesel sin lavar En total se
obtuvo 9 mL de metanol recuperado de los 125 mL teoacutericos lo que significa un
rendimiento de recuperacioacuten global del 72
Por uacuteltimo se realizoacute el lavado del biodiesel con 20 mL de agua destilada Al final
del lavado se obtuvo una peacuterdida en promedio de 46 mL (emulsioacuten que fue retirada
con el agua de lavado) y 1001 mL de biodiesel Si en teoriacutea se deberiacutea producir 1038
mL de biodiesel el rendimiento promedio del proceso fue del 9643 Entre las
propiedades del biodiesel producido con metanol se determinoacute una densidad de 08993
gmL a 15ordmC la viscosidad con un valor promedio de 572 mm2s a 40ordm C y el poder
caloriacutefico con un valor de 340906 kJkg
4 Anaacutelisis y discusioacuten de resultados
La tabla 4 muestra los flujos de energiacutea con sus respectivos costos energeacuteticos que
fueron detectados para el caso de la produccioacuten con metanol y la tabla 5 la energiacutea
producida por el biodiesel y la energiacutea usada en el tratamiento de los aceites desechados
con metanol
En las energiacuteas de entrada (input) que se muestran en la tabla 4 se tiene el
transporte que es el valor de la cantidad de energiacutea que se utiliza para producir diesel
basado en Pimentel [12] y la distancia fue determinada suponiendo una recoleccioacuten de la
materia prima de los locales que podriacutean proveer de aceite usado
En el acondicionamiento se tiene la operacioacuten de filtrado donde se tomoacute en cuenta
la energiacutea que un ser humano necesitariacutea para hacer dicha actividad Seguacuten Guyton [5]
seriacutea un valor de 6000 caldiacutea que es la energiacutea que un ser humano gasta cuando realiza
esfuerzos fiacutesicos Del mismo autor se consultoacute la energiacutea de supervisioacuten humana dando
un valor de 2000 caldiacutea en caso de que un ser humano tenga un trabajo casi
sedentario Estos valores se corroboraron con los valores de Pimentel [12]
Sheehan et al [13] diferenciaron entre tener una energiacutea eleacutectrica para la agitacioacuten y
otra para calentar el reactor asiacute que el valor para la agitacioacuten era de 104004 kJh y para
calentar era de 144000 kJh Esta diferencia tambieacuten se tomoacute en cuenta para este
estudio donde la energiacutea de la operacioacuten de secado (en el acondicionamiento) y la
energiacutea para mantener el reactor a una cierta temperatura tomaron un valor de 144000
kJh
526 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
En cambio para la operacioacuten de desgomado (en el acondicionamiento) al igual que
el de agitacioacuten y el lavado en el proceso tomoacute un valor de 104004 kJh y se consideroacute
como si soacutelo fuera una maacutequina que proporcionaba agitacioacuten para que exista un buena
mezcla
La energiacutea para producir un litro de metanol y un kilogramo de hidroacutexido de sodio
se basaron en Pimentel [12] dando un valor de 68000 kcall para el metanol y 281000
kcalkg para el hidroacutexido valores que se corroboraron con Sheehan [13]
En la energiacutea de salida (output) para el biodiesel se usoacute el valor de 3409060 kJkg
que es el poder caloriacutefico que se determinoacute en el laboratorio y para la energiacutea que
costariacutea tratar el aceite desechado con bioreactores se tomoacute un valor de 144000 kJh
basado en Garciacutea [3]
La energiacutea neta que el biodiesel entrega es de 3300880 kJ que es la diferencia entre
el output y el input (ver expresioacuten 1 en la metodologiacutea) y la relacioacuten de energiacutea es de
711 (ver expresioacuten 2 en la metodologiacutea) Seguacuten Donato [1] este valor es real debido a
que no se ha considerado la energiacutea (input) de la produccioacuten del cultivo porque la
materia prima es el desecho de los restaurantes pero los mismos autores establecieron
que si se tomara en cuenta el cultivo la relacioacuten de energiacutea estariacutea entre 4 y 13
Tabla 4Tabla 4Tabla 4Tabla 4 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con metanol
InputInputInputInput
ValorValorValorValor
UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
CantidadCantidadCantidadCantidad
usadausadausadausada
UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
EnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacutea
totaltotaltotaltotal
Tipo deTipo deTipo deTipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Transporte
0831
kcalkm
3500a
km
--- kJ --
-
12155
Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol
(metanol) 680005 kcalL 025e L 71128
Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(NaOH) 2810006 kcalkg 350f g 4115
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 100g h 104040 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
de 58 ordmC
1440008 kJh 100h h 144000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten
humana 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 540215
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 527
1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al
2005 5 Pimentel y Patzek 2005 6 Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Sheehan et
al 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el
vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo
calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten f
Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de
investigacioacuten h Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el
trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo soacutelo el control de temperatura y tiempo
Tabla 5Tabla 5Tabla 5Tabla 5 Energiacutea generada por el biodiesel producido con metanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total Tipo de energiacuteaTipo de energiacuteaTipo de energiacuteaTipo de energiacutea
Biodiesel
340900011
kJkg
100k
kg
--- kJ ---
3409060
Poder caloriacutefico
Aceite usado 14400012 kJh 300l h 432000 Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3841060
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garcia y Garcia 2006
kProduccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
La tabla 6 muestra los flujos de energiacutea con sus respectivos costos energeacuteticos que
fueron detectados para el caso de la produccioacuten con etanol utilizando una esterificacioacuten
aacutecida ndash baacutesica La tabla 7 presenta la energiacutea producida por el biodiesel y la energiacutea usada
en el tratamiento de los aceites desechados
Soacutelo se aclararaacuten los costos de energiacutea de los flujos de etanol y el hidroacutexido de
potasio debido a que los valores de los demaacutes flujos ya se determinaron anteriormente
Para conseguir etanol 996 puro se necesitoacute 34000 kcalL (para producir un litro de
etanol es necesario 33100 kcalL y convertir el etanol de 950 a 996 de pureza
requiere de 90 kcalL) y para producir un kilogramo de hidroacutexido de potasio es
necesario 326000 kcalkg ambos valores se basaron en Pimentel [12] y se confirmaron
con los valores de Sheehan [13]
La energiacutea neta que se obtuvo del biodiesel producido por esterificacioacuten con etanol
fue de 2841598 kJ (diferencia entre el output y el input) y la relacioacuten de energiacutea fue de
600 Este valor es menor en relacioacuten al valor con la produccioacuten de metanol por que se
necesita mayores tiempos de reaccioacuten
528 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 6Tabla 6Tabla 6Tabla 6 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con etanol mediante el
procedimiento de esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica
InputInputInputInput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
EnEnEnEnergiacuteaergiacuteaergiacuteaergiacutea
Transporte 0831 kcalkm 3500a km
--- kJ ---
12155 Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol (Etanol) 340005 kcalL 061e L 86093 Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(KOH) 3260006 kcalkg 440f g 6002
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 300g h 312120 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
ambiente
0008 kJh 000h h 000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 569127
1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al 2005 5 Pimentel y Patzek 2005 y tomando en cuenta la purificacioacuten hasta el 956 6Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Pelly 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten f Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten h No se necesitaba temperatura para la agitacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo soacutelo el control de temperatura y tiempo
Tabla 7Tabla 7Tabla 7Tabla 7 Energiacutea generada por el biodiesel producido con etanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Biodiesel
Aceite usado
297869011
14400012
kJkg
kJh
100k
300l
kg
h
2978690
432000
Poder
caloriacutefico
Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3410690
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garcia y Garcia 2006 k Produccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 529
La tabla 8 muestra los flujos de energiacutea con sus respectivos costos energeacuteticos que
se detectaron para el caso de la produccioacuten con etanol si se usa una desacidificacioacuten y la
tabla 9 presenta la energiacutea producida por el biodiesel y la energiacutea usada en el tratamiento
de los aceites desechados
Tabla 8Tabla 8Tabla 8Tabla 8 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con etanol mediante el
procedimiento de desacidificacioacuten
InputInputInputInput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Energiacutea Energiacutea Energiacutea Energiacutea
totaltotaltotaltotal
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
EnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacutea
Transporte
0831
kcalkm
3500a
km
--- kJ ---
12155
Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol
(Etanol) 340005 kcalL 061e L 86093
Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(KOH) 3260006 kcalkg 440f g 6002
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 100g h 104040 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
de 68 ordmC
1440008 kJh 100h h 144000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 557067 1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al 2005 5 Pimentel y Patzek 2005 y tomando encuenta la purificacioacuten hasta el 956 6Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Pelly 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten fCantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten h No se necesitaba temperatura para la agitacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo solo el control de temperatura y tiempo
Finalmente la energiacutea neta que se obtuvo del biodiesel producido por
desacidificacioacuten con etanol fue de 2732260 kJ (diferencia entre el output y el input) y la
relacioacuten de energiacutea es de 590
El anaacutelisis de costos se realizoacute reescalando de nivel experimental a una produccioacuten
de 1000 litros En la tabla 10 se encuentra el precio para producir biodiesel con metanol
y en la tabla 11 aquel precio de producir biodiesel con etanol
530 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 9Tabla 9Tabla 9Tabla 9 Energiacutea generada por el biodiesel producido con etanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea toEnergiacutea toEnergiacutea toEnergiacutea totaltaltaltal
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Biodiesel
Aceite usado
285729211
14400012
kJkg
KJh
100k
300l
kg
h
2857292
432000
Poder
caloriacutefico
Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3257292kJ
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garciacutea y Garciacutea 2006 k Produccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
Los precios de los reactivos a grado teacutecnico fueron un barril de 160 L de etanol a
1100 Bs un barril de 160 L de metanol a 11200 Bs una bolsa de 52 kg de NaOH a
3120 Bs y una bolsa de 52 kg de KOH a 4680 Bs Estos precios se obtuvieron de dos
empresas locales siendo estos los mismos en ambas empresas El precio del aceite se
consiguioacute en el restaurante Frankffurt
Por uacuteltimo los precios de electricidad y agua se obtuvieron de la empresa ELFEC y
SEMAPA respectivamente y el costo del gas natural vehicular se lo sacoacute de la paacutegina
web de la superintendencia de hidrocarburos
Al final se determinoacute que a nivel experimental el costo de un litro de biodiesel
producido con metanol es de 2007 Bsl y producido con etanol de 475 Bsl La
principal diferencia se debe al costo de los alcoholes ya que Bolivia produce etanol es
maacutes barato mientras que el metanol es importado
Tabla 10Tabla 10Tabla 10Tabla 10 Costo de producir biodiesel con metanol
InsumoInsumoInsumoInsumo CantidadCantidadCantidadCantidad UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
unitariounitariounitariounitario
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades PrecPrecPrecPrecio totalio totalio totalio total
-- Bs --
Metanol 1 L 7000 025 L 1764
NaOH 1 kg 6000 350 g 021
Aceite 1 L 050 100 L 050
Costos de
Agua
1
m3
565
40000 mL
023
Electricidad 1 kWh 065 200 kWh 131
Gas (GNV) 1 m3 166 025 m3 041
Costos tCostos tCostos tCostos totalesotalesotalesotales 2007
Precio en centavos Fuente En base a consultas de precio en empresas locales
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 531
Tabla 11Tabla 11Tabla 11Tabla 11 Costos de producir biodiesel con etanol
InsumoInsumoInsumoInsumo CantidadCantidadCantidadCantidad UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
unitariounitariounitariounitario Cantidad usadaCantidad usadaCantidad usadaCantidad usada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
totaltotaltotaltotal
Etanol
1
L
700
030 L
- Bs -
205
KOH 1 kg 9000 440 g 039
Aceite 1 L 050 100 L 050
H2SO4 1 L 7500 100 mL 007
Costos de
Agua 1 m3 565 40000 mL 023
Electricidad 1 kWh 065 200 kWh 131
Gas (GNV) 1 m3 166 025 m3 041
Costos totalesCostos totalesCostos totalesCostos totales 475
Precio en centavos
Fuente En base a consultas de precio en empresas locales
A nivel regional los paiacuteses que registran el precio del diesel maacutes bajo son Bolivia
372 Bsl Ecuador a 255 Bsl (036 $l) y Venezuela a 035 Bsl (005 $l) gracias a
que el Estado entrega importantes subsidios a los combustibles y en los uacuteltimos antildeos ha
mantenido el precio constante [9]
En el caso particular de Bolivia cada antildeo la autoridad competente desembolsa
entre 200 y 230 millones de doacutelares en subsidios para la industria manteniendo el precio
interno del petroacuteleo por debajo de los 30 doacutelaresbarril [9]
Sin embargo si Bolivia produce biodiesel tendriacutea un ahorro de 18 millones de
doacutelaresantildeo lo que equivale al 816 del dinero necesario para sustituir la importacioacuten
ademaacutes de la ventaja ambiental de tratar aceites desechados y generar energiacutea uacutetil
Por uacuteltimo la tabla 12 muestra los restaurantes encuestados y la cantidad de aceite
que utilizan por semana
En total se consume 9840 L de aceite por mes Seguacuten Fangrui [2] se producen
cerca de 25 de peacuterdidas se deben al filtrado del aceite entonces la cantidad desechada
por mes seria de 7380 L
La cantidad de aceite desechado (7380 L por mes) es un valor que resulta
interesante para una empresa que brinda transporte provincial porque si suponemos
que un vehiacuteculo necesita cerca de 400 L por mes se podriacutea mantener cerca de 18
vehiacuteculos funcionando con biodiesel puro (B100) pero si se utiliza B20 el
biocombustible disponible seriacutea de 36900 L por mes pudiendo hacer funcionar cerca
de 92 vehiacuteculos
532 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 12Tabla 12Tabla 12Tabla 12 Cantidad de aceite utilizado en los diversos restaurantes
encuestados
RestauranteRestauranteRestauranteRestaurante CantidadCantidadCantidadCantidad
Dumbo
-- Lsem --
80
Globos 80
Frankffurt 80
Burger King 80
Pollos Panchitas 840
Suacuteper Pollo 210
Pollos Choco 840
Pollo loco 210
La Chacha 40
2460
Adicionalmente estos vehiacuteculos tendriacutean beneficios como mejor lubricacioacuten en el
motor una mayor independencia del combustible foacutesil (diesel) y ambientalmente se
disminuiriacutea la contaminacioacuten de material particulado de dioacutexido de carbono y se
eliminariacutea por completo los oacutexidos de azufre en las carreteras de esta forma afectariacutea en
menor proporcioacuten a los ecosistemas cercanos al camino
5 Conclusiones
De los tres procedimientos probados el que presentoacute mejores resultados al utilizar
etanol como alcohol del proceso fue la esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica bajo las siguientes
condiciones
Para la parte aacutecida se debe conservar una temperatura ambiente de 20ordmC utilizar 1
mL de aacutecido sulfuacuterico con 15125 mL de etanol por cada litro de aceite y mantener a una
velocidad de agitacioacuten entre 500 y 600 rpm durante 3 horas
En la parte baacutesica la solucioacuten A debe ser preparada con 108 g de KOH (hidroacutexido
de potasio) diluidos en 15125 mL de etanol (relacioacuten alcoholaceite de 5 a 1) Se debe
seguir con la temperatura de la parte aacutecida (20ordmC) La velocidad de agitacioacuten se debe
mantener entre 500 y 600 rpm durante 15 horas Por uacuteltimo la mezcla se debe dejar
reposar por 2 semanas
Los valores del balance de energiacutea fueron para la produccioacuten con metanol la
cantidad de energiacutea entregada por el biodiesel fue de 3300880 kJkg y la relacioacuten de
energiacutea es de rε = 711 Para la produccioacuten con etanol cuando se utilizoacute esterificacioacuten
aacutecida ndash baacutesica la energiacutea entregada fue de 2841598 kJkg y la relacioacuten fue de rε = 600 y
para la desacidificacioacuten directa la energiacutea entregada fue de 2732260 kJkg y la relacioacuten
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 533
rε = 590 Lo que determinoacute que en todos los casos sea una actividad energeacuteticamente
viable y se puede considerar el biodiesel asiacute producido un combustible renovable
La produccioacuten de biodiesel seriacutea una interesante propuesta para el sector del
transporte debido a que los principales restaurantes de pollo frito y hamburguesas
desechan una cantidad de 7380 L de aceite por mes que en la mayoriacutea de los casos soacutelo
se vierte a alguacuten lugar sin realizar un tratamiento previo
Seriacutea interesante poder utilizar el biodiesel en Cochabamba porque nos ayudariacutea a
controlar la cantidad de material particulado de la ciudad debido a la reduccioacuten de
emisiones de combustioacuten en motorizados y a revalorizar los aceites desechados
generando una energiacutea mecaacutenica uacutetil
En relacioacuten a los costos la fabricacioacuten de biodiesel no es viable porque si se utiliza
metanol el precio seriacutea de 2007 BsL y con etanol seriacutea de 475 BsL pero si se
produce biodiesel Bolivia tendriacutea un ahorro de 18 millones de doacutelaresantildeo lo que
equivale al 816 del dinero necesario para suplir la importacioacuten
Finalmente si se mira el futuro energeacutetico con optimismo puede decirse que a
medida que las formas tradicionales de generar energiacutea (energiacutea foacutesil que en mayor o
menor grado son contaminantes de la bioacutesfera) se agoten y sus precios se eleven llegaraacute
un momento en que las energiacuteas no tradicionales (energiacutea solar energiacutea de biomasa
energiacutea eoacutelica y otras) hoy costosas podraacuten competir econoacutemicamente con las
tradicionales
Sin embargo el biodiesel no es una solucioacuten al problema energeacutetico por siacute solo La
cuestioacuten de fondo no es soacutelo buscar un reemplazo para el petroacuteleo sino tratar de
reducir el consumo energeacutetico y mejorar la eficiencia energeacutetica y esto requiere un
cambio de haacutebitos y de tecnologiacutea El biodiesel puede ser soacutelo una solucioacuten parcial y
quizaacutes temporal Ademaacutes su produccioacuten y uso auacuten tienen barreras sociales ambientales
teacutecnicas y poliacuteticas que se debe superar
Referencias
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ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 517
221 Primer proceso la transesterificacioacuten directa
La idea central en este proceso es que una cantidad cataliacutetica de hidroacutexido puede
favorecer la reaccioacuten de transesterificacioacuten del aceite Operativamente consistioacute en
preparar una solucioacuten diluida de hidroacutexido en etanol (preveyendo una relacioacuten de
etanol - aceite de 41) La solucioacuten se mezcloacute con el aceite y se elevoacute la temperatura a
68ordmC durante una hora bajo agitacioacuten comprendida entre 500 y 600 rpm Luego de dejar
decantar por 12 horas para separar el biodiesel y la glicerina se procedioacute a la
recuperacioacuten de etanol y al lavado del biodiesel
222 Segundo proceso la esterificacioacuten acida-baacutesica
Este proceso consistioacute en 2 etapas La primera fue una etapa aacutecida en la cuaacutel los
aacutecidos libres son esterificados por el etanol La segunda etapa aprovechoacute las propiedades
cataliacuteticas del hidroacutexido para realizar la transesterificacioacuten del aceite
En la primera etapa o etapa aacutecida se calentoacute el aceite hasta 65ordmC y se agregoacute 40
del etanol total a utilizarse La agitacioacuten se mantuvo entre 500 y 600 rpm y al cabo de
cinco minutos se agregoacute aacutecido sulfuacuterico (H2SO4) con 95 de pureza en relacioacuten de 1 ml
por litro de aceite a procesar Al finalizar una hora de reaccioacuten se apagoacute el
calentamiento pero se mantuvo la agitacioacuten por una hora maacutes Despueacutes de 8 horas de
decantacioacuten se efectuoacute la segunda etapa o etapa baacutesica donde primero se diluyoacute el
hidroacutexido con el 60 del etanol que no se utilizoacute en la primera etapa El reactor se
mantuvo bajo agitacioacuten entre 500 y 600 rpm a 68ordmC por 2 horas y luego de dejar reposar
por 12 horas adicionales se decantoacute el jaboacuten y la glicerina formados
223 Tercer proceso la desacidificacioacuten directa
La idea central consiste en eliminar los aacutecidos grasos libres bajo forma de jaboacuten y
luego proceder a una transesterificacioacuten catalizada por hidroacutexidos con el aceite restante
Operativamente el proceso consistioacute en preparar una solucioacuten de hidroacutexido (seguacuten la
cantidad que indicoacute la valoracioacuten de aacutecidos grasos libres) con agua destilada (73 veces la
cantidad de hidroacutexido) y se agitoacute hasta que el hidroacutexido se disolvioacute por completo en el
agua destilada La solucioacuten se mezcloacute con el aceite a temperatura ambiente y luego se
dejoacute reposar por 12 horas para que el jaboacuten formado con los aacutecidos grasos libres
decante Despueacutes se procedioacute a la produccioacuten de biodiesel como si fuera una
transesterificacioacuten alcalina con el aceite que quedoacute en la parte superior (aceite
desacidificado)
Para encontrar las condiciones oacuteptimas para la transesterificacioacuten alcalina con
hidroacutexidos se realizaron pruebas con 50 ml de aceite acondicionado y se alternoacute entre el
hidroacutexido de sodio (NaOH) y el hidroacutexido de potasio (KOH) bajo las condiciones
establecidas en la tabla 1
518 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 1Tabla 1Tabla 1Tabla 1 Condiciones para los ensayos a realizarse en la transesterificacioacuten
alcalina
Condicioacuten a determinarCondicioacuten a determinarCondicioacuten a determinarCondicioacuten a determinar Ensayos realizadosEnsayos realizadosEnsayos realizadosEnsayos realizados Paraacutemetro de Paraacutemetro de Paraacutemetro de Paraacutemetro de
referenciareferenciareferenciareferencia
NaOH
Concentraciones de 05 06
07 08 09 1 12 15 y 17
M Tipo y concentracioacuten del Tipo y concentracioacuten del Tipo y concentracioacuten del Tipo y concentracioacuten del
catalizadorcatalizadorcatalizadorcatalizador
KOH Concentraciones de 05 06 y
07 M
Estabilidad de las
fases y la ausencia
de jaboacuten
Tiempo de reaccioacuten Tiempo de reaccioacuten Tiempo de reaccioacuten Tiempo de reaccioacuten 20 40 60 y 90 minutos
Viscosidad y
formacioacuten de
glicerina
Temperatura de reaccioacutenTemperatura de reaccioacutenTemperatura de reaccioacutenTemperatura de reaccioacuten 20 40 y 68 degC Viscosidad
Relacioacuten Relacioacuten Relacioacuten Relacioacuten alcoholaceitealcoholaceitealcoholaceitealcoholaceite 4 5 6 y 9 molmol Viscosidad
Para la esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica se realizoacute pruebas con 50 ml de aceite
acondicionado utilizando hidroacutexido de sodio (NaOH) hidroacutexido de potasio (KOH) y
las condiciones establecidas en la tabla 2
Tabla 2Tabla 2Tabla 2Tabla 2 Condiciones para los ensayos a realizarse en la esterificacioacuten aacutecida ndash
baacutesica
Condicioacuten a determinarCondicioacuten a determinarCondicioacuten a determinarCondicioacuten a determinar Ensayos realizadosEnsayos realizadosEnsayos realizadosEnsayos realizados Paraacutemetro de Paraacutemetro de Paraacutemetro de Paraacutemetro de
referenciareferenciareferenciareferencia
NaOH Concentraciones de 08 1 y 12
M Tipo y concentracioacuten del Tipo y concentracioacuten del Tipo y concentracioacuten del Tipo y concentracioacuten del
catalizadorcatalizadorcatalizadorcatalizador KOH
Concentraciones de 08 1 y 12
M
Estabilidad de las
fases y la ausencia
de jaboacuten
Tiempo de reaccioacuten Tiempo de reaccioacuten Tiempo de reaccioacuten Tiempo de reaccioacuten Ver tabla 3
Viscosidad y
formacioacuten de
glicerina
Temperatura de reaccioacutenTemperatura de reaccioacutenTemperatura de reaccioacutenTemperatura de reaccioacuten 20 40 y 68 degC Viscosidad
Relacioacuten alcoholaceiteRelacioacuten alcoholaceiteRelacioacuten alcoholaceiteRelacioacuten alcoholaceite 4 5 6 y 9 molmol Viscosidad
Tabla 3Tabla 3Tabla 3Tabla 3 Condiciones de tiempo de reaccioacuten para determinar el tiempo oacuteptimo
Ensayo 1Ensayo 1Ensayo 1Ensayo 1 Ensayo 2Ensayo 2Ensayo 2Ensayo 2 Ensayo 3Ensayo 3Ensayo 3Ensayo 3
Etapa aacutecidaEtapa aacutecidaEtapa aacutecidaEtapa aacutecida --- h --- --- h --- --- h ---
Temperatura de 68ordmCTemperatura de 68ordmCTemperatura de 68ordmCTemperatura de 68ordmC 15 20 20
Temperatura ambiente (20ordmC)Temperatura ambiente (20ordmC)Temperatura ambiente (20ordmC)Temperatura ambiente (20ordmC) 10 10 05
Etapa baacutesicaEtapa baacutesicaEtapa baacutesicaEtapa baacutesica 20 30 25
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 519
Por uacuteltimo para la desacidificacioacuten directa con hidroacutexido se realizaron ensayos para
determinar la eficiencia En caso de obtener un valor mayor a 90 se empezariacutea con las
pruebas que se indican en la tabla 1 sino soacutelo serviriacutea como referencia para comparar
con los otros procedimientos la calidad del producto obtenido y los valores del balance
de energiacutea
Una vez establecidas las condiciones oacuteptimas del procedimiento para la produccioacuten
de biodiesel con etanol se realizoacute una comparacioacuten entre la produccioacuten de biodiesel con
etanol y metanol Para la produccioacuten de biodiesel con metanol se utilizoacute la
transesterificacioacuten por catalizador baacutesico propuesta por Knothe [8] y para aquel con
etanol se utilizoacute el mejor procedimiento encontrado
Finalmente para ambos casos se determinoacute la viscosidad (la cual seriacutea el paraacutemetro
de conversioacuten de aceite en biodiesel) con un viscosiacutemetro de tipo bola descendiente Se
obtuvo la densidad con ayuda del picnoacutemetro y el poder caloriacutefico se cuantificoacute con la
bomba calorimeacutetrica con el objetivo de verificar el producto que se habiacutea obtenido
Anaacutelisis de resultados
Para el balance de energiacutea [4] se hizo un recuento de todos los flujos de energiacutea en
la produccioacuten del biodiesel incluyendo los costos energeacuteticos de produccioacuten de los
insumos y su transporte Por tratarse de aceite desechado no se consideroacute el costo
energeacutetico requerido para la produccioacuten del aceite pero siacute se consideroacute el costo
energeacutetico relacionado con la eliminacioacuten de los aceites usados
El caacutelculo de la energiacutea total que el combustible produjo fue determinado
experimentalmente en una bomba calorimeacutetrica y determinada seguacuten la ecuacioacuten [1]
sumsum =+ ssee HmqHm [Ecuacioacuten 1]
La relacioacuten de energiacutea rε se calculoacute con la ecuacioacuten [2]
sumsum
==
ee
ss
Hm
Hm
input
outputr
ε
[Ecuacioacuten 2]
Los flujos que se tomaron en cuenta son
bull Como salida (output) estaacute la energiacutea producida por el biocombustible (su poder
caloriacutefico es decir su calor de reaccioacuten) y la energiacutea economizada del tratamiento
que se realiza al aceite desechado
bull Para los flujos de input se hizo una revisioacuten bibliograacutefica considerando la energiacutea
del gas usado en la recoleccioacuten del aceite la energiacutea del acondicionamiento de la
materia prima la energiacutea de la agitacioacuten del reactor la energiacutea utilizada en la
fabricacioacuten del alcohol y del catalizador la energiacutea del combustible utilizado para
mantener el reactor a una temperatura de reaccioacuten la energiacutea utilizada en la etapa
de recuperacioacuten del alcohol la energiacutea utilizada en la etapa del lavado y la energiacutea
utilizada para la supervisioacuten del proceso
520 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
La cantidad de aceite desechado utilizado se cuantificoacute por medio de la ecuacioacuten
[3]
utilizadaQkQ = [Ecuacioacuten 3]
Donde
Q= Cantidad de aceite desechado
utilizadaQ = Cantidad de aceite utilizado
k = Constante de recuperacioacuten de aceite con valores entre 078 y 075
3 Resultados
31 Acondicionamientos de la materia prima y los insumos
La cantidad filtrada fue de 1311 kg de aceite y se logroacute recuperar 1310 kg
(9992) El contenido de soacutelidos fue de 1040 g (008) En el desgomado se descartoacute
una emulsioacuten que pesoacute 18540 g (141) de los 1310 kg de aceite filtrado
Las peacuterdidas en la operacioacuten de filtrado fueron de 9610 g (075) y la cantidad de
aceite limpio y seco fue de 1282 kg (9777) En total se determinoacute que el 224
fueron las peacuterdidas en las diversas operaciones de acondicionamiento
La densidad del aceite desechado presentoacute un valor de 092 gmL y la viscosidad
un valor promedio de 4904 mm2s
En la destilacioacuten del metanol se trabajoacute a una temperatura de 57ordmC durante 35
horas Al final de la destilacioacuten se recuperoacute 79 mL de metanol anhidro (9999) de los
114 ml con los que se trabajoacute La eficiencia del proceso fue del 9645
Para el caso del etanol se utilizoacute 500 mL de alcohol de grado teacutecnico de 95 de
pureza para la primera destilacioacuten La temperatura de trabajo fue de 71ordm C por 25 horas
Al final de la destilacioacuten se recuperoacute 472 mL (944 de eficiencia) de etanol de 96 de
pureza Luego se agregoacute 125 g de oacutexido de calcio (CaO) y se colocoacute en un reflujo por un
lapso de 6 horas con el objetivo de retirar el agua contenida por el azeotropo agua-
alcohol Por uacuteltimo se realizoacute otra destilacioacuten donde se obtuvo 450 mL (90 de
eficiencia) de etanol con el 996 de pureza
32 Buacutesqueda de las condiciones oacuteptimas y produccioacuten del biodiesel
Seguacuten Pelly [11] para tratar un aceite por transesterificacioacuten eacuteste debe presentar un
valor de pH mayor o igual 26 en la valoracioacuten de aacutecidos grasos libres (AGL) Caso
contrario se deberiacutea utilizar una esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica para la obtencioacuten de
biodiesel El pH del aceite desechado por medio de la valoracioacuten de AGL presentoacute un
resultado de 232
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 521
321 Transesterificacioacuten directa
Como el valor del pH se encontraba cerca al 26 se proboacute la transesterificacioacuten con
hidroacutexido donde primero se buscoacute la concentracioacuten oacuteptima del catalizador con
hidroacutexido de sodio (NaOH) Los valores de 05 a 1 M mostraron coaacutegulos gelatinosos al
finalizar el proceso y los valores de 12 a 17M presentaron formacioacuten de jaboacuten soacutelido
Entonces se dedujo que el NaOH no era un buen catalizador para realizar una
transesterificacioacuten con etanol y por esta razoacuten se cambioacute el catalizador por hidroacutexido de
potasio (KOH)
Las pruebas con KOH no mostraron formacioacuten de coaacutegulos en ninguna de las
concentraciones pero siacute presentaron una pequentildea produccioacuten de glicerina que era
insignificante Sin embargo el producto era jaboacuten liacutequido y no biodiesel Por ende se
encontroacute que este catalizador sirve para la transesterificacioacuten en caso de utilizar etanol
322 Esterificacioacuten aacutecida-baacutesica
Debido a la formacioacuten de jaboacuten se descartoacute la transesterificacioacuten y se empezoacute con
una esterificacioacuten aacutecida-baacutesica de relacioacuten alcoholaceite de 4 y con las condiciones
indicadas anteriormente Al final del proceso se aprecioacute una separacioacuten de tres fases
Se midioacute la viscosidad de la fase superior y de la fase central No se midioacute la
viscosidad de la fase inferior (un volumen de 18 mL) debido a que se comproboacute que era
jaboacuten formado por la presencia de aacutecidos grasos libres del aceite
La fase superior teniacutea un volumen de 15 mL despueacutes de la recuperacioacuten del
alcohol quedoacute en 8 ml y presentoacute una viscosidad de 2503 mm2s que indicoacute que no
era biodiesel La fase central teniacutea un volumen de 47 ml y dio una viscosidad de 3946
mm2s que maacutes pareciacutea ser aceite y no biodiesel
Ya que la esterificacioacuten consiguioacute disminuir la viscosidad no presentaba formacioacuten
de coaacutegulos y la separacioacuten de las fases fue faacutecil se llevoacute a cabo pruebas de variacioacuten de
temperatura tiempo de reaccioacuten y relacioacuten alcohol ndash aceite Ademaacutes se realizoacute una
prueba con hidroacutexido de sodio para ver si funcionariacutea con este nuevo procedimiento
En la prueba de catalizador para el caso del KOH se formaron tres fases (dos
aceitosas y una de jaboacuten) Las fases se recuperaban faacutecilmente y teniacutean un pH entre 6 y
7 La fase superior teniacutea un volumen de 21 mL la fase central 41 mL y la inferior 18
mL(sin recuperar el alcohol)
Para el caso del NaOH se formaron dos fases presentaban un pH de 7 pero no
eran faacuteciles de recuperar porque al realizar un movimiento o al querer vaciarlas a otro
envase estas se empezaban a mezclar
Por tanto el KOH es el catalizador alcalino que muestra mejores resultados cuando
se utiliza etanol en la produccioacuten de biodiesel
Luego se realizoacute el ensayo para determinar la concentracioacuten oacuteptima del catalizador
Se probaron concentraciones de 08 10 y 12 M donde la concentracioacuten que mejor
522 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
neutralizoacute la solucioacuten aacutecida fue de 12 M (pH entre 6 y 7) La concentracioacuten de 1 M
teniacutea un pH de 4 y en su fase jabonosa se formaban pequentildeas estructuras que atraparon
el biodiesel
Para los ensayos de determinacioacuten de la temperatura de reaccioacuten se hicieron
pruebas con las temperaturas de 20 (temperatura ambiente) 40 y 68 ordmC
En el ensayo a temperatura ambiente de 20ordmC se observoacute la presencia de dos fases
La solucioacuten teniacutea un pH de 7 y las fases se recuperaban faacutecilmente La fase superior
presentoacute una viscosidad de 1793 mm2s Despueacutes de dos semanas de sedimentacioacuten la
muestra a temperatura ambiente presentoacute glicerina y jaboacuten en la fase inferior La nueva
viscosidad de la fase superior era de 1419 mm2s
El ensayo a temperatura de 40ordmC mostroacute la formacioacuten de tres fases que eran faacuteciles
de recuperar pero existiacutea mucha peacuterdida debido a que la fase central y jabonosa
presentaba formacioacuten de estructuras lo que la volviacutea maacutes voluminosa
Sin embargo en el ensayo a 68ordmC se formaron tres fases La fase superior de 8 ml
de volumen una intermedia de 64 ml y una inferior (jabonosa) de 8 ml (sin recuperacioacuten
del alcohol) Las viscosidades de la fase superior e intermedia fueron de 449 mm2s y
2054 mm2s respectivamente Las fases se podiacutean recuperar faacutecilmente y el pH era de 6
a 7
En los ensayos de tiempo de reaccioacuten se tomoacute en cuenta la tercera fase (jabonosa)
para determinar cual ensayo era mejor debido a que en esta fase se encontraba tambieacuten
la glicerina y en teoriacutea si se deja reaccionar maacutes tiempo existe mayor formacioacuten de
glicerina
El ensayo 1 a 68 ordmC presentoacute tres fases y teniacutea un pH de 7 La fase jabonosa era de
8 ml proacuteximo al valor teoacuterico de glicerina el cual es 45 mL Los resultados maacutes
aceptables se encontraron en los ensayos 2 y 3 porque existioacute una tercera fase maacutes
compacta en relacioacuten a la del ensayo 1 y teniacutea un volumen de 65 mL Pero el ensayo 3 a
20ordmC mostroacute el mejor resultado debido a que presentoacute una tercera fase donde la
glicerina teniacutea un volumen de 25 mL y se separoacute de la fase jabonosa
Luego se realizoacute ensayos de buacutesqueda de la relacioacuten alcoholaceite En las
relaciones de 6 y 9 no existioacute formacioacuten de glicerina o jaboacuten La relacioacuten de 4 se realizoacute
en el primer ensayo donde se formaron estructuras que atrapaban el biodiesel y con la
relacioacuten de 5 se determinoacute una viscosidad de 2299 mm2s y se obtuvo un poco de
jaboacuten y glicerina Por estos resultados se pudo afirmar que la mejor relacioacuten era la de 5
Por otro lado las relaciones 6 y 9 presentaron dos fases una fase superior y otra
inferior Los valores de la viscosidad en la fase superior eran de 486 mm2s y 424
mm2s pero era muy alcohoacutelica Los datos de viscosidad de la fase inferior fueron de
3589 mm2s y 3395 mm2s
Finalmente se realizoacute ensayos con las condiciones oacuteptimas halladas y despueacutes de 3
diacuteas de decantacioacuten la viscosidad promedio fue de 892 mm2s con una densidad
promedio de 0881 gmL y un poder caloriacutefico de 297869 kJkg La explicacioacuten del
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 523
valor elevado de la viscosidad es por la presencia de hidroacutexidos en las cadenas de esteres
(biodiesel)
Para tener una visioacuten global de los resultados de la esterificacioacuten se presenta la
figura 1 donde se muestra los valores promedio de viscosidad determinados en los
ensayos y el valor de la viscosidad con los puntos oacuteptimos elegidos
Debido a que no se obtuvo un valor de viscosidad (nuestro paraacutemetro de
conversioacuten) del biodiesel dentro de rango (19 ndash 75 mm2s) se intentoacute el uacuteltimo
procedimiento que es el de la desacidificacioacuten directa con hidroacutexido
Determinacion de la temperatura oacuteptima
0
5
10
15
20
25
30
Temp 40ordmC
Temp 20ordmC (24 horas)
Temp 20ordmC (3 diacuteas)
Temp 68ordmC
Vis
co
sid
ad
(m
m2 s
-1)
Figura 1Figura 1Figura 1Figura 1 Se muestran las viscosidades promedio obtenidas en los ensayos de
temperatura establecidos en la tabla 2 donde el punto oacuteptimo es la
inflexioacuten en la curva
524 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Determinacioacuten de la Relacioacuten AlcoholAceite oacuteptima
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Rel alac 4
Rel alac 5
Rel alac 6
Rel alac 9
Vis
co
sid
ad
(mm
2 s
-1)
Figura 2Figura 2Figura 2Figura 2 Se muestran las viscosidades promedio obtenidas en los ensayos de
relacioacuten alcoholaceite establecidos en la tabla 2 donde el punto
oacuteptimo es la relacioacuten alac 5
Determinacioacuten del tiempo de reaccioacuten oacuteptima
000
500
1000
1500
2000
2500
3000
Tiemp R
eac 1
Tiemp R
eac 2
Tiemp R
eac 3
Vis
cosid
ad (m
m2 s
-1)
Figura 3Figura 3Figura 3Figura 3 Se muestran las viscosidades promedio obtenidas en los ensayos de
tiempo oacuteptimo de reaccioacuten establecidos en la tabla 3 donde el punto
oacuteptimo es la inflexioacuten en la curva
323 Desacidificacioacuten directa
En la primera etapa se obtuvo un rendimiento del 775 debido a que se eliminoacute
18 ml de jaboacuten de los 80 ml de aceite con los que se trabajoacute
En la produccioacuten de biodiesel se trabajoacute con 62 mL de aceite (aceite recuperado de
la primera parte) donde se determinoacute que existiacutean dos fases una inferior con glicerina
(aproximadamente 15 mL de glicerina) y una superior de 62 mL de volumen que
pareciacutea ser biodiesel
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 525
Entonces se recuperoacute el alcohol donde se obtuvo 10 mL de etanol y 52 mL de
biodiesel con un rendimiento del 838 y el rendimiento global del proceso fue del
806 La viscosidad de la fase superior fue de 1266 mm2s la densidad de 0874 gml
y un poder caloriacutefico de 2857292 kJkg Tambieacuten se preparoacute biodiesel con metanol
para fines de comparacioacuten Los valores brutos obtenidos en la elaboracioacuten de biodiesel
con metanol fueron de 16 mL de glicerina y 109 mL de biodiesel Para la recuperacioacuten
del metanol se instaloacute un sistema de destilado De la fase de glicerina se consiguioacute en
promedio 46 mL de metanol y 114 mL de la glicerina La glicerina teoacuterica era de 1233
mL Esto significa un rendimiento promedio del 9245 y de la fase de esteres se
obtuvo en promedio 44 mL de metanol y 1046 mL de biodiesel sin lavar En total se
obtuvo 9 mL de metanol recuperado de los 125 mL teoacutericos lo que significa un
rendimiento de recuperacioacuten global del 72
Por uacuteltimo se realizoacute el lavado del biodiesel con 20 mL de agua destilada Al final
del lavado se obtuvo una peacuterdida en promedio de 46 mL (emulsioacuten que fue retirada
con el agua de lavado) y 1001 mL de biodiesel Si en teoriacutea se deberiacutea producir 1038
mL de biodiesel el rendimiento promedio del proceso fue del 9643 Entre las
propiedades del biodiesel producido con metanol se determinoacute una densidad de 08993
gmL a 15ordmC la viscosidad con un valor promedio de 572 mm2s a 40ordm C y el poder
caloriacutefico con un valor de 340906 kJkg
4 Anaacutelisis y discusioacuten de resultados
La tabla 4 muestra los flujos de energiacutea con sus respectivos costos energeacuteticos que
fueron detectados para el caso de la produccioacuten con metanol y la tabla 5 la energiacutea
producida por el biodiesel y la energiacutea usada en el tratamiento de los aceites desechados
con metanol
En las energiacuteas de entrada (input) que se muestran en la tabla 4 se tiene el
transporte que es el valor de la cantidad de energiacutea que se utiliza para producir diesel
basado en Pimentel [12] y la distancia fue determinada suponiendo una recoleccioacuten de la
materia prima de los locales que podriacutean proveer de aceite usado
En el acondicionamiento se tiene la operacioacuten de filtrado donde se tomoacute en cuenta
la energiacutea que un ser humano necesitariacutea para hacer dicha actividad Seguacuten Guyton [5]
seriacutea un valor de 6000 caldiacutea que es la energiacutea que un ser humano gasta cuando realiza
esfuerzos fiacutesicos Del mismo autor se consultoacute la energiacutea de supervisioacuten humana dando
un valor de 2000 caldiacutea en caso de que un ser humano tenga un trabajo casi
sedentario Estos valores se corroboraron con los valores de Pimentel [12]
Sheehan et al [13] diferenciaron entre tener una energiacutea eleacutectrica para la agitacioacuten y
otra para calentar el reactor asiacute que el valor para la agitacioacuten era de 104004 kJh y para
calentar era de 144000 kJh Esta diferencia tambieacuten se tomoacute en cuenta para este
estudio donde la energiacutea de la operacioacuten de secado (en el acondicionamiento) y la
energiacutea para mantener el reactor a una cierta temperatura tomaron un valor de 144000
kJh
526 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
En cambio para la operacioacuten de desgomado (en el acondicionamiento) al igual que
el de agitacioacuten y el lavado en el proceso tomoacute un valor de 104004 kJh y se consideroacute
como si soacutelo fuera una maacutequina que proporcionaba agitacioacuten para que exista un buena
mezcla
La energiacutea para producir un litro de metanol y un kilogramo de hidroacutexido de sodio
se basaron en Pimentel [12] dando un valor de 68000 kcall para el metanol y 281000
kcalkg para el hidroacutexido valores que se corroboraron con Sheehan [13]
En la energiacutea de salida (output) para el biodiesel se usoacute el valor de 3409060 kJkg
que es el poder caloriacutefico que se determinoacute en el laboratorio y para la energiacutea que
costariacutea tratar el aceite desechado con bioreactores se tomoacute un valor de 144000 kJh
basado en Garciacutea [3]
La energiacutea neta que el biodiesel entrega es de 3300880 kJ que es la diferencia entre
el output y el input (ver expresioacuten 1 en la metodologiacutea) y la relacioacuten de energiacutea es de
711 (ver expresioacuten 2 en la metodologiacutea) Seguacuten Donato [1] este valor es real debido a
que no se ha considerado la energiacutea (input) de la produccioacuten del cultivo porque la
materia prima es el desecho de los restaurantes pero los mismos autores establecieron
que si se tomara en cuenta el cultivo la relacioacuten de energiacutea estariacutea entre 4 y 13
Tabla 4Tabla 4Tabla 4Tabla 4 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con metanol
InputInputInputInput
ValorValorValorValor
UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
CantidadCantidadCantidadCantidad
usadausadausadausada
UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
EnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacutea
totaltotaltotaltotal
Tipo deTipo deTipo deTipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Transporte
0831
kcalkm
3500a
km
--- kJ --
-
12155
Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol
(metanol) 680005 kcalL 025e L 71128
Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(NaOH) 2810006 kcalkg 350f g 4115
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 100g h 104040 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
de 58 ordmC
1440008 kJh 100h h 144000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten
humana 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 540215
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 527
1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al
2005 5 Pimentel y Patzek 2005 6 Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Sheehan et
al 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el
vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo
calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten f
Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de
investigacioacuten h Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el
trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo soacutelo el control de temperatura y tiempo
Tabla 5Tabla 5Tabla 5Tabla 5 Energiacutea generada por el biodiesel producido con metanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total Tipo de energiacuteaTipo de energiacuteaTipo de energiacuteaTipo de energiacutea
Biodiesel
340900011
kJkg
100k
kg
--- kJ ---
3409060
Poder caloriacutefico
Aceite usado 14400012 kJh 300l h 432000 Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3841060
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garcia y Garcia 2006
kProduccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
La tabla 6 muestra los flujos de energiacutea con sus respectivos costos energeacuteticos que
fueron detectados para el caso de la produccioacuten con etanol utilizando una esterificacioacuten
aacutecida ndash baacutesica La tabla 7 presenta la energiacutea producida por el biodiesel y la energiacutea usada
en el tratamiento de los aceites desechados
Soacutelo se aclararaacuten los costos de energiacutea de los flujos de etanol y el hidroacutexido de
potasio debido a que los valores de los demaacutes flujos ya se determinaron anteriormente
Para conseguir etanol 996 puro se necesitoacute 34000 kcalL (para producir un litro de
etanol es necesario 33100 kcalL y convertir el etanol de 950 a 996 de pureza
requiere de 90 kcalL) y para producir un kilogramo de hidroacutexido de potasio es
necesario 326000 kcalkg ambos valores se basaron en Pimentel [12] y se confirmaron
con los valores de Sheehan [13]
La energiacutea neta que se obtuvo del biodiesel producido por esterificacioacuten con etanol
fue de 2841598 kJ (diferencia entre el output y el input) y la relacioacuten de energiacutea fue de
600 Este valor es menor en relacioacuten al valor con la produccioacuten de metanol por que se
necesita mayores tiempos de reaccioacuten
528 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 6Tabla 6Tabla 6Tabla 6 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con etanol mediante el
procedimiento de esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica
InputInputInputInput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
EnEnEnEnergiacuteaergiacuteaergiacuteaergiacutea
Transporte 0831 kcalkm 3500a km
--- kJ ---
12155 Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol (Etanol) 340005 kcalL 061e L 86093 Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(KOH) 3260006 kcalkg 440f g 6002
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 300g h 312120 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
ambiente
0008 kJh 000h h 000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 569127
1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al 2005 5 Pimentel y Patzek 2005 y tomando en cuenta la purificacioacuten hasta el 956 6Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Pelly 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten f Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten h No se necesitaba temperatura para la agitacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo soacutelo el control de temperatura y tiempo
Tabla 7Tabla 7Tabla 7Tabla 7 Energiacutea generada por el biodiesel producido con etanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Biodiesel
Aceite usado
297869011
14400012
kJkg
kJh
100k
300l
kg
h
2978690
432000
Poder
caloriacutefico
Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3410690
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garcia y Garcia 2006 k Produccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 529
La tabla 8 muestra los flujos de energiacutea con sus respectivos costos energeacuteticos que
se detectaron para el caso de la produccioacuten con etanol si se usa una desacidificacioacuten y la
tabla 9 presenta la energiacutea producida por el biodiesel y la energiacutea usada en el tratamiento
de los aceites desechados
Tabla 8Tabla 8Tabla 8Tabla 8 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con etanol mediante el
procedimiento de desacidificacioacuten
InputInputInputInput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Energiacutea Energiacutea Energiacutea Energiacutea
totaltotaltotaltotal
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
EnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacutea
Transporte
0831
kcalkm
3500a
km
--- kJ ---
12155
Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol
(Etanol) 340005 kcalL 061e L 86093
Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(KOH) 3260006 kcalkg 440f g 6002
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 100g h 104040 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
de 68 ordmC
1440008 kJh 100h h 144000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 557067 1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al 2005 5 Pimentel y Patzek 2005 y tomando encuenta la purificacioacuten hasta el 956 6Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Pelly 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten fCantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten h No se necesitaba temperatura para la agitacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo solo el control de temperatura y tiempo
Finalmente la energiacutea neta que se obtuvo del biodiesel producido por
desacidificacioacuten con etanol fue de 2732260 kJ (diferencia entre el output y el input) y la
relacioacuten de energiacutea es de 590
El anaacutelisis de costos se realizoacute reescalando de nivel experimental a una produccioacuten
de 1000 litros En la tabla 10 se encuentra el precio para producir biodiesel con metanol
y en la tabla 11 aquel precio de producir biodiesel con etanol
530 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 9Tabla 9Tabla 9Tabla 9 Energiacutea generada por el biodiesel producido con etanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea toEnergiacutea toEnergiacutea toEnergiacutea totaltaltaltal
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Biodiesel
Aceite usado
285729211
14400012
kJkg
KJh
100k
300l
kg
h
2857292
432000
Poder
caloriacutefico
Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3257292kJ
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garciacutea y Garciacutea 2006 k Produccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
Los precios de los reactivos a grado teacutecnico fueron un barril de 160 L de etanol a
1100 Bs un barril de 160 L de metanol a 11200 Bs una bolsa de 52 kg de NaOH a
3120 Bs y una bolsa de 52 kg de KOH a 4680 Bs Estos precios se obtuvieron de dos
empresas locales siendo estos los mismos en ambas empresas El precio del aceite se
consiguioacute en el restaurante Frankffurt
Por uacuteltimo los precios de electricidad y agua se obtuvieron de la empresa ELFEC y
SEMAPA respectivamente y el costo del gas natural vehicular se lo sacoacute de la paacutegina
web de la superintendencia de hidrocarburos
Al final se determinoacute que a nivel experimental el costo de un litro de biodiesel
producido con metanol es de 2007 Bsl y producido con etanol de 475 Bsl La
principal diferencia se debe al costo de los alcoholes ya que Bolivia produce etanol es
maacutes barato mientras que el metanol es importado
Tabla 10Tabla 10Tabla 10Tabla 10 Costo de producir biodiesel con metanol
InsumoInsumoInsumoInsumo CantidadCantidadCantidadCantidad UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
unitariounitariounitariounitario
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades PrecPrecPrecPrecio totalio totalio totalio total
-- Bs --
Metanol 1 L 7000 025 L 1764
NaOH 1 kg 6000 350 g 021
Aceite 1 L 050 100 L 050
Costos de
Agua
1
m3
565
40000 mL
023
Electricidad 1 kWh 065 200 kWh 131
Gas (GNV) 1 m3 166 025 m3 041
Costos tCostos tCostos tCostos totalesotalesotalesotales 2007
Precio en centavos Fuente En base a consultas de precio en empresas locales
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 531
Tabla 11Tabla 11Tabla 11Tabla 11 Costos de producir biodiesel con etanol
InsumoInsumoInsumoInsumo CantidadCantidadCantidadCantidad UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
unitariounitariounitariounitario Cantidad usadaCantidad usadaCantidad usadaCantidad usada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
totaltotaltotaltotal
Etanol
1
L
700
030 L
- Bs -
205
KOH 1 kg 9000 440 g 039
Aceite 1 L 050 100 L 050
H2SO4 1 L 7500 100 mL 007
Costos de
Agua 1 m3 565 40000 mL 023
Electricidad 1 kWh 065 200 kWh 131
Gas (GNV) 1 m3 166 025 m3 041
Costos totalesCostos totalesCostos totalesCostos totales 475
Precio en centavos
Fuente En base a consultas de precio en empresas locales
A nivel regional los paiacuteses que registran el precio del diesel maacutes bajo son Bolivia
372 Bsl Ecuador a 255 Bsl (036 $l) y Venezuela a 035 Bsl (005 $l) gracias a
que el Estado entrega importantes subsidios a los combustibles y en los uacuteltimos antildeos ha
mantenido el precio constante [9]
En el caso particular de Bolivia cada antildeo la autoridad competente desembolsa
entre 200 y 230 millones de doacutelares en subsidios para la industria manteniendo el precio
interno del petroacuteleo por debajo de los 30 doacutelaresbarril [9]
Sin embargo si Bolivia produce biodiesel tendriacutea un ahorro de 18 millones de
doacutelaresantildeo lo que equivale al 816 del dinero necesario para sustituir la importacioacuten
ademaacutes de la ventaja ambiental de tratar aceites desechados y generar energiacutea uacutetil
Por uacuteltimo la tabla 12 muestra los restaurantes encuestados y la cantidad de aceite
que utilizan por semana
En total se consume 9840 L de aceite por mes Seguacuten Fangrui [2] se producen
cerca de 25 de peacuterdidas se deben al filtrado del aceite entonces la cantidad desechada
por mes seria de 7380 L
La cantidad de aceite desechado (7380 L por mes) es un valor que resulta
interesante para una empresa que brinda transporte provincial porque si suponemos
que un vehiacuteculo necesita cerca de 400 L por mes se podriacutea mantener cerca de 18
vehiacuteculos funcionando con biodiesel puro (B100) pero si se utiliza B20 el
biocombustible disponible seriacutea de 36900 L por mes pudiendo hacer funcionar cerca
de 92 vehiacuteculos
532 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 12Tabla 12Tabla 12Tabla 12 Cantidad de aceite utilizado en los diversos restaurantes
encuestados
RestauranteRestauranteRestauranteRestaurante CantidadCantidadCantidadCantidad
Dumbo
-- Lsem --
80
Globos 80
Frankffurt 80
Burger King 80
Pollos Panchitas 840
Suacuteper Pollo 210
Pollos Choco 840
Pollo loco 210
La Chacha 40
2460
Adicionalmente estos vehiacuteculos tendriacutean beneficios como mejor lubricacioacuten en el
motor una mayor independencia del combustible foacutesil (diesel) y ambientalmente se
disminuiriacutea la contaminacioacuten de material particulado de dioacutexido de carbono y se
eliminariacutea por completo los oacutexidos de azufre en las carreteras de esta forma afectariacutea en
menor proporcioacuten a los ecosistemas cercanos al camino
5 Conclusiones
De los tres procedimientos probados el que presentoacute mejores resultados al utilizar
etanol como alcohol del proceso fue la esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica bajo las siguientes
condiciones
Para la parte aacutecida se debe conservar una temperatura ambiente de 20ordmC utilizar 1
mL de aacutecido sulfuacuterico con 15125 mL de etanol por cada litro de aceite y mantener a una
velocidad de agitacioacuten entre 500 y 600 rpm durante 3 horas
En la parte baacutesica la solucioacuten A debe ser preparada con 108 g de KOH (hidroacutexido
de potasio) diluidos en 15125 mL de etanol (relacioacuten alcoholaceite de 5 a 1) Se debe
seguir con la temperatura de la parte aacutecida (20ordmC) La velocidad de agitacioacuten se debe
mantener entre 500 y 600 rpm durante 15 horas Por uacuteltimo la mezcla se debe dejar
reposar por 2 semanas
Los valores del balance de energiacutea fueron para la produccioacuten con metanol la
cantidad de energiacutea entregada por el biodiesel fue de 3300880 kJkg y la relacioacuten de
energiacutea es de rε = 711 Para la produccioacuten con etanol cuando se utilizoacute esterificacioacuten
aacutecida ndash baacutesica la energiacutea entregada fue de 2841598 kJkg y la relacioacuten fue de rε = 600 y
para la desacidificacioacuten directa la energiacutea entregada fue de 2732260 kJkg y la relacioacuten
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 533
rε = 590 Lo que determinoacute que en todos los casos sea una actividad energeacuteticamente
viable y se puede considerar el biodiesel asiacute producido un combustible renovable
La produccioacuten de biodiesel seriacutea una interesante propuesta para el sector del
transporte debido a que los principales restaurantes de pollo frito y hamburguesas
desechan una cantidad de 7380 L de aceite por mes que en la mayoriacutea de los casos soacutelo
se vierte a alguacuten lugar sin realizar un tratamiento previo
Seriacutea interesante poder utilizar el biodiesel en Cochabamba porque nos ayudariacutea a
controlar la cantidad de material particulado de la ciudad debido a la reduccioacuten de
emisiones de combustioacuten en motorizados y a revalorizar los aceites desechados
generando una energiacutea mecaacutenica uacutetil
En relacioacuten a los costos la fabricacioacuten de biodiesel no es viable porque si se utiliza
metanol el precio seriacutea de 2007 BsL y con etanol seriacutea de 475 BsL pero si se
produce biodiesel Bolivia tendriacutea un ahorro de 18 millones de doacutelaresantildeo lo que
equivale al 816 del dinero necesario para suplir la importacioacuten
Finalmente si se mira el futuro energeacutetico con optimismo puede decirse que a
medida que las formas tradicionales de generar energiacutea (energiacutea foacutesil que en mayor o
menor grado son contaminantes de la bioacutesfera) se agoten y sus precios se eleven llegaraacute
un momento en que las energiacuteas no tradicionales (energiacutea solar energiacutea de biomasa
energiacutea eoacutelica y otras) hoy costosas podraacuten competir econoacutemicamente con las
tradicionales
Sin embargo el biodiesel no es una solucioacuten al problema energeacutetico por siacute solo La
cuestioacuten de fondo no es soacutelo buscar un reemplazo para el petroacuteleo sino tratar de
reducir el consumo energeacutetico y mejorar la eficiencia energeacutetica y esto requiere un
cambio de haacutebitos y de tecnologiacutea El biodiesel puede ser soacutelo una solucioacuten parcial y
quizaacutes temporal Ademaacutes su produccioacuten y uso auacuten tienen barreras sociales ambientales
teacutecnicas y poliacuteticas que se debe superar
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biodiesel a partir de soja en la Repuacuteblica Argentinardquo INTA Argentina
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Universidad Rey Juan Carlos del Ciacuterculo de Innovacioacuten en Tecnologiacuteas
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[11] Pelly M 2005 ldquoHaz tu propio biodieselrdquo Organizacioacuten no Gubernamental
ldquoJourney to Foreverrdquo En httpjourneytoforeverorgesbiodiesel_fabricarhtml
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Agricultural Colorado Estados Unidos
[14] Van Gerpen J Shanks B y Pruszko R 2004 Biodiesel production technology
National Renewable Energy Laboratory (NREL) Golden Colorado
518 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 1Tabla 1Tabla 1Tabla 1 Condiciones para los ensayos a realizarse en la transesterificacioacuten
alcalina
Condicioacuten a determinarCondicioacuten a determinarCondicioacuten a determinarCondicioacuten a determinar Ensayos realizadosEnsayos realizadosEnsayos realizadosEnsayos realizados Paraacutemetro de Paraacutemetro de Paraacutemetro de Paraacutemetro de
referenciareferenciareferenciareferencia
NaOH
Concentraciones de 05 06
07 08 09 1 12 15 y 17
M Tipo y concentracioacuten del Tipo y concentracioacuten del Tipo y concentracioacuten del Tipo y concentracioacuten del
catalizadorcatalizadorcatalizadorcatalizador
KOH Concentraciones de 05 06 y
07 M
Estabilidad de las
fases y la ausencia
de jaboacuten
Tiempo de reaccioacuten Tiempo de reaccioacuten Tiempo de reaccioacuten Tiempo de reaccioacuten 20 40 60 y 90 minutos
Viscosidad y
formacioacuten de
glicerina
Temperatura de reaccioacutenTemperatura de reaccioacutenTemperatura de reaccioacutenTemperatura de reaccioacuten 20 40 y 68 degC Viscosidad
Relacioacuten Relacioacuten Relacioacuten Relacioacuten alcoholaceitealcoholaceitealcoholaceitealcoholaceite 4 5 6 y 9 molmol Viscosidad
Para la esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica se realizoacute pruebas con 50 ml de aceite
acondicionado utilizando hidroacutexido de sodio (NaOH) hidroacutexido de potasio (KOH) y
las condiciones establecidas en la tabla 2
Tabla 2Tabla 2Tabla 2Tabla 2 Condiciones para los ensayos a realizarse en la esterificacioacuten aacutecida ndash
baacutesica
Condicioacuten a determinarCondicioacuten a determinarCondicioacuten a determinarCondicioacuten a determinar Ensayos realizadosEnsayos realizadosEnsayos realizadosEnsayos realizados Paraacutemetro de Paraacutemetro de Paraacutemetro de Paraacutemetro de
referenciareferenciareferenciareferencia
NaOH Concentraciones de 08 1 y 12
M Tipo y concentracioacuten del Tipo y concentracioacuten del Tipo y concentracioacuten del Tipo y concentracioacuten del
catalizadorcatalizadorcatalizadorcatalizador KOH
Concentraciones de 08 1 y 12
M
Estabilidad de las
fases y la ausencia
de jaboacuten
Tiempo de reaccioacuten Tiempo de reaccioacuten Tiempo de reaccioacuten Tiempo de reaccioacuten Ver tabla 3
Viscosidad y
formacioacuten de
glicerina
Temperatura de reaccioacutenTemperatura de reaccioacutenTemperatura de reaccioacutenTemperatura de reaccioacuten 20 40 y 68 degC Viscosidad
Relacioacuten alcoholaceiteRelacioacuten alcoholaceiteRelacioacuten alcoholaceiteRelacioacuten alcoholaceite 4 5 6 y 9 molmol Viscosidad
Tabla 3Tabla 3Tabla 3Tabla 3 Condiciones de tiempo de reaccioacuten para determinar el tiempo oacuteptimo
Ensayo 1Ensayo 1Ensayo 1Ensayo 1 Ensayo 2Ensayo 2Ensayo 2Ensayo 2 Ensayo 3Ensayo 3Ensayo 3Ensayo 3
Etapa aacutecidaEtapa aacutecidaEtapa aacutecidaEtapa aacutecida --- h --- --- h --- --- h ---
Temperatura de 68ordmCTemperatura de 68ordmCTemperatura de 68ordmCTemperatura de 68ordmC 15 20 20
Temperatura ambiente (20ordmC)Temperatura ambiente (20ordmC)Temperatura ambiente (20ordmC)Temperatura ambiente (20ordmC) 10 10 05
Etapa baacutesicaEtapa baacutesicaEtapa baacutesicaEtapa baacutesica 20 30 25
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 519
Por uacuteltimo para la desacidificacioacuten directa con hidroacutexido se realizaron ensayos para
determinar la eficiencia En caso de obtener un valor mayor a 90 se empezariacutea con las
pruebas que se indican en la tabla 1 sino soacutelo serviriacutea como referencia para comparar
con los otros procedimientos la calidad del producto obtenido y los valores del balance
de energiacutea
Una vez establecidas las condiciones oacuteptimas del procedimiento para la produccioacuten
de biodiesel con etanol se realizoacute una comparacioacuten entre la produccioacuten de biodiesel con
etanol y metanol Para la produccioacuten de biodiesel con metanol se utilizoacute la
transesterificacioacuten por catalizador baacutesico propuesta por Knothe [8] y para aquel con
etanol se utilizoacute el mejor procedimiento encontrado
Finalmente para ambos casos se determinoacute la viscosidad (la cual seriacutea el paraacutemetro
de conversioacuten de aceite en biodiesel) con un viscosiacutemetro de tipo bola descendiente Se
obtuvo la densidad con ayuda del picnoacutemetro y el poder caloriacutefico se cuantificoacute con la
bomba calorimeacutetrica con el objetivo de verificar el producto que se habiacutea obtenido
Anaacutelisis de resultados
Para el balance de energiacutea [4] se hizo un recuento de todos los flujos de energiacutea en
la produccioacuten del biodiesel incluyendo los costos energeacuteticos de produccioacuten de los
insumos y su transporte Por tratarse de aceite desechado no se consideroacute el costo
energeacutetico requerido para la produccioacuten del aceite pero siacute se consideroacute el costo
energeacutetico relacionado con la eliminacioacuten de los aceites usados
El caacutelculo de la energiacutea total que el combustible produjo fue determinado
experimentalmente en una bomba calorimeacutetrica y determinada seguacuten la ecuacioacuten [1]
sumsum =+ ssee HmqHm [Ecuacioacuten 1]
La relacioacuten de energiacutea rε se calculoacute con la ecuacioacuten [2]
sumsum
==
ee
ss
Hm
Hm
input
outputr
ε
[Ecuacioacuten 2]
Los flujos que se tomaron en cuenta son
bull Como salida (output) estaacute la energiacutea producida por el biocombustible (su poder
caloriacutefico es decir su calor de reaccioacuten) y la energiacutea economizada del tratamiento
que se realiza al aceite desechado
bull Para los flujos de input se hizo una revisioacuten bibliograacutefica considerando la energiacutea
del gas usado en la recoleccioacuten del aceite la energiacutea del acondicionamiento de la
materia prima la energiacutea de la agitacioacuten del reactor la energiacutea utilizada en la
fabricacioacuten del alcohol y del catalizador la energiacutea del combustible utilizado para
mantener el reactor a una temperatura de reaccioacuten la energiacutea utilizada en la etapa
de recuperacioacuten del alcohol la energiacutea utilizada en la etapa del lavado y la energiacutea
utilizada para la supervisioacuten del proceso
520 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
La cantidad de aceite desechado utilizado se cuantificoacute por medio de la ecuacioacuten
[3]
utilizadaQkQ = [Ecuacioacuten 3]
Donde
Q= Cantidad de aceite desechado
utilizadaQ = Cantidad de aceite utilizado
k = Constante de recuperacioacuten de aceite con valores entre 078 y 075
3 Resultados
31 Acondicionamientos de la materia prima y los insumos
La cantidad filtrada fue de 1311 kg de aceite y se logroacute recuperar 1310 kg
(9992) El contenido de soacutelidos fue de 1040 g (008) En el desgomado se descartoacute
una emulsioacuten que pesoacute 18540 g (141) de los 1310 kg de aceite filtrado
Las peacuterdidas en la operacioacuten de filtrado fueron de 9610 g (075) y la cantidad de
aceite limpio y seco fue de 1282 kg (9777) En total se determinoacute que el 224
fueron las peacuterdidas en las diversas operaciones de acondicionamiento
La densidad del aceite desechado presentoacute un valor de 092 gmL y la viscosidad
un valor promedio de 4904 mm2s
En la destilacioacuten del metanol se trabajoacute a una temperatura de 57ordmC durante 35
horas Al final de la destilacioacuten se recuperoacute 79 mL de metanol anhidro (9999) de los
114 ml con los que se trabajoacute La eficiencia del proceso fue del 9645
Para el caso del etanol se utilizoacute 500 mL de alcohol de grado teacutecnico de 95 de
pureza para la primera destilacioacuten La temperatura de trabajo fue de 71ordm C por 25 horas
Al final de la destilacioacuten se recuperoacute 472 mL (944 de eficiencia) de etanol de 96 de
pureza Luego se agregoacute 125 g de oacutexido de calcio (CaO) y se colocoacute en un reflujo por un
lapso de 6 horas con el objetivo de retirar el agua contenida por el azeotropo agua-
alcohol Por uacuteltimo se realizoacute otra destilacioacuten donde se obtuvo 450 mL (90 de
eficiencia) de etanol con el 996 de pureza
32 Buacutesqueda de las condiciones oacuteptimas y produccioacuten del biodiesel
Seguacuten Pelly [11] para tratar un aceite por transesterificacioacuten eacuteste debe presentar un
valor de pH mayor o igual 26 en la valoracioacuten de aacutecidos grasos libres (AGL) Caso
contrario se deberiacutea utilizar una esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica para la obtencioacuten de
biodiesel El pH del aceite desechado por medio de la valoracioacuten de AGL presentoacute un
resultado de 232
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 521
321 Transesterificacioacuten directa
Como el valor del pH se encontraba cerca al 26 se proboacute la transesterificacioacuten con
hidroacutexido donde primero se buscoacute la concentracioacuten oacuteptima del catalizador con
hidroacutexido de sodio (NaOH) Los valores de 05 a 1 M mostraron coaacutegulos gelatinosos al
finalizar el proceso y los valores de 12 a 17M presentaron formacioacuten de jaboacuten soacutelido
Entonces se dedujo que el NaOH no era un buen catalizador para realizar una
transesterificacioacuten con etanol y por esta razoacuten se cambioacute el catalizador por hidroacutexido de
potasio (KOH)
Las pruebas con KOH no mostraron formacioacuten de coaacutegulos en ninguna de las
concentraciones pero siacute presentaron una pequentildea produccioacuten de glicerina que era
insignificante Sin embargo el producto era jaboacuten liacutequido y no biodiesel Por ende se
encontroacute que este catalizador sirve para la transesterificacioacuten en caso de utilizar etanol
322 Esterificacioacuten aacutecida-baacutesica
Debido a la formacioacuten de jaboacuten se descartoacute la transesterificacioacuten y se empezoacute con
una esterificacioacuten aacutecida-baacutesica de relacioacuten alcoholaceite de 4 y con las condiciones
indicadas anteriormente Al final del proceso se aprecioacute una separacioacuten de tres fases
Se midioacute la viscosidad de la fase superior y de la fase central No se midioacute la
viscosidad de la fase inferior (un volumen de 18 mL) debido a que se comproboacute que era
jaboacuten formado por la presencia de aacutecidos grasos libres del aceite
La fase superior teniacutea un volumen de 15 mL despueacutes de la recuperacioacuten del
alcohol quedoacute en 8 ml y presentoacute una viscosidad de 2503 mm2s que indicoacute que no
era biodiesel La fase central teniacutea un volumen de 47 ml y dio una viscosidad de 3946
mm2s que maacutes pareciacutea ser aceite y no biodiesel
Ya que la esterificacioacuten consiguioacute disminuir la viscosidad no presentaba formacioacuten
de coaacutegulos y la separacioacuten de las fases fue faacutecil se llevoacute a cabo pruebas de variacioacuten de
temperatura tiempo de reaccioacuten y relacioacuten alcohol ndash aceite Ademaacutes se realizoacute una
prueba con hidroacutexido de sodio para ver si funcionariacutea con este nuevo procedimiento
En la prueba de catalizador para el caso del KOH se formaron tres fases (dos
aceitosas y una de jaboacuten) Las fases se recuperaban faacutecilmente y teniacutean un pH entre 6 y
7 La fase superior teniacutea un volumen de 21 mL la fase central 41 mL y la inferior 18
mL(sin recuperar el alcohol)
Para el caso del NaOH se formaron dos fases presentaban un pH de 7 pero no
eran faacuteciles de recuperar porque al realizar un movimiento o al querer vaciarlas a otro
envase estas se empezaban a mezclar
Por tanto el KOH es el catalizador alcalino que muestra mejores resultados cuando
se utiliza etanol en la produccioacuten de biodiesel
Luego se realizoacute el ensayo para determinar la concentracioacuten oacuteptima del catalizador
Se probaron concentraciones de 08 10 y 12 M donde la concentracioacuten que mejor
522 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
neutralizoacute la solucioacuten aacutecida fue de 12 M (pH entre 6 y 7) La concentracioacuten de 1 M
teniacutea un pH de 4 y en su fase jabonosa se formaban pequentildeas estructuras que atraparon
el biodiesel
Para los ensayos de determinacioacuten de la temperatura de reaccioacuten se hicieron
pruebas con las temperaturas de 20 (temperatura ambiente) 40 y 68 ordmC
En el ensayo a temperatura ambiente de 20ordmC se observoacute la presencia de dos fases
La solucioacuten teniacutea un pH de 7 y las fases se recuperaban faacutecilmente La fase superior
presentoacute una viscosidad de 1793 mm2s Despueacutes de dos semanas de sedimentacioacuten la
muestra a temperatura ambiente presentoacute glicerina y jaboacuten en la fase inferior La nueva
viscosidad de la fase superior era de 1419 mm2s
El ensayo a temperatura de 40ordmC mostroacute la formacioacuten de tres fases que eran faacuteciles
de recuperar pero existiacutea mucha peacuterdida debido a que la fase central y jabonosa
presentaba formacioacuten de estructuras lo que la volviacutea maacutes voluminosa
Sin embargo en el ensayo a 68ordmC se formaron tres fases La fase superior de 8 ml
de volumen una intermedia de 64 ml y una inferior (jabonosa) de 8 ml (sin recuperacioacuten
del alcohol) Las viscosidades de la fase superior e intermedia fueron de 449 mm2s y
2054 mm2s respectivamente Las fases se podiacutean recuperar faacutecilmente y el pH era de 6
a 7
En los ensayos de tiempo de reaccioacuten se tomoacute en cuenta la tercera fase (jabonosa)
para determinar cual ensayo era mejor debido a que en esta fase se encontraba tambieacuten
la glicerina y en teoriacutea si se deja reaccionar maacutes tiempo existe mayor formacioacuten de
glicerina
El ensayo 1 a 68 ordmC presentoacute tres fases y teniacutea un pH de 7 La fase jabonosa era de
8 ml proacuteximo al valor teoacuterico de glicerina el cual es 45 mL Los resultados maacutes
aceptables se encontraron en los ensayos 2 y 3 porque existioacute una tercera fase maacutes
compacta en relacioacuten a la del ensayo 1 y teniacutea un volumen de 65 mL Pero el ensayo 3 a
20ordmC mostroacute el mejor resultado debido a que presentoacute una tercera fase donde la
glicerina teniacutea un volumen de 25 mL y se separoacute de la fase jabonosa
Luego se realizoacute ensayos de buacutesqueda de la relacioacuten alcoholaceite En las
relaciones de 6 y 9 no existioacute formacioacuten de glicerina o jaboacuten La relacioacuten de 4 se realizoacute
en el primer ensayo donde se formaron estructuras que atrapaban el biodiesel y con la
relacioacuten de 5 se determinoacute una viscosidad de 2299 mm2s y se obtuvo un poco de
jaboacuten y glicerina Por estos resultados se pudo afirmar que la mejor relacioacuten era la de 5
Por otro lado las relaciones 6 y 9 presentaron dos fases una fase superior y otra
inferior Los valores de la viscosidad en la fase superior eran de 486 mm2s y 424
mm2s pero era muy alcohoacutelica Los datos de viscosidad de la fase inferior fueron de
3589 mm2s y 3395 mm2s
Finalmente se realizoacute ensayos con las condiciones oacuteptimas halladas y despueacutes de 3
diacuteas de decantacioacuten la viscosidad promedio fue de 892 mm2s con una densidad
promedio de 0881 gmL y un poder caloriacutefico de 297869 kJkg La explicacioacuten del
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 523
valor elevado de la viscosidad es por la presencia de hidroacutexidos en las cadenas de esteres
(biodiesel)
Para tener una visioacuten global de los resultados de la esterificacioacuten se presenta la
figura 1 donde se muestra los valores promedio de viscosidad determinados en los
ensayos y el valor de la viscosidad con los puntos oacuteptimos elegidos
Debido a que no se obtuvo un valor de viscosidad (nuestro paraacutemetro de
conversioacuten) del biodiesel dentro de rango (19 ndash 75 mm2s) se intentoacute el uacuteltimo
procedimiento que es el de la desacidificacioacuten directa con hidroacutexido
Determinacion de la temperatura oacuteptima
0
5
10
15
20
25
30
Temp 40ordmC
Temp 20ordmC (24 horas)
Temp 20ordmC (3 diacuteas)
Temp 68ordmC
Vis
co
sid
ad
(m
m2 s
-1)
Figura 1Figura 1Figura 1Figura 1 Se muestran las viscosidades promedio obtenidas en los ensayos de
temperatura establecidos en la tabla 2 donde el punto oacuteptimo es la
inflexioacuten en la curva
524 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Determinacioacuten de la Relacioacuten AlcoholAceite oacuteptima
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Rel alac 4
Rel alac 5
Rel alac 6
Rel alac 9
Vis
co
sid
ad
(mm
2 s
-1)
Figura 2Figura 2Figura 2Figura 2 Se muestran las viscosidades promedio obtenidas en los ensayos de
relacioacuten alcoholaceite establecidos en la tabla 2 donde el punto
oacuteptimo es la relacioacuten alac 5
Determinacioacuten del tiempo de reaccioacuten oacuteptima
000
500
1000
1500
2000
2500
3000
Tiemp R
eac 1
Tiemp R
eac 2
Tiemp R
eac 3
Vis
cosid
ad (m
m2 s
-1)
Figura 3Figura 3Figura 3Figura 3 Se muestran las viscosidades promedio obtenidas en los ensayos de
tiempo oacuteptimo de reaccioacuten establecidos en la tabla 3 donde el punto
oacuteptimo es la inflexioacuten en la curva
323 Desacidificacioacuten directa
En la primera etapa se obtuvo un rendimiento del 775 debido a que se eliminoacute
18 ml de jaboacuten de los 80 ml de aceite con los que se trabajoacute
En la produccioacuten de biodiesel se trabajoacute con 62 mL de aceite (aceite recuperado de
la primera parte) donde se determinoacute que existiacutean dos fases una inferior con glicerina
(aproximadamente 15 mL de glicerina) y una superior de 62 mL de volumen que
pareciacutea ser biodiesel
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 525
Entonces se recuperoacute el alcohol donde se obtuvo 10 mL de etanol y 52 mL de
biodiesel con un rendimiento del 838 y el rendimiento global del proceso fue del
806 La viscosidad de la fase superior fue de 1266 mm2s la densidad de 0874 gml
y un poder caloriacutefico de 2857292 kJkg Tambieacuten se preparoacute biodiesel con metanol
para fines de comparacioacuten Los valores brutos obtenidos en la elaboracioacuten de biodiesel
con metanol fueron de 16 mL de glicerina y 109 mL de biodiesel Para la recuperacioacuten
del metanol se instaloacute un sistema de destilado De la fase de glicerina se consiguioacute en
promedio 46 mL de metanol y 114 mL de la glicerina La glicerina teoacuterica era de 1233
mL Esto significa un rendimiento promedio del 9245 y de la fase de esteres se
obtuvo en promedio 44 mL de metanol y 1046 mL de biodiesel sin lavar En total se
obtuvo 9 mL de metanol recuperado de los 125 mL teoacutericos lo que significa un
rendimiento de recuperacioacuten global del 72
Por uacuteltimo se realizoacute el lavado del biodiesel con 20 mL de agua destilada Al final
del lavado se obtuvo una peacuterdida en promedio de 46 mL (emulsioacuten que fue retirada
con el agua de lavado) y 1001 mL de biodiesel Si en teoriacutea se deberiacutea producir 1038
mL de biodiesel el rendimiento promedio del proceso fue del 9643 Entre las
propiedades del biodiesel producido con metanol se determinoacute una densidad de 08993
gmL a 15ordmC la viscosidad con un valor promedio de 572 mm2s a 40ordm C y el poder
caloriacutefico con un valor de 340906 kJkg
4 Anaacutelisis y discusioacuten de resultados
La tabla 4 muestra los flujos de energiacutea con sus respectivos costos energeacuteticos que
fueron detectados para el caso de la produccioacuten con metanol y la tabla 5 la energiacutea
producida por el biodiesel y la energiacutea usada en el tratamiento de los aceites desechados
con metanol
En las energiacuteas de entrada (input) que se muestran en la tabla 4 se tiene el
transporte que es el valor de la cantidad de energiacutea que se utiliza para producir diesel
basado en Pimentel [12] y la distancia fue determinada suponiendo una recoleccioacuten de la
materia prima de los locales que podriacutean proveer de aceite usado
En el acondicionamiento se tiene la operacioacuten de filtrado donde se tomoacute en cuenta
la energiacutea que un ser humano necesitariacutea para hacer dicha actividad Seguacuten Guyton [5]
seriacutea un valor de 6000 caldiacutea que es la energiacutea que un ser humano gasta cuando realiza
esfuerzos fiacutesicos Del mismo autor se consultoacute la energiacutea de supervisioacuten humana dando
un valor de 2000 caldiacutea en caso de que un ser humano tenga un trabajo casi
sedentario Estos valores se corroboraron con los valores de Pimentel [12]
Sheehan et al [13] diferenciaron entre tener una energiacutea eleacutectrica para la agitacioacuten y
otra para calentar el reactor asiacute que el valor para la agitacioacuten era de 104004 kJh y para
calentar era de 144000 kJh Esta diferencia tambieacuten se tomoacute en cuenta para este
estudio donde la energiacutea de la operacioacuten de secado (en el acondicionamiento) y la
energiacutea para mantener el reactor a una cierta temperatura tomaron un valor de 144000
kJh
526 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
En cambio para la operacioacuten de desgomado (en el acondicionamiento) al igual que
el de agitacioacuten y el lavado en el proceso tomoacute un valor de 104004 kJh y se consideroacute
como si soacutelo fuera una maacutequina que proporcionaba agitacioacuten para que exista un buena
mezcla
La energiacutea para producir un litro de metanol y un kilogramo de hidroacutexido de sodio
se basaron en Pimentel [12] dando un valor de 68000 kcall para el metanol y 281000
kcalkg para el hidroacutexido valores que se corroboraron con Sheehan [13]
En la energiacutea de salida (output) para el biodiesel se usoacute el valor de 3409060 kJkg
que es el poder caloriacutefico que se determinoacute en el laboratorio y para la energiacutea que
costariacutea tratar el aceite desechado con bioreactores se tomoacute un valor de 144000 kJh
basado en Garciacutea [3]
La energiacutea neta que el biodiesel entrega es de 3300880 kJ que es la diferencia entre
el output y el input (ver expresioacuten 1 en la metodologiacutea) y la relacioacuten de energiacutea es de
711 (ver expresioacuten 2 en la metodologiacutea) Seguacuten Donato [1] este valor es real debido a
que no se ha considerado la energiacutea (input) de la produccioacuten del cultivo porque la
materia prima es el desecho de los restaurantes pero los mismos autores establecieron
que si se tomara en cuenta el cultivo la relacioacuten de energiacutea estariacutea entre 4 y 13
Tabla 4Tabla 4Tabla 4Tabla 4 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con metanol
InputInputInputInput
ValorValorValorValor
UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
CantidadCantidadCantidadCantidad
usadausadausadausada
UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
EnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacutea
totaltotaltotaltotal
Tipo deTipo deTipo deTipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Transporte
0831
kcalkm
3500a
km
--- kJ --
-
12155
Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol
(metanol) 680005 kcalL 025e L 71128
Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(NaOH) 2810006 kcalkg 350f g 4115
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 100g h 104040 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
de 58 ordmC
1440008 kJh 100h h 144000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten
humana 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 540215
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 527
1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al
2005 5 Pimentel y Patzek 2005 6 Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Sheehan et
al 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el
vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo
calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten f
Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de
investigacioacuten h Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el
trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo soacutelo el control de temperatura y tiempo
Tabla 5Tabla 5Tabla 5Tabla 5 Energiacutea generada por el biodiesel producido con metanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total Tipo de energiacuteaTipo de energiacuteaTipo de energiacuteaTipo de energiacutea
Biodiesel
340900011
kJkg
100k
kg
--- kJ ---
3409060
Poder caloriacutefico
Aceite usado 14400012 kJh 300l h 432000 Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3841060
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garcia y Garcia 2006
kProduccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
La tabla 6 muestra los flujos de energiacutea con sus respectivos costos energeacuteticos que
fueron detectados para el caso de la produccioacuten con etanol utilizando una esterificacioacuten
aacutecida ndash baacutesica La tabla 7 presenta la energiacutea producida por el biodiesel y la energiacutea usada
en el tratamiento de los aceites desechados
Soacutelo se aclararaacuten los costos de energiacutea de los flujos de etanol y el hidroacutexido de
potasio debido a que los valores de los demaacutes flujos ya se determinaron anteriormente
Para conseguir etanol 996 puro se necesitoacute 34000 kcalL (para producir un litro de
etanol es necesario 33100 kcalL y convertir el etanol de 950 a 996 de pureza
requiere de 90 kcalL) y para producir un kilogramo de hidroacutexido de potasio es
necesario 326000 kcalkg ambos valores se basaron en Pimentel [12] y se confirmaron
con los valores de Sheehan [13]
La energiacutea neta que se obtuvo del biodiesel producido por esterificacioacuten con etanol
fue de 2841598 kJ (diferencia entre el output y el input) y la relacioacuten de energiacutea fue de
600 Este valor es menor en relacioacuten al valor con la produccioacuten de metanol por que se
necesita mayores tiempos de reaccioacuten
528 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 6Tabla 6Tabla 6Tabla 6 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con etanol mediante el
procedimiento de esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica
InputInputInputInput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
EnEnEnEnergiacuteaergiacuteaergiacuteaergiacutea
Transporte 0831 kcalkm 3500a km
--- kJ ---
12155 Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol (Etanol) 340005 kcalL 061e L 86093 Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(KOH) 3260006 kcalkg 440f g 6002
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 300g h 312120 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
ambiente
0008 kJh 000h h 000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 569127
1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al 2005 5 Pimentel y Patzek 2005 y tomando en cuenta la purificacioacuten hasta el 956 6Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Pelly 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten f Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten h No se necesitaba temperatura para la agitacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo soacutelo el control de temperatura y tiempo
Tabla 7Tabla 7Tabla 7Tabla 7 Energiacutea generada por el biodiesel producido con etanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Biodiesel
Aceite usado
297869011
14400012
kJkg
kJh
100k
300l
kg
h
2978690
432000
Poder
caloriacutefico
Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3410690
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garcia y Garcia 2006 k Produccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 529
La tabla 8 muestra los flujos de energiacutea con sus respectivos costos energeacuteticos que
se detectaron para el caso de la produccioacuten con etanol si se usa una desacidificacioacuten y la
tabla 9 presenta la energiacutea producida por el biodiesel y la energiacutea usada en el tratamiento
de los aceites desechados
Tabla 8Tabla 8Tabla 8Tabla 8 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con etanol mediante el
procedimiento de desacidificacioacuten
InputInputInputInput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Energiacutea Energiacutea Energiacutea Energiacutea
totaltotaltotaltotal
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
EnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacutea
Transporte
0831
kcalkm
3500a
km
--- kJ ---
12155
Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol
(Etanol) 340005 kcalL 061e L 86093
Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(KOH) 3260006 kcalkg 440f g 6002
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 100g h 104040 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
de 68 ordmC
1440008 kJh 100h h 144000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 557067 1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al 2005 5 Pimentel y Patzek 2005 y tomando encuenta la purificacioacuten hasta el 956 6Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Pelly 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten fCantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten h No se necesitaba temperatura para la agitacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo solo el control de temperatura y tiempo
Finalmente la energiacutea neta que se obtuvo del biodiesel producido por
desacidificacioacuten con etanol fue de 2732260 kJ (diferencia entre el output y el input) y la
relacioacuten de energiacutea es de 590
El anaacutelisis de costos se realizoacute reescalando de nivel experimental a una produccioacuten
de 1000 litros En la tabla 10 se encuentra el precio para producir biodiesel con metanol
y en la tabla 11 aquel precio de producir biodiesel con etanol
530 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 9Tabla 9Tabla 9Tabla 9 Energiacutea generada por el biodiesel producido con etanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea toEnergiacutea toEnergiacutea toEnergiacutea totaltaltaltal
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Biodiesel
Aceite usado
285729211
14400012
kJkg
KJh
100k
300l
kg
h
2857292
432000
Poder
caloriacutefico
Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3257292kJ
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garciacutea y Garciacutea 2006 k Produccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
Los precios de los reactivos a grado teacutecnico fueron un barril de 160 L de etanol a
1100 Bs un barril de 160 L de metanol a 11200 Bs una bolsa de 52 kg de NaOH a
3120 Bs y una bolsa de 52 kg de KOH a 4680 Bs Estos precios se obtuvieron de dos
empresas locales siendo estos los mismos en ambas empresas El precio del aceite se
consiguioacute en el restaurante Frankffurt
Por uacuteltimo los precios de electricidad y agua se obtuvieron de la empresa ELFEC y
SEMAPA respectivamente y el costo del gas natural vehicular se lo sacoacute de la paacutegina
web de la superintendencia de hidrocarburos
Al final se determinoacute que a nivel experimental el costo de un litro de biodiesel
producido con metanol es de 2007 Bsl y producido con etanol de 475 Bsl La
principal diferencia se debe al costo de los alcoholes ya que Bolivia produce etanol es
maacutes barato mientras que el metanol es importado
Tabla 10Tabla 10Tabla 10Tabla 10 Costo de producir biodiesel con metanol
InsumoInsumoInsumoInsumo CantidadCantidadCantidadCantidad UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
unitariounitariounitariounitario
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades PrecPrecPrecPrecio totalio totalio totalio total
-- Bs --
Metanol 1 L 7000 025 L 1764
NaOH 1 kg 6000 350 g 021
Aceite 1 L 050 100 L 050
Costos de
Agua
1
m3
565
40000 mL
023
Electricidad 1 kWh 065 200 kWh 131
Gas (GNV) 1 m3 166 025 m3 041
Costos tCostos tCostos tCostos totalesotalesotalesotales 2007
Precio en centavos Fuente En base a consultas de precio en empresas locales
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 531
Tabla 11Tabla 11Tabla 11Tabla 11 Costos de producir biodiesel con etanol
InsumoInsumoInsumoInsumo CantidadCantidadCantidadCantidad UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
unitariounitariounitariounitario Cantidad usadaCantidad usadaCantidad usadaCantidad usada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
totaltotaltotaltotal
Etanol
1
L
700
030 L
- Bs -
205
KOH 1 kg 9000 440 g 039
Aceite 1 L 050 100 L 050
H2SO4 1 L 7500 100 mL 007
Costos de
Agua 1 m3 565 40000 mL 023
Electricidad 1 kWh 065 200 kWh 131
Gas (GNV) 1 m3 166 025 m3 041
Costos totalesCostos totalesCostos totalesCostos totales 475
Precio en centavos
Fuente En base a consultas de precio en empresas locales
A nivel regional los paiacuteses que registran el precio del diesel maacutes bajo son Bolivia
372 Bsl Ecuador a 255 Bsl (036 $l) y Venezuela a 035 Bsl (005 $l) gracias a
que el Estado entrega importantes subsidios a los combustibles y en los uacuteltimos antildeos ha
mantenido el precio constante [9]
En el caso particular de Bolivia cada antildeo la autoridad competente desembolsa
entre 200 y 230 millones de doacutelares en subsidios para la industria manteniendo el precio
interno del petroacuteleo por debajo de los 30 doacutelaresbarril [9]
Sin embargo si Bolivia produce biodiesel tendriacutea un ahorro de 18 millones de
doacutelaresantildeo lo que equivale al 816 del dinero necesario para sustituir la importacioacuten
ademaacutes de la ventaja ambiental de tratar aceites desechados y generar energiacutea uacutetil
Por uacuteltimo la tabla 12 muestra los restaurantes encuestados y la cantidad de aceite
que utilizan por semana
En total se consume 9840 L de aceite por mes Seguacuten Fangrui [2] se producen
cerca de 25 de peacuterdidas se deben al filtrado del aceite entonces la cantidad desechada
por mes seria de 7380 L
La cantidad de aceite desechado (7380 L por mes) es un valor que resulta
interesante para una empresa que brinda transporte provincial porque si suponemos
que un vehiacuteculo necesita cerca de 400 L por mes se podriacutea mantener cerca de 18
vehiacuteculos funcionando con biodiesel puro (B100) pero si se utiliza B20 el
biocombustible disponible seriacutea de 36900 L por mes pudiendo hacer funcionar cerca
de 92 vehiacuteculos
532 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 12Tabla 12Tabla 12Tabla 12 Cantidad de aceite utilizado en los diversos restaurantes
encuestados
RestauranteRestauranteRestauranteRestaurante CantidadCantidadCantidadCantidad
Dumbo
-- Lsem --
80
Globos 80
Frankffurt 80
Burger King 80
Pollos Panchitas 840
Suacuteper Pollo 210
Pollos Choco 840
Pollo loco 210
La Chacha 40
2460
Adicionalmente estos vehiacuteculos tendriacutean beneficios como mejor lubricacioacuten en el
motor una mayor independencia del combustible foacutesil (diesel) y ambientalmente se
disminuiriacutea la contaminacioacuten de material particulado de dioacutexido de carbono y se
eliminariacutea por completo los oacutexidos de azufre en las carreteras de esta forma afectariacutea en
menor proporcioacuten a los ecosistemas cercanos al camino
5 Conclusiones
De los tres procedimientos probados el que presentoacute mejores resultados al utilizar
etanol como alcohol del proceso fue la esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica bajo las siguientes
condiciones
Para la parte aacutecida se debe conservar una temperatura ambiente de 20ordmC utilizar 1
mL de aacutecido sulfuacuterico con 15125 mL de etanol por cada litro de aceite y mantener a una
velocidad de agitacioacuten entre 500 y 600 rpm durante 3 horas
En la parte baacutesica la solucioacuten A debe ser preparada con 108 g de KOH (hidroacutexido
de potasio) diluidos en 15125 mL de etanol (relacioacuten alcoholaceite de 5 a 1) Se debe
seguir con la temperatura de la parte aacutecida (20ordmC) La velocidad de agitacioacuten se debe
mantener entre 500 y 600 rpm durante 15 horas Por uacuteltimo la mezcla se debe dejar
reposar por 2 semanas
Los valores del balance de energiacutea fueron para la produccioacuten con metanol la
cantidad de energiacutea entregada por el biodiesel fue de 3300880 kJkg y la relacioacuten de
energiacutea es de rε = 711 Para la produccioacuten con etanol cuando se utilizoacute esterificacioacuten
aacutecida ndash baacutesica la energiacutea entregada fue de 2841598 kJkg y la relacioacuten fue de rε = 600 y
para la desacidificacioacuten directa la energiacutea entregada fue de 2732260 kJkg y la relacioacuten
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 533
rε = 590 Lo que determinoacute que en todos los casos sea una actividad energeacuteticamente
viable y se puede considerar el biodiesel asiacute producido un combustible renovable
La produccioacuten de biodiesel seriacutea una interesante propuesta para el sector del
transporte debido a que los principales restaurantes de pollo frito y hamburguesas
desechan una cantidad de 7380 L de aceite por mes que en la mayoriacutea de los casos soacutelo
se vierte a alguacuten lugar sin realizar un tratamiento previo
Seriacutea interesante poder utilizar el biodiesel en Cochabamba porque nos ayudariacutea a
controlar la cantidad de material particulado de la ciudad debido a la reduccioacuten de
emisiones de combustioacuten en motorizados y a revalorizar los aceites desechados
generando una energiacutea mecaacutenica uacutetil
En relacioacuten a los costos la fabricacioacuten de biodiesel no es viable porque si se utiliza
metanol el precio seriacutea de 2007 BsL y con etanol seriacutea de 475 BsL pero si se
produce biodiesel Bolivia tendriacutea un ahorro de 18 millones de doacutelaresantildeo lo que
equivale al 816 del dinero necesario para suplir la importacioacuten
Finalmente si se mira el futuro energeacutetico con optimismo puede decirse que a
medida que las formas tradicionales de generar energiacutea (energiacutea foacutesil que en mayor o
menor grado son contaminantes de la bioacutesfera) se agoten y sus precios se eleven llegaraacute
un momento en que las energiacuteas no tradicionales (energiacutea solar energiacutea de biomasa
energiacutea eoacutelica y otras) hoy costosas podraacuten competir econoacutemicamente con las
tradicionales
Sin embargo el biodiesel no es una solucioacuten al problema energeacutetico por siacute solo La
cuestioacuten de fondo no es soacutelo buscar un reemplazo para el petroacuteleo sino tratar de
reducir el consumo energeacutetico y mejorar la eficiencia energeacutetica y esto requiere un
cambio de haacutebitos y de tecnologiacutea El biodiesel puede ser soacutelo una solucioacuten parcial y
quizaacutes temporal Ademaacutes su produccioacuten y uso auacuten tienen barreras sociales ambientales
teacutecnicas y poliacuteticas que se debe superar
Referencias
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biodiesel a partir de soja en la Repuacuteblica Argentinardquo INTA Argentina
[2] Fangrui M y Milford A 1999 ldquoBiodiesel production a reviewrdquo Elsevier
Bioresource Technology Nordm 70
[3] Garciacutea J y Garciacutea A 2006 Biocarburantes liacutequidos biodiesel y bioetanol
Universidad Rey Juan Carlos del Ciacuterculo de Innovacioacuten en Tecnologiacuteas
Medioambientales y Energiacutea (CITME) Madrid Espantildea
[4] Geankoplis J 1999 Procesos de transporte y operaciones unitarias Continental
SA Meacutexico D F Meacutexico
[5] Guyton A y Hall J 2006 Tratado de fisiologiacutea meacutedica Elsevier Madrid
Espantildea
534 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
[6] Hilbert J 2006 ldquoEmpleo de los biocombustibles en motores dieselrdquo Instituto de
Ingenieriacutea Rural En httpwwwbiodieselcomar (Verificado en 12022008)
[7] IBCE (Instituto Boliviano de Comercio Exterior) 2008 ldquoBolivia Estudio de caso
para la mesa redonda sobre biocombustibles sosteniblesrdquo En comercio exterior
IBCE Nordm 163 Santa Cruz de la Sierra Bolivia
[8] Knothe G Van Gerpen J y Krahl J 2005 The Biodiesel Handbook AOCS
Press Champaign Illinois
[9] Marticorena J y Zuacutentildeiga P 2008 ldquoPrecio del diesel en Chile es el segundo maacutes
caro de Sudameacutericardquo En httpwwwlaterceraclcontenido26_17368_9shtml
(29012009)
[10] Morris E Pollack A Mansell E Lindhjem C Jia Y and Wilson G 2003
Impact of Biodiesel Fuels on AirQuality and Human Health National Renewable
Energy Laboratory (NREL) Novato California
[11] Pelly M 2005 ldquoHaz tu propio biodieselrdquo Organizacioacuten no Gubernamental
ldquoJourney to Foreverrdquo En httpjourneytoforeverorgesbiodiesel_fabricarhtml
(03012007)
[12] Pimentel D y Patzek T 2005 ldquoEthanol Production Using Corn Switchgrass
and Wood Biodiesel Production Using Soybean and Sunflowerrdquo En Natural
Resources Research Vol 14 No 1
[13] Sheehan J Camobreco V y Duffield J 2005 An Overview of Biodiesel and
Petroleum Diesel Life Cycles US Department Energy and US Department
Agricultural Colorado Estados Unidos
[14] Van Gerpen J Shanks B y Pruszko R 2004 Biodiesel production technology
National Renewable Energy Laboratory (NREL) Golden Colorado
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 519
Por uacuteltimo para la desacidificacioacuten directa con hidroacutexido se realizaron ensayos para
determinar la eficiencia En caso de obtener un valor mayor a 90 se empezariacutea con las
pruebas que se indican en la tabla 1 sino soacutelo serviriacutea como referencia para comparar
con los otros procedimientos la calidad del producto obtenido y los valores del balance
de energiacutea
Una vez establecidas las condiciones oacuteptimas del procedimiento para la produccioacuten
de biodiesel con etanol se realizoacute una comparacioacuten entre la produccioacuten de biodiesel con
etanol y metanol Para la produccioacuten de biodiesel con metanol se utilizoacute la
transesterificacioacuten por catalizador baacutesico propuesta por Knothe [8] y para aquel con
etanol se utilizoacute el mejor procedimiento encontrado
Finalmente para ambos casos se determinoacute la viscosidad (la cual seriacutea el paraacutemetro
de conversioacuten de aceite en biodiesel) con un viscosiacutemetro de tipo bola descendiente Se
obtuvo la densidad con ayuda del picnoacutemetro y el poder caloriacutefico se cuantificoacute con la
bomba calorimeacutetrica con el objetivo de verificar el producto que se habiacutea obtenido
Anaacutelisis de resultados
Para el balance de energiacutea [4] se hizo un recuento de todos los flujos de energiacutea en
la produccioacuten del biodiesel incluyendo los costos energeacuteticos de produccioacuten de los
insumos y su transporte Por tratarse de aceite desechado no se consideroacute el costo
energeacutetico requerido para la produccioacuten del aceite pero siacute se consideroacute el costo
energeacutetico relacionado con la eliminacioacuten de los aceites usados
El caacutelculo de la energiacutea total que el combustible produjo fue determinado
experimentalmente en una bomba calorimeacutetrica y determinada seguacuten la ecuacioacuten [1]
sumsum =+ ssee HmqHm [Ecuacioacuten 1]
La relacioacuten de energiacutea rε se calculoacute con la ecuacioacuten [2]
sumsum
==
ee
ss
Hm
Hm
input
outputr
ε
[Ecuacioacuten 2]
Los flujos que se tomaron en cuenta son
bull Como salida (output) estaacute la energiacutea producida por el biocombustible (su poder
caloriacutefico es decir su calor de reaccioacuten) y la energiacutea economizada del tratamiento
que se realiza al aceite desechado
bull Para los flujos de input se hizo una revisioacuten bibliograacutefica considerando la energiacutea
del gas usado en la recoleccioacuten del aceite la energiacutea del acondicionamiento de la
materia prima la energiacutea de la agitacioacuten del reactor la energiacutea utilizada en la
fabricacioacuten del alcohol y del catalizador la energiacutea del combustible utilizado para
mantener el reactor a una temperatura de reaccioacuten la energiacutea utilizada en la etapa
de recuperacioacuten del alcohol la energiacutea utilizada en la etapa del lavado y la energiacutea
utilizada para la supervisioacuten del proceso
520 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
La cantidad de aceite desechado utilizado se cuantificoacute por medio de la ecuacioacuten
[3]
utilizadaQkQ = [Ecuacioacuten 3]
Donde
Q= Cantidad de aceite desechado
utilizadaQ = Cantidad de aceite utilizado
k = Constante de recuperacioacuten de aceite con valores entre 078 y 075
3 Resultados
31 Acondicionamientos de la materia prima y los insumos
La cantidad filtrada fue de 1311 kg de aceite y se logroacute recuperar 1310 kg
(9992) El contenido de soacutelidos fue de 1040 g (008) En el desgomado se descartoacute
una emulsioacuten que pesoacute 18540 g (141) de los 1310 kg de aceite filtrado
Las peacuterdidas en la operacioacuten de filtrado fueron de 9610 g (075) y la cantidad de
aceite limpio y seco fue de 1282 kg (9777) En total se determinoacute que el 224
fueron las peacuterdidas en las diversas operaciones de acondicionamiento
La densidad del aceite desechado presentoacute un valor de 092 gmL y la viscosidad
un valor promedio de 4904 mm2s
En la destilacioacuten del metanol se trabajoacute a una temperatura de 57ordmC durante 35
horas Al final de la destilacioacuten se recuperoacute 79 mL de metanol anhidro (9999) de los
114 ml con los que se trabajoacute La eficiencia del proceso fue del 9645
Para el caso del etanol se utilizoacute 500 mL de alcohol de grado teacutecnico de 95 de
pureza para la primera destilacioacuten La temperatura de trabajo fue de 71ordm C por 25 horas
Al final de la destilacioacuten se recuperoacute 472 mL (944 de eficiencia) de etanol de 96 de
pureza Luego se agregoacute 125 g de oacutexido de calcio (CaO) y se colocoacute en un reflujo por un
lapso de 6 horas con el objetivo de retirar el agua contenida por el azeotropo agua-
alcohol Por uacuteltimo se realizoacute otra destilacioacuten donde se obtuvo 450 mL (90 de
eficiencia) de etanol con el 996 de pureza
32 Buacutesqueda de las condiciones oacuteptimas y produccioacuten del biodiesel
Seguacuten Pelly [11] para tratar un aceite por transesterificacioacuten eacuteste debe presentar un
valor de pH mayor o igual 26 en la valoracioacuten de aacutecidos grasos libres (AGL) Caso
contrario se deberiacutea utilizar una esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica para la obtencioacuten de
biodiesel El pH del aceite desechado por medio de la valoracioacuten de AGL presentoacute un
resultado de 232
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 521
321 Transesterificacioacuten directa
Como el valor del pH se encontraba cerca al 26 se proboacute la transesterificacioacuten con
hidroacutexido donde primero se buscoacute la concentracioacuten oacuteptima del catalizador con
hidroacutexido de sodio (NaOH) Los valores de 05 a 1 M mostraron coaacutegulos gelatinosos al
finalizar el proceso y los valores de 12 a 17M presentaron formacioacuten de jaboacuten soacutelido
Entonces se dedujo que el NaOH no era un buen catalizador para realizar una
transesterificacioacuten con etanol y por esta razoacuten se cambioacute el catalizador por hidroacutexido de
potasio (KOH)
Las pruebas con KOH no mostraron formacioacuten de coaacutegulos en ninguna de las
concentraciones pero siacute presentaron una pequentildea produccioacuten de glicerina que era
insignificante Sin embargo el producto era jaboacuten liacutequido y no biodiesel Por ende se
encontroacute que este catalizador sirve para la transesterificacioacuten en caso de utilizar etanol
322 Esterificacioacuten aacutecida-baacutesica
Debido a la formacioacuten de jaboacuten se descartoacute la transesterificacioacuten y se empezoacute con
una esterificacioacuten aacutecida-baacutesica de relacioacuten alcoholaceite de 4 y con las condiciones
indicadas anteriormente Al final del proceso se aprecioacute una separacioacuten de tres fases
Se midioacute la viscosidad de la fase superior y de la fase central No se midioacute la
viscosidad de la fase inferior (un volumen de 18 mL) debido a que se comproboacute que era
jaboacuten formado por la presencia de aacutecidos grasos libres del aceite
La fase superior teniacutea un volumen de 15 mL despueacutes de la recuperacioacuten del
alcohol quedoacute en 8 ml y presentoacute una viscosidad de 2503 mm2s que indicoacute que no
era biodiesel La fase central teniacutea un volumen de 47 ml y dio una viscosidad de 3946
mm2s que maacutes pareciacutea ser aceite y no biodiesel
Ya que la esterificacioacuten consiguioacute disminuir la viscosidad no presentaba formacioacuten
de coaacutegulos y la separacioacuten de las fases fue faacutecil se llevoacute a cabo pruebas de variacioacuten de
temperatura tiempo de reaccioacuten y relacioacuten alcohol ndash aceite Ademaacutes se realizoacute una
prueba con hidroacutexido de sodio para ver si funcionariacutea con este nuevo procedimiento
En la prueba de catalizador para el caso del KOH se formaron tres fases (dos
aceitosas y una de jaboacuten) Las fases se recuperaban faacutecilmente y teniacutean un pH entre 6 y
7 La fase superior teniacutea un volumen de 21 mL la fase central 41 mL y la inferior 18
mL(sin recuperar el alcohol)
Para el caso del NaOH se formaron dos fases presentaban un pH de 7 pero no
eran faacuteciles de recuperar porque al realizar un movimiento o al querer vaciarlas a otro
envase estas se empezaban a mezclar
Por tanto el KOH es el catalizador alcalino que muestra mejores resultados cuando
se utiliza etanol en la produccioacuten de biodiesel
Luego se realizoacute el ensayo para determinar la concentracioacuten oacuteptima del catalizador
Se probaron concentraciones de 08 10 y 12 M donde la concentracioacuten que mejor
522 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
neutralizoacute la solucioacuten aacutecida fue de 12 M (pH entre 6 y 7) La concentracioacuten de 1 M
teniacutea un pH de 4 y en su fase jabonosa se formaban pequentildeas estructuras que atraparon
el biodiesel
Para los ensayos de determinacioacuten de la temperatura de reaccioacuten se hicieron
pruebas con las temperaturas de 20 (temperatura ambiente) 40 y 68 ordmC
En el ensayo a temperatura ambiente de 20ordmC se observoacute la presencia de dos fases
La solucioacuten teniacutea un pH de 7 y las fases se recuperaban faacutecilmente La fase superior
presentoacute una viscosidad de 1793 mm2s Despueacutes de dos semanas de sedimentacioacuten la
muestra a temperatura ambiente presentoacute glicerina y jaboacuten en la fase inferior La nueva
viscosidad de la fase superior era de 1419 mm2s
El ensayo a temperatura de 40ordmC mostroacute la formacioacuten de tres fases que eran faacuteciles
de recuperar pero existiacutea mucha peacuterdida debido a que la fase central y jabonosa
presentaba formacioacuten de estructuras lo que la volviacutea maacutes voluminosa
Sin embargo en el ensayo a 68ordmC se formaron tres fases La fase superior de 8 ml
de volumen una intermedia de 64 ml y una inferior (jabonosa) de 8 ml (sin recuperacioacuten
del alcohol) Las viscosidades de la fase superior e intermedia fueron de 449 mm2s y
2054 mm2s respectivamente Las fases se podiacutean recuperar faacutecilmente y el pH era de 6
a 7
En los ensayos de tiempo de reaccioacuten se tomoacute en cuenta la tercera fase (jabonosa)
para determinar cual ensayo era mejor debido a que en esta fase se encontraba tambieacuten
la glicerina y en teoriacutea si se deja reaccionar maacutes tiempo existe mayor formacioacuten de
glicerina
El ensayo 1 a 68 ordmC presentoacute tres fases y teniacutea un pH de 7 La fase jabonosa era de
8 ml proacuteximo al valor teoacuterico de glicerina el cual es 45 mL Los resultados maacutes
aceptables se encontraron en los ensayos 2 y 3 porque existioacute una tercera fase maacutes
compacta en relacioacuten a la del ensayo 1 y teniacutea un volumen de 65 mL Pero el ensayo 3 a
20ordmC mostroacute el mejor resultado debido a que presentoacute una tercera fase donde la
glicerina teniacutea un volumen de 25 mL y se separoacute de la fase jabonosa
Luego se realizoacute ensayos de buacutesqueda de la relacioacuten alcoholaceite En las
relaciones de 6 y 9 no existioacute formacioacuten de glicerina o jaboacuten La relacioacuten de 4 se realizoacute
en el primer ensayo donde se formaron estructuras que atrapaban el biodiesel y con la
relacioacuten de 5 se determinoacute una viscosidad de 2299 mm2s y se obtuvo un poco de
jaboacuten y glicerina Por estos resultados se pudo afirmar que la mejor relacioacuten era la de 5
Por otro lado las relaciones 6 y 9 presentaron dos fases una fase superior y otra
inferior Los valores de la viscosidad en la fase superior eran de 486 mm2s y 424
mm2s pero era muy alcohoacutelica Los datos de viscosidad de la fase inferior fueron de
3589 mm2s y 3395 mm2s
Finalmente se realizoacute ensayos con las condiciones oacuteptimas halladas y despueacutes de 3
diacuteas de decantacioacuten la viscosidad promedio fue de 892 mm2s con una densidad
promedio de 0881 gmL y un poder caloriacutefico de 297869 kJkg La explicacioacuten del
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 523
valor elevado de la viscosidad es por la presencia de hidroacutexidos en las cadenas de esteres
(biodiesel)
Para tener una visioacuten global de los resultados de la esterificacioacuten se presenta la
figura 1 donde se muestra los valores promedio de viscosidad determinados en los
ensayos y el valor de la viscosidad con los puntos oacuteptimos elegidos
Debido a que no se obtuvo un valor de viscosidad (nuestro paraacutemetro de
conversioacuten) del biodiesel dentro de rango (19 ndash 75 mm2s) se intentoacute el uacuteltimo
procedimiento que es el de la desacidificacioacuten directa con hidroacutexido
Determinacion de la temperatura oacuteptima
0
5
10
15
20
25
30
Temp 40ordmC
Temp 20ordmC (24 horas)
Temp 20ordmC (3 diacuteas)
Temp 68ordmC
Vis
co
sid
ad
(m
m2 s
-1)
Figura 1Figura 1Figura 1Figura 1 Se muestran las viscosidades promedio obtenidas en los ensayos de
temperatura establecidos en la tabla 2 donde el punto oacuteptimo es la
inflexioacuten en la curva
524 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Determinacioacuten de la Relacioacuten AlcoholAceite oacuteptima
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Rel alac 4
Rel alac 5
Rel alac 6
Rel alac 9
Vis
co
sid
ad
(mm
2 s
-1)
Figura 2Figura 2Figura 2Figura 2 Se muestran las viscosidades promedio obtenidas en los ensayos de
relacioacuten alcoholaceite establecidos en la tabla 2 donde el punto
oacuteptimo es la relacioacuten alac 5
Determinacioacuten del tiempo de reaccioacuten oacuteptima
000
500
1000
1500
2000
2500
3000
Tiemp R
eac 1
Tiemp R
eac 2
Tiemp R
eac 3
Vis
cosid
ad (m
m2 s
-1)
Figura 3Figura 3Figura 3Figura 3 Se muestran las viscosidades promedio obtenidas en los ensayos de
tiempo oacuteptimo de reaccioacuten establecidos en la tabla 3 donde el punto
oacuteptimo es la inflexioacuten en la curva
323 Desacidificacioacuten directa
En la primera etapa se obtuvo un rendimiento del 775 debido a que se eliminoacute
18 ml de jaboacuten de los 80 ml de aceite con los que se trabajoacute
En la produccioacuten de biodiesel se trabajoacute con 62 mL de aceite (aceite recuperado de
la primera parte) donde se determinoacute que existiacutean dos fases una inferior con glicerina
(aproximadamente 15 mL de glicerina) y una superior de 62 mL de volumen que
pareciacutea ser biodiesel
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 525
Entonces se recuperoacute el alcohol donde se obtuvo 10 mL de etanol y 52 mL de
biodiesel con un rendimiento del 838 y el rendimiento global del proceso fue del
806 La viscosidad de la fase superior fue de 1266 mm2s la densidad de 0874 gml
y un poder caloriacutefico de 2857292 kJkg Tambieacuten se preparoacute biodiesel con metanol
para fines de comparacioacuten Los valores brutos obtenidos en la elaboracioacuten de biodiesel
con metanol fueron de 16 mL de glicerina y 109 mL de biodiesel Para la recuperacioacuten
del metanol se instaloacute un sistema de destilado De la fase de glicerina se consiguioacute en
promedio 46 mL de metanol y 114 mL de la glicerina La glicerina teoacuterica era de 1233
mL Esto significa un rendimiento promedio del 9245 y de la fase de esteres se
obtuvo en promedio 44 mL de metanol y 1046 mL de biodiesel sin lavar En total se
obtuvo 9 mL de metanol recuperado de los 125 mL teoacutericos lo que significa un
rendimiento de recuperacioacuten global del 72
Por uacuteltimo se realizoacute el lavado del biodiesel con 20 mL de agua destilada Al final
del lavado se obtuvo una peacuterdida en promedio de 46 mL (emulsioacuten que fue retirada
con el agua de lavado) y 1001 mL de biodiesel Si en teoriacutea se deberiacutea producir 1038
mL de biodiesel el rendimiento promedio del proceso fue del 9643 Entre las
propiedades del biodiesel producido con metanol se determinoacute una densidad de 08993
gmL a 15ordmC la viscosidad con un valor promedio de 572 mm2s a 40ordm C y el poder
caloriacutefico con un valor de 340906 kJkg
4 Anaacutelisis y discusioacuten de resultados
La tabla 4 muestra los flujos de energiacutea con sus respectivos costos energeacuteticos que
fueron detectados para el caso de la produccioacuten con metanol y la tabla 5 la energiacutea
producida por el biodiesel y la energiacutea usada en el tratamiento de los aceites desechados
con metanol
En las energiacuteas de entrada (input) que se muestran en la tabla 4 se tiene el
transporte que es el valor de la cantidad de energiacutea que se utiliza para producir diesel
basado en Pimentel [12] y la distancia fue determinada suponiendo una recoleccioacuten de la
materia prima de los locales que podriacutean proveer de aceite usado
En el acondicionamiento se tiene la operacioacuten de filtrado donde se tomoacute en cuenta
la energiacutea que un ser humano necesitariacutea para hacer dicha actividad Seguacuten Guyton [5]
seriacutea un valor de 6000 caldiacutea que es la energiacutea que un ser humano gasta cuando realiza
esfuerzos fiacutesicos Del mismo autor se consultoacute la energiacutea de supervisioacuten humana dando
un valor de 2000 caldiacutea en caso de que un ser humano tenga un trabajo casi
sedentario Estos valores se corroboraron con los valores de Pimentel [12]
Sheehan et al [13] diferenciaron entre tener una energiacutea eleacutectrica para la agitacioacuten y
otra para calentar el reactor asiacute que el valor para la agitacioacuten era de 104004 kJh y para
calentar era de 144000 kJh Esta diferencia tambieacuten se tomoacute en cuenta para este
estudio donde la energiacutea de la operacioacuten de secado (en el acondicionamiento) y la
energiacutea para mantener el reactor a una cierta temperatura tomaron un valor de 144000
kJh
526 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
En cambio para la operacioacuten de desgomado (en el acondicionamiento) al igual que
el de agitacioacuten y el lavado en el proceso tomoacute un valor de 104004 kJh y se consideroacute
como si soacutelo fuera una maacutequina que proporcionaba agitacioacuten para que exista un buena
mezcla
La energiacutea para producir un litro de metanol y un kilogramo de hidroacutexido de sodio
se basaron en Pimentel [12] dando un valor de 68000 kcall para el metanol y 281000
kcalkg para el hidroacutexido valores que se corroboraron con Sheehan [13]
En la energiacutea de salida (output) para el biodiesel se usoacute el valor de 3409060 kJkg
que es el poder caloriacutefico que se determinoacute en el laboratorio y para la energiacutea que
costariacutea tratar el aceite desechado con bioreactores se tomoacute un valor de 144000 kJh
basado en Garciacutea [3]
La energiacutea neta que el biodiesel entrega es de 3300880 kJ que es la diferencia entre
el output y el input (ver expresioacuten 1 en la metodologiacutea) y la relacioacuten de energiacutea es de
711 (ver expresioacuten 2 en la metodologiacutea) Seguacuten Donato [1] este valor es real debido a
que no se ha considerado la energiacutea (input) de la produccioacuten del cultivo porque la
materia prima es el desecho de los restaurantes pero los mismos autores establecieron
que si se tomara en cuenta el cultivo la relacioacuten de energiacutea estariacutea entre 4 y 13
Tabla 4Tabla 4Tabla 4Tabla 4 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con metanol
InputInputInputInput
ValorValorValorValor
UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
CantidadCantidadCantidadCantidad
usadausadausadausada
UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
EnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacutea
totaltotaltotaltotal
Tipo deTipo deTipo deTipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Transporte
0831
kcalkm
3500a
km
--- kJ --
-
12155
Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol
(metanol) 680005 kcalL 025e L 71128
Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(NaOH) 2810006 kcalkg 350f g 4115
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 100g h 104040 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
de 58 ordmC
1440008 kJh 100h h 144000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten
humana 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 540215
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 527
1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al
2005 5 Pimentel y Patzek 2005 6 Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Sheehan et
al 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el
vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo
calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten f
Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de
investigacioacuten h Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el
trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo soacutelo el control de temperatura y tiempo
Tabla 5Tabla 5Tabla 5Tabla 5 Energiacutea generada por el biodiesel producido con metanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total Tipo de energiacuteaTipo de energiacuteaTipo de energiacuteaTipo de energiacutea
Biodiesel
340900011
kJkg
100k
kg
--- kJ ---
3409060
Poder caloriacutefico
Aceite usado 14400012 kJh 300l h 432000 Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3841060
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garcia y Garcia 2006
kProduccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
La tabla 6 muestra los flujos de energiacutea con sus respectivos costos energeacuteticos que
fueron detectados para el caso de la produccioacuten con etanol utilizando una esterificacioacuten
aacutecida ndash baacutesica La tabla 7 presenta la energiacutea producida por el biodiesel y la energiacutea usada
en el tratamiento de los aceites desechados
Soacutelo se aclararaacuten los costos de energiacutea de los flujos de etanol y el hidroacutexido de
potasio debido a que los valores de los demaacutes flujos ya se determinaron anteriormente
Para conseguir etanol 996 puro se necesitoacute 34000 kcalL (para producir un litro de
etanol es necesario 33100 kcalL y convertir el etanol de 950 a 996 de pureza
requiere de 90 kcalL) y para producir un kilogramo de hidroacutexido de potasio es
necesario 326000 kcalkg ambos valores se basaron en Pimentel [12] y se confirmaron
con los valores de Sheehan [13]
La energiacutea neta que se obtuvo del biodiesel producido por esterificacioacuten con etanol
fue de 2841598 kJ (diferencia entre el output y el input) y la relacioacuten de energiacutea fue de
600 Este valor es menor en relacioacuten al valor con la produccioacuten de metanol por que se
necesita mayores tiempos de reaccioacuten
528 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 6Tabla 6Tabla 6Tabla 6 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con etanol mediante el
procedimiento de esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica
InputInputInputInput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
EnEnEnEnergiacuteaergiacuteaergiacuteaergiacutea
Transporte 0831 kcalkm 3500a km
--- kJ ---
12155 Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol (Etanol) 340005 kcalL 061e L 86093 Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(KOH) 3260006 kcalkg 440f g 6002
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 300g h 312120 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
ambiente
0008 kJh 000h h 000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 569127
1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al 2005 5 Pimentel y Patzek 2005 y tomando en cuenta la purificacioacuten hasta el 956 6Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Pelly 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten f Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten h No se necesitaba temperatura para la agitacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo soacutelo el control de temperatura y tiempo
Tabla 7Tabla 7Tabla 7Tabla 7 Energiacutea generada por el biodiesel producido con etanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Biodiesel
Aceite usado
297869011
14400012
kJkg
kJh
100k
300l
kg
h
2978690
432000
Poder
caloriacutefico
Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3410690
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garcia y Garcia 2006 k Produccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 529
La tabla 8 muestra los flujos de energiacutea con sus respectivos costos energeacuteticos que
se detectaron para el caso de la produccioacuten con etanol si se usa una desacidificacioacuten y la
tabla 9 presenta la energiacutea producida por el biodiesel y la energiacutea usada en el tratamiento
de los aceites desechados
Tabla 8Tabla 8Tabla 8Tabla 8 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con etanol mediante el
procedimiento de desacidificacioacuten
InputInputInputInput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Energiacutea Energiacutea Energiacutea Energiacutea
totaltotaltotaltotal
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
EnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacutea
Transporte
0831
kcalkm
3500a
km
--- kJ ---
12155
Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol
(Etanol) 340005 kcalL 061e L 86093
Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(KOH) 3260006 kcalkg 440f g 6002
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 100g h 104040 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
de 68 ordmC
1440008 kJh 100h h 144000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 557067 1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al 2005 5 Pimentel y Patzek 2005 y tomando encuenta la purificacioacuten hasta el 956 6Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Pelly 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten fCantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten h No se necesitaba temperatura para la agitacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo solo el control de temperatura y tiempo
Finalmente la energiacutea neta que se obtuvo del biodiesel producido por
desacidificacioacuten con etanol fue de 2732260 kJ (diferencia entre el output y el input) y la
relacioacuten de energiacutea es de 590
El anaacutelisis de costos se realizoacute reescalando de nivel experimental a una produccioacuten
de 1000 litros En la tabla 10 se encuentra el precio para producir biodiesel con metanol
y en la tabla 11 aquel precio de producir biodiesel con etanol
530 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 9Tabla 9Tabla 9Tabla 9 Energiacutea generada por el biodiesel producido con etanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea toEnergiacutea toEnergiacutea toEnergiacutea totaltaltaltal
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Biodiesel
Aceite usado
285729211
14400012
kJkg
KJh
100k
300l
kg
h
2857292
432000
Poder
caloriacutefico
Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3257292kJ
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garciacutea y Garciacutea 2006 k Produccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
Los precios de los reactivos a grado teacutecnico fueron un barril de 160 L de etanol a
1100 Bs un barril de 160 L de metanol a 11200 Bs una bolsa de 52 kg de NaOH a
3120 Bs y una bolsa de 52 kg de KOH a 4680 Bs Estos precios se obtuvieron de dos
empresas locales siendo estos los mismos en ambas empresas El precio del aceite se
consiguioacute en el restaurante Frankffurt
Por uacuteltimo los precios de electricidad y agua se obtuvieron de la empresa ELFEC y
SEMAPA respectivamente y el costo del gas natural vehicular se lo sacoacute de la paacutegina
web de la superintendencia de hidrocarburos
Al final se determinoacute que a nivel experimental el costo de un litro de biodiesel
producido con metanol es de 2007 Bsl y producido con etanol de 475 Bsl La
principal diferencia se debe al costo de los alcoholes ya que Bolivia produce etanol es
maacutes barato mientras que el metanol es importado
Tabla 10Tabla 10Tabla 10Tabla 10 Costo de producir biodiesel con metanol
InsumoInsumoInsumoInsumo CantidadCantidadCantidadCantidad UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
unitariounitariounitariounitario
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades PrecPrecPrecPrecio totalio totalio totalio total
-- Bs --
Metanol 1 L 7000 025 L 1764
NaOH 1 kg 6000 350 g 021
Aceite 1 L 050 100 L 050
Costos de
Agua
1
m3
565
40000 mL
023
Electricidad 1 kWh 065 200 kWh 131
Gas (GNV) 1 m3 166 025 m3 041
Costos tCostos tCostos tCostos totalesotalesotalesotales 2007
Precio en centavos Fuente En base a consultas de precio en empresas locales
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 531
Tabla 11Tabla 11Tabla 11Tabla 11 Costos de producir biodiesel con etanol
InsumoInsumoInsumoInsumo CantidadCantidadCantidadCantidad UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
unitariounitariounitariounitario Cantidad usadaCantidad usadaCantidad usadaCantidad usada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
totaltotaltotaltotal
Etanol
1
L
700
030 L
- Bs -
205
KOH 1 kg 9000 440 g 039
Aceite 1 L 050 100 L 050
H2SO4 1 L 7500 100 mL 007
Costos de
Agua 1 m3 565 40000 mL 023
Electricidad 1 kWh 065 200 kWh 131
Gas (GNV) 1 m3 166 025 m3 041
Costos totalesCostos totalesCostos totalesCostos totales 475
Precio en centavos
Fuente En base a consultas de precio en empresas locales
A nivel regional los paiacuteses que registran el precio del diesel maacutes bajo son Bolivia
372 Bsl Ecuador a 255 Bsl (036 $l) y Venezuela a 035 Bsl (005 $l) gracias a
que el Estado entrega importantes subsidios a los combustibles y en los uacuteltimos antildeos ha
mantenido el precio constante [9]
En el caso particular de Bolivia cada antildeo la autoridad competente desembolsa
entre 200 y 230 millones de doacutelares en subsidios para la industria manteniendo el precio
interno del petroacuteleo por debajo de los 30 doacutelaresbarril [9]
Sin embargo si Bolivia produce biodiesel tendriacutea un ahorro de 18 millones de
doacutelaresantildeo lo que equivale al 816 del dinero necesario para sustituir la importacioacuten
ademaacutes de la ventaja ambiental de tratar aceites desechados y generar energiacutea uacutetil
Por uacuteltimo la tabla 12 muestra los restaurantes encuestados y la cantidad de aceite
que utilizan por semana
En total se consume 9840 L de aceite por mes Seguacuten Fangrui [2] se producen
cerca de 25 de peacuterdidas se deben al filtrado del aceite entonces la cantidad desechada
por mes seria de 7380 L
La cantidad de aceite desechado (7380 L por mes) es un valor que resulta
interesante para una empresa que brinda transporte provincial porque si suponemos
que un vehiacuteculo necesita cerca de 400 L por mes se podriacutea mantener cerca de 18
vehiacuteculos funcionando con biodiesel puro (B100) pero si se utiliza B20 el
biocombustible disponible seriacutea de 36900 L por mes pudiendo hacer funcionar cerca
de 92 vehiacuteculos
532 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 12Tabla 12Tabla 12Tabla 12 Cantidad de aceite utilizado en los diversos restaurantes
encuestados
RestauranteRestauranteRestauranteRestaurante CantidadCantidadCantidadCantidad
Dumbo
-- Lsem --
80
Globos 80
Frankffurt 80
Burger King 80
Pollos Panchitas 840
Suacuteper Pollo 210
Pollos Choco 840
Pollo loco 210
La Chacha 40
2460
Adicionalmente estos vehiacuteculos tendriacutean beneficios como mejor lubricacioacuten en el
motor una mayor independencia del combustible foacutesil (diesel) y ambientalmente se
disminuiriacutea la contaminacioacuten de material particulado de dioacutexido de carbono y se
eliminariacutea por completo los oacutexidos de azufre en las carreteras de esta forma afectariacutea en
menor proporcioacuten a los ecosistemas cercanos al camino
5 Conclusiones
De los tres procedimientos probados el que presentoacute mejores resultados al utilizar
etanol como alcohol del proceso fue la esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica bajo las siguientes
condiciones
Para la parte aacutecida se debe conservar una temperatura ambiente de 20ordmC utilizar 1
mL de aacutecido sulfuacuterico con 15125 mL de etanol por cada litro de aceite y mantener a una
velocidad de agitacioacuten entre 500 y 600 rpm durante 3 horas
En la parte baacutesica la solucioacuten A debe ser preparada con 108 g de KOH (hidroacutexido
de potasio) diluidos en 15125 mL de etanol (relacioacuten alcoholaceite de 5 a 1) Se debe
seguir con la temperatura de la parte aacutecida (20ordmC) La velocidad de agitacioacuten se debe
mantener entre 500 y 600 rpm durante 15 horas Por uacuteltimo la mezcla se debe dejar
reposar por 2 semanas
Los valores del balance de energiacutea fueron para la produccioacuten con metanol la
cantidad de energiacutea entregada por el biodiesel fue de 3300880 kJkg y la relacioacuten de
energiacutea es de rε = 711 Para la produccioacuten con etanol cuando se utilizoacute esterificacioacuten
aacutecida ndash baacutesica la energiacutea entregada fue de 2841598 kJkg y la relacioacuten fue de rε = 600 y
para la desacidificacioacuten directa la energiacutea entregada fue de 2732260 kJkg y la relacioacuten
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 533
rε = 590 Lo que determinoacute que en todos los casos sea una actividad energeacuteticamente
viable y se puede considerar el biodiesel asiacute producido un combustible renovable
La produccioacuten de biodiesel seriacutea una interesante propuesta para el sector del
transporte debido a que los principales restaurantes de pollo frito y hamburguesas
desechan una cantidad de 7380 L de aceite por mes que en la mayoriacutea de los casos soacutelo
se vierte a alguacuten lugar sin realizar un tratamiento previo
Seriacutea interesante poder utilizar el biodiesel en Cochabamba porque nos ayudariacutea a
controlar la cantidad de material particulado de la ciudad debido a la reduccioacuten de
emisiones de combustioacuten en motorizados y a revalorizar los aceites desechados
generando una energiacutea mecaacutenica uacutetil
En relacioacuten a los costos la fabricacioacuten de biodiesel no es viable porque si se utiliza
metanol el precio seriacutea de 2007 BsL y con etanol seriacutea de 475 BsL pero si se
produce biodiesel Bolivia tendriacutea un ahorro de 18 millones de doacutelaresantildeo lo que
equivale al 816 del dinero necesario para suplir la importacioacuten
Finalmente si se mira el futuro energeacutetico con optimismo puede decirse que a
medida que las formas tradicionales de generar energiacutea (energiacutea foacutesil que en mayor o
menor grado son contaminantes de la bioacutesfera) se agoten y sus precios se eleven llegaraacute
un momento en que las energiacuteas no tradicionales (energiacutea solar energiacutea de biomasa
energiacutea eoacutelica y otras) hoy costosas podraacuten competir econoacutemicamente con las
tradicionales
Sin embargo el biodiesel no es una solucioacuten al problema energeacutetico por siacute solo La
cuestioacuten de fondo no es soacutelo buscar un reemplazo para el petroacuteleo sino tratar de
reducir el consumo energeacutetico y mejorar la eficiencia energeacutetica y esto requiere un
cambio de haacutebitos y de tecnologiacutea El biodiesel puede ser soacutelo una solucioacuten parcial y
quizaacutes temporal Ademaacutes su produccioacuten y uso auacuten tienen barreras sociales ambientales
teacutecnicas y poliacuteticas que se debe superar
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534 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
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520 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
La cantidad de aceite desechado utilizado se cuantificoacute por medio de la ecuacioacuten
[3]
utilizadaQkQ = [Ecuacioacuten 3]
Donde
Q= Cantidad de aceite desechado
utilizadaQ = Cantidad de aceite utilizado
k = Constante de recuperacioacuten de aceite con valores entre 078 y 075
3 Resultados
31 Acondicionamientos de la materia prima y los insumos
La cantidad filtrada fue de 1311 kg de aceite y se logroacute recuperar 1310 kg
(9992) El contenido de soacutelidos fue de 1040 g (008) En el desgomado se descartoacute
una emulsioacuten que pesoacute 18540 g (141) de los 1310 kg de aceite filtrado
Las peacuterdidas en la operacioacuten de filtrado fueron de 9610 g (075) y la cantidad de
aceite limpio y seco fue de 1282 kg (9777) En total se determinoacute que el 224
fueron las peacuterdidas en las diversas operaciones de acondicionamiento
La densidad del aceite desechado presentoacute un valor de 092 gmL y la viscosidad
un valor promedio de 4904 mm2s
En la destilacioacuten del metanol se trabajoacute a una temperatura de 57ordmC durante 35
horas Al final de la destilacioacuten se recuperoacute 79 mL de metanol anhidro (9999) de los
114 ml con los que se trabajoacute La eficiencia del proceso fue del 9645
Para el caso del etanol se utilizoacute 500 mL de alcohol de grado teacutecnico de 95 de
pureza para la primera destilacioacuten La temperatura de trabajo fue de 71ordm C por 25 horas
Al final de la destilacioacuten se recuperoacute 472 mL (944 de eficiencia) de etanol de 96 de
pureza Luego se agregoacute 125 g de oacutexido de calcio (CaO) y se colocoacute en un reflujo por un
lapso de 6 horas con el objetivo de retirar el agua contenida por el azeotropo agua-
alcohol Por uacuteltimo se realizoacute otra destilacioacuten donde se obtuvo 450 mL (90 de
eficiencia) de etanol con el 996 de pureza
32 Buacutesqueda de las condiciones oacuteptimas y produccioacuten del biodiesel
Seguacuten Pelly [11] para tratar un aceite por transesterificacioacuten eacuteste debe presentar un
valor de pH mayor o igual 26 en la valoracioacuten de aacutecidos grasos libres (AGL) Caso
contrario se deberiacutea utilizar una esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica para la obtencioacuten de
biodiesel El pH del aceite desechado por medio de la valoracioacuten de AGL presentoacute un
resultado de 232
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 521
321 Transesterificacioacuten directa
Como el valor del pH se encontraba cerca al 26 se proboacute la transesterificacioacuten con
hidroacutexido donde primero se buscoacute la concentracioacuten oacuteptima del catalizador con
hidroacutexido de sodio (NaOH) Los valores de 05 a 1 M mostraron coaacutegulos gelatinosos al
finalizar el proceso y los valores de 12 a 17M presentaron formacioacuten de jaboacuten soacutelido
Entonces se dedujo que el NaOH no era un buen catalizador para realizar una
transesterificacioacuten con etanol y por esta razoacuten se cambioacute el catalizador por hidroacutexido de
potasio (KOH)
Las pruebas con KOH no mostraron formacioacuten de coaacutegulos en ninguna de las
concentraciones pero siacute presentaron una pequentildea produccioacuten de glicerina que era
insignificante Sin embargo el producto era jaboacuten liacutequido y no biodiesel Por ende se
encontroacute que este catalizador sirve para la transesterificacioacuten en caso de utilizar etanol
322 Esterificacioacuten aacutecida-baacutesica
Debido a la formacioacuten de jaboacuten se descartoacute la transesterificacioacuten y se empezoacute con
una esterificacioacuten aacutecida-baacutesica de relacioacuten alcoholaceite de 4 y con las condiciones
indicadas anteriormente Al final del proceso se aprecioacute una separacioacuten de tres fases
Se midioacute la viscosidad de la fase superior y de la fase central No se midioacute la
viscosidad de la fase inferior (un volumen de 18 mL) debido a que se comproboacute que era
jaboacuten formado por la presencia de aacutecidos grasos libres del aceite
La fase superior teniacutea un volumen de 15 mL despueacutes de la recuperacioacuten del
alcohol quedoacute en 8 ml y presentoacute una viscosidad de 2503 mm2s que indicoacute que no
era biodiesel La fase central teniacutea un volumen de 47 ml y dio una viscosidad de 3946
mm2s que maacutes pareciacutea ser aceite y no biodiesel
Ya que la esterificacioacuten consiguioacute disminuir la viscosidad no presentaba formacioacuten
de coaacutegulos y la separacioacuten de las fases fue faacutecil se llevoacute a cabo pruebas de variacioacuten de
temperatura tiempo de reaccioacuten y relacioacuten alcohol ndash aceite Ademaacutes se realizoacute una
prueba con hidroacutexido de sodio para ver si funcionariacutea con este nuevo procedimiento
En la prueba de catalizador para el caso del KOH se formaron tres fases (dos
aceitosas y una de jaboacuten) Las fases se recuperaban faacutecilmente y teniacutean un pH entre 6 y
7 La fase superior teniacutea un volumen de 21 mL la fase central 41 mL y la inferior 18
mL(sin recuperar el alcohol)
Para el caso del NaOH se formaron dos fases presentaban un pH de 7 pero no
eran faacuteciles de recuperar porque al realizar un movimiento o al querer vaciarlas a otro
envase estas se empezaban a mezclar
Por tanto el KOH es el catalizador alcalino que muestra mejores resultados cuando
se utiliza etanol en la produccioacuten de biodiesel
Luego se realizoacute el ensayo para determinar la concentracioacuten oacuteptima del catalizador
Se probaron concentraciones de 08 10 y 12 M donde la concentracioacuten que mejor
522 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
neutralizoacute la solucioacuten aacutecida fue de 12 M (pH entre 6 y 7) La concentracioacuten de 1 M
teniacutea un pH de 4 y en su fase jabonosa se formaban pequentildeas estructuras que atraparon
el biodiesel
Para los ensayos de determinacioacuten de la temperatura de reaccioacuten se hicieron
pruebas con las temperaturas de 20 (temperatura ambiente) 40 y 68 ordmC
En el ensayo a temperatura ambiente de 20ordmC se observoacute la presencia de dos fases
La solucioacuten teniacutea un pH de 7 y las fases se recuperaban faacutecilmente La fase superior
presentoacute una viscosidad de 1793 mm2s Despueacutes de dos semanas de sedimentacioacuten la
muestra a temperatura ambiente presentoacute glicerina y jaboacuten en la fase inferior La nueva
viscosidad de la fase superior era de 1419 mm2s
El ensayo a temperatura de 40ordmC mostroacute la formacioacuten de tres fases que eran faacuteciles
de recuperar pero existiacutea mucha peacuterdida debido a que la fase central y jabonosa
presentaba formacioacuten de estructuras lo que la volviacutea maacutes voluminosa
Sin embargo en el ensayo a 68ordmC se formaron tres fases La fase superior de 8 ml
de volumen una intermedia de 64 ml y una inferior (jabonosa) de 8 ml (sin recuperacioacuten
del alcohol) Las viscosidades de la fase superior e intermedia fueron de 449 mm2s y
2054 mm2s respectivamente Las fases se podiacutean recuperar faacutecilmente y el pH era de 6
a 7
En los ensayos de tiempo de reaccioacuten se tomoacute en cuenta la tercera fase (jabonosa)
para determinar cual ensayo era mejor debido a que en esta fase se encontraba tambieacuten
la glicerina y en teoriacutea si se deja reaccionar maacutes tiempo existe mayor formacioacuten de
glicerina
El ensayo 1 a 68 ordmC presentoacute tres fases y teniacutea un pH de 7 La fase jabonosa era de
8 ml proacuteximo al valor teoacuterico de glicerina el cual es 45 mL Los resultados maacutes
aceptables se encontraron en los ensayos 2 y 3 porque existioacute una tercera fase maacutes
compacta en relacioacuten a la del ensayo 1 y teniacutea un volumen de 65 mL Pero el ensayo 3 a
20ordmC mostroacute el mejor resultado debido a que presentoacute una tercera fase donde la
glicerina teniacutea un volumen de 25 mL y se separoacute de la fase jabonosa
Luego se realizoacute ensayos de buacutesqueda de la relacioacuten alcoholaceite En las
relaciones de 6 y 9 no existioacute formacioacuten de glicerina o jaboacuten La relacioacuten de 4 se realizoacute
en el primer ensayo donde se formaron estructuras que atrapaban el biodiesel y con la
relacioacuten de 5 se determinoacute una viscosidad de 2299 mm2s y se obtuvo un poco de
jaboacuten y glicerina Por estos resultados se pudo afirmar que la mejor relacioacuten era la de 5
Por otro lado las relaciones 6 y 9 presentaron dos fases una fase superior y otra
inferior Los valores de la viscosidad en la fase superior eran de 486 mm2s y 424
mm2s pero era muy alcohoacutelica Los datos de viscosidad de la fase inferior fueron de
3589 mm2s y 3395 mm2s
Finalmente se realizoacute ensayos con las condiciones oacuteptimas halladas y despueacutes de 3
diacuteas de decantacioacuten la viscosidad promedio fue de 892 mm2s con una densidad
promedio de 0881 gmL y un poder caloriacutefico de 297869 kJkg La explicacioacuten del
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 523
valor elevado de la viscosidad es por la presencia de hidroacutexidos en las cadenas de esteres
(biodiesel)
Para tener una visioacuten global de los resultados de la esterificacioacuten se presenta la
figura 1 donde se muestra los valores promedio de viscosidad determinados en los
ensayos y el valor de la viscosidad con los puntos oacuteptimos elegidos
Debido a que no se obtuvo un valor de viscosidad (nuestro paraacutemetro de
conversioacuten) del biodiesel dentro de rango (19 ndash 75 mm2s) se intentoacute el uacuteltimo
procedimiento que es el de la desacidificacioacuten directa con hidroacutexido
Determinacion de la temperatura oacuteptima
0
5
10
15
20
25
30
Temp 40ordmC
Temp 20ordmC (24 horas)
Temp 20ordmC (3 diacuteas)
Temp 68ordmC
Vis
co
sid
ad
(m
m2 s
-1)
Figura 1Figura 1Figura 1Figura 1 Se muestran las viscosidades promedio obtenidas en los ensayos de
temperatura establecidos en la tabla 2 donde el punto oacuteptimo es la
inflexioacuten en la curva
524 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Determinacioacuten de la Relacioacuten AlcoholAceite oacuteptima
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Rel alac 4
Rel alac 5
Rel alac 6
Rel alac 9
Vis
co
sid
ad
(mm
2 s
-1)
Figura 2Figura 2Figura 2Figura 2 Se muestran las viscosidades promedio obtenidas en los ensayos de
relacioacuten alcoholaceite establecidos en la tabla 2 donde el punto
oacuteptimo es la relacioacuten alac 5
Determinacioacuten del tiempo de reaccioacuten oacuteptima
000
500
1000
1500
2000
2500
3000
Tiemp R
eac 1
Tiemp R
eac 2
Tiemp R
eac 3
Vis
cosid
ad (m
m2 s
-1)
Figura 3Figura 3Figura 3Figura 3 Se muestran las viscosidades promedio obtenidas en los ensayos de
tiempo oacuteptimo de reaccioacuten establecidos en la tabla 3 donde el punto
oacuteptimo es la inflexioacuten en la curva
323 Desacidificacioacuten directa
En la primera etapa se obtuvo un rendimiento del 775 debido a que se eliminoacute
18 ml de jaboacuten de los 80 ml de aceite con los que se trabajoacute
En la produccioacuten de biodiesel se trabajoacute con 62 mL de aceite (aceite recuperado de
la primera parte) donde se determinoacute que existiacutean dos fases una inferior con glicerina
(aproximadamente 15 mL de glicerina) y una superior de 62 mL de volumen que
pareciacutea ser biodiesel
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 525
Entonces se recuperoacute el alcohol donde se obtuvo 10 mL de etanol y 52 mL de
biodiesel con un rendimiento del 838 y el rendimiento global del proceso fue del
806 La viscosidad de la fase superior fue de 1266 mm2s la densidad de 0874 gml
y un poder caloriacutefico de 2857292 kJkg Tambieacuten se preparoacute biodiesel con metanol
para fines de comparacioacuten Los valores brutos obtenidos en la elaboracioacuten de biodiesel
con metanol fueron de 16 mL de glicerina y 109 mL de biodiesel Para la recuperacioacuten
del metanol se instaloacute un sistema de destilado De la fase de glicerina se consiguioacute en
promedio 46 mL de metanol y 114 mL de la glicerina La glicerina teoacuterica era de 1233
mL Esto significa un rendimiento promedio del 9245 y de la fase de esteres se
obtuvo en promedio 44 mL de metanol y 1046 mL de biodiesel sin lavar En total se
obtuvo 9 mL de metanol recuperado de los 125 mL teoacutericos lo que significa un
rendimiento de recuperacioacuten global del 72
Por uacuteltimo se realizoacute el lavado del biodiesel con 20 mL de agua destilada Al final
del lavado se obtuvo una peacuterdida en promedio de 46 mL (emulsioacuten que fue retirada
con el agua de lavado) y 1001 mL de biodiesel Si en teoriacutea se deberiacutea producir 1038
mL de biodiesel el rendimiento promedio del proceso fue del 9643 Entre las
propiedades del biodiesel producido con metanol se determinoacute una densidad de 08993
gmL a 15ordmC la viscosidad con un valor promedio de 572 mm2s a 40ordm C y el poder
caloriacutefico con un valor de 340906 kJkg
4 Anaacutelisis y discusioacuten de resultados
La tabla 4 muestra los flujos de energiacutea con sus respectivos costos energeacuteticos que
fueron detectados para el caso de la produccioacuten con metanol y la tabla 5 la energiacutea
producida por el biodiesel y la energiacutea usada en el tratamiento de los aceites desechados
con metanol
En las energiacuteas de entrada (input) que se muestran en la tabla 4 se tiene el
transporte que es el valor de la cantidad de energiacutea que se utiliza para producir diesel
basado en Pimentel [12] y la distancia fue determinada suponiendo una recoleccioacuten de la
materia prima de los locales que podriacutean proveer de aceite usado
En el acondicionamiento se tiene la operacioacuten de filtrado donde se tomoacute en cuenta
la energiacutea que un ser humano necesitariacutea para hacer dicha actividad Seguacuten Guyton [5]
seriacutea un valor de 6000 caldiacutea que es la energiacutea que un ser humano gasta cuando realiza
esfuerzos fiacutesicos Del mismo autor se consultoacute la energiacutea de supervisioacuten humana dando
un valor de 2000 caldiacutea en caso de que un ser humano tenga un trabajo casi
sedentario Estos valores se corroboraron con los valores de Pimentel [12]
Sheehan et al [13] diferenciaron entre tener una energiacutea eleacutectrica para la agitacioacuten y
otra para calentar el reactor asiacute que el valor para la agitacioacuten era de 104004 kJh y para
calentar era de 144000 kJh Esta diferencia tambieacuten se tomoacute en cuenta para este
estudio donde la energiacutea de la operacioacuten de secado (en el acondicionamiento) y la
energiacutea para mantener el reactor a una cierta temperatura tomaron un valor de 144000
kJh
526 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
En cambio para la operacioacuten de desgomado (en el acondicionamiento) al igual que
el de agitacioacuten y el lavado en el proceso tomoacute un valor de 104004 kJh y se consideroacute
como si soacutelo fuera una maacutequina que proporcionaba agitacioacuten para que exista un buena
mezcla
La energiacutea para producir un litro de metanol y un kilogramo de hidroacutexido de sodio
se basaron en Pimentel [12] dando un valor de 68000 kcall para el metanol y 281000
kcalkg para el hidroacutexido valores que se corroboraron con Sheehan [13]
En la energiacutea de salida (output) para el biodiesel se usoacute el valor de 3409060 kJkg
que es el poder caloriacutefico que se determinoacute en el laboratorio y para la energiacutea que
costariacutea tratar el aceite desechado con bioreactores se tomoacute un valor de 144000 kJh
basado en Garciacutea [3]
La energiacutea neta que el biodiesel entrega es de 3300880 kJ que es la diferencia entre
el output y el input (ver expresioacuten 1 en la metodologiacutea) y la relacioacuten de energiacutea es de
711 (ver expresioacuten 2 en la metodologiacutea) Seguacuten Donato [1] este valor es real debido a
que no se ha considerado la energiacutea (input) de la produccioacuten del cultivo porque la
materia prima es el desecho de los restaurantes pero los mismos autores establecieron
que si se tomara en cuenta el cultivo la relacioacuten de energiacutea estariacutea entre 4 y 13
Tabla 4Tabla 4Tabla 4Tabla 4 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con metanol
InputInputInputInput
ValorValorValorValor
UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
CantidadCantidadCantidadCantidad
usadausadausadausada
UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
EnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacutea
totaltotaltotaltotal
Tipo deTipo deTipo deTipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Transporte
0831
kcalkm
3500a
km
--- kJ --
-
12155
Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol
(metanol) 680005 kcalL 025e L 71128
Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(NaOH) 2810006 kcalkg 350f g 4115
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 100g h 104040 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
de 58 ordmC
1440008 kJh 100h h 144000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten
humana 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 540215
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 527
1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al
2005 5 Pimentel y Patzek 2005 6 Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Sheehan et
al 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el
vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo
calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten f
Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de
investigacioacuten h Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el
trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo soacutelo el control de temperatura y tiempo
Tabla 5Tabla 5Tabla 5Tabla 5 Energiacutea generada por el biodiesel producido con metanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total Tipo de energiacuteaTipo de energiacuteaTipo de energiacuteaTipo de energiacutea
Biodiesel
340900011
kJkg
100k
kg
--- kJ ---
3409060
Poder caloriacutefico
Aceite usado 14400012 kJh 300l h 432000 Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3841060
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garcia y Garcia 2006
kProduccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
La tabla 6 muestra los flujos de energiacutea con sus respectivos costos energeacuteticos que
fueron detectados para el caso de la produccioacuten con etanol utilizando una esterificacioacuten
aacutecida ndash baacutesica La tabla 7 presenta la energiacutea producida por el biodiesel y la energiacutea usada
en el tratamiento de los aceites desechados
Soacutelo se aclararaacuten los costos de energiacutea de los flujos de etanol y el hidroacutexido de
potasio debido a que los valores de los demaacutes flujos ya se determinaron anteriormente
Para conseguir etanol 996 puro se necesitoacute 34000 kcalL (para producir un litro de
etanol es necesario 33100 kcalL y convertir el etanol de 950 a 996 de pureza
requiere de 90 kcalL) y para producir un kilogramo de hidroacutexido de potasio es
necesario 326000 kcalkg ambos valores se basaron en Pimentel [12] y se confirmaron
con los valores de Sheehan [13]
La energiacutea neta que se obtuvo del biodiesel producido por esterificacioacuten con etanol
fue de 2841598 kJ (diferencia entre el output y el input) y la relacioacuten de energiacutea fue de
600 Este valor es menor en relacioacuten al valor con la produccioacuten de metanol por que se
necesita mayores tiempos de reaccioacuten
528 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 6Tabla 6Tabla 6Tabla 6 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con etanol mediante el
procedimiento de esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica
InputInputInputInput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
EnEnEnEnergiacuteaergiacuteaergiacuteaergiacutea
Transporte 0831 kcalkm 3500a km
--- kJ ---
12155 Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol (Etanol) 340005 kcalL 061e L 86093 Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(KOH) 3260006 kcalkg 440f g 6002
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 300g h 312120 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
ambiente
0008 kJh 000h h 000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 569127
1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al 2005 5 Pimentel y Patzek 2005 y tomando en cuenta la purificacioacuten hasta el 956 6Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Pelly 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten f Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten h No se necesitaba temperatura para la agitacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo soacutelo el control de temperatura y tiempo
Tabla 7Tabla 7Tabla 7Tabla 7 Energiacutea generada por el biodiesel producido con etanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Biodiesel
Aceite usado
297869011
14400012
kJkg
kJh
100k
300l
kg
h
2978690
432000
Poder
caloriacutefico
Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3410690
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garcia y Garcia 2006 k Produccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 529
La tabla 8 muestra los flujos de energiacutea con sus respectivos costos energeacuteticos que
se detectaron para el caso de la produccioacuten con etanol si se usa una desacidificacioacuten y la
tabla 9 presenta la energiacutea producida por el biodiesel y la energiacutea usada en el tratamiento
de los aceites desechados
Tabla 8Tabla 8Tabla 8Tabla 8 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con etanol mediante el
procedimiento de desacidificacioacuten
InputInputInputInput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Energiacutea Energiacutea Energiacutea Energiacutea
totaltotaltotaltotal
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
EnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacutea
Transporte
0831
kcalkm
3500a
km
--- kJ ---
12155
Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol
(Etanol) 340005 kcalL 061e L 86093
Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(KOH) 3260006 kcalkg 440f g 6002
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 100g h 104040 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
de 68 ordmC
1440008 kJh 100h h 144000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 557067 1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al 2005 5 Pimentel y Patzek 2005 y tomando encuenta la purificacioacuten hasta el 956 6Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Pelly 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten fCantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten h No se necesitaba temperatura para la agitacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo solo el control de temperatura y tiempo
Finalmente la energiacutea neta que se obtuvo del biodiesel producido por
desacidificacioacuten con etanol fue de 2732260 kJ (diferencia entre el output y el input) y la
relacioacuten de energiacutea es de 590
El anaacutelisis de costos se realizoacute reescalando de nivel experimental a una produccioacuten
de 1000 litros En la tabla 10 se encuentra el precio para producir biodiesel con metanol
y en la tabla 11 aquel precio de producir biodiesel con etanol
530 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 9Tabla 9Tabla 9Tabla 9 Energiacutea generada por el biodiesel producido con etanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea toEnergiacutea toEnergiacutea toEnergiacutea totaltaltaltal
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Biodiesel
Aceite usado
285729211
14400012
kJkg
KJh
100k
300l
kg
h
2857292
432000
Poder
caloriacutefico
Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3257292kJ
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garciacutea y Garciacutea 2006 k Produccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
Los precios de los reactivos a grado teacutecnico fueron un barril de 160 L de etanol a
1100 Bs un barril de 160 L de metanol a 11200 Bs una bolsa de 52 kg de NaOH a
3120 Bs y una bolsa de 52 kg de KOH a 4680 Bs Estos precios se obtuvieron de dos
empresas locales siendo estos los mismos en ambas empresas El precio del aceite se
consiguioacute en el restaurante Frankffurt
Por uacuteltimo los precios de electricidad y agua se obtuvieron de la empresa ELFEC y
SEMAPA respectivamente y el costo del gas natural vehicular se lo sacoacute de la paacutegina
web de la superintendencia de hidrocarburos
Al final se determinoacute que a nivel experimental el costo de un litro de biodiesel
producido con metanol es de 2007 Bsl y producido con etanol de 475 Bsl La
principal diferencia se debe al costo de los alcoholes ya que Bolivia produce etanol es
maacutes barato mientras que el metanol es importado
Tabla 10Tabla 10Tabla 10Tabla 10 Costo de producir biodiesel con metanol
InsumoInsumoInsumoInsumo CantidadCantidadCantidadCantidad UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
unitariounitariounitariounitario
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades PrecPrecPrecPrecio totalio totalio totalio total
-- Bs --
Metanol 1 L 7000 025 L 1764
NaOH 1 kg 6000 350 g 021
Aceite 1 L 050 100 L 050
Costos de
Agua
1
m3
565
40000 mL
023
Electricidad 1 kWh 065 200 kWh 131
Gas (GNV) 1 m3 166 025 m3 041
Costos tCostos tCostos tCostos totalesotalesotalesotales 2007
Precio en centavos Fuente En base a consultas de precio en empresas locales
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 531
Tabla 11Tabla 11Tabla 11Tabla 11 Costos de producir biodiesel con etanol
InsumoInsumoInsumoInsumo CantidadCantidadCantidadCantidad UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
unitariounitariounitariounitario Cantidad usadaCantidad usadaCantidad usadaCantidad usada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
totaltotaltotaltotal
Etanol
1
L
700
030 L
- Bs -
205
KOH 1 kg 9000 440 g 039
Aceite 1 L 050 100 L 050
H2SO4 1 L 7500 100 mL 007
Costos de
Agua 1 m3 565 40000 mL 023
Electricidad 1 kWh 065 200 kWh 131
Gas (GNV) 1 m3 166 025 m3 041
Costos totalesCostos totalesCostos totalesCostos totales 475
Precio en centavos
Fuente En base a consultas de precio en empresas locales
A nivel regional los paiacuteses que registran el precio del diesel maacutes bajo son Bolivia
372 Bsl Ecuador a 255 Bsl (036 $l) y Venezuela a 035 Bsl (005 $l) gracias a
que el Estado entrega importantes subsidios a los combustibles y en los uacuteltimos antildeos ha
mantenido el precio constante [9]
En el caso particular de Bolivia cada antildeo la autoridad competente desembolsa
entre 200 y 230 millones de doacutelares en subsidios para la industria manteniendo el precio
interno del petroacuteleo por debajo de los 30 doacutelaresbarril [9]
Sin embargo si Bolivia produce biodiesel tendriacutea un ahorro de 18 millones de
doacutelaresantildeo lo que equivale al 816 del dinero necesario para sustituir la importacioacuten
ademaacutes de la ventaja ambiental de tratar aceites desechados y generar energiacutea uacutetil
Por uacuteltimo la tabla 12 muestra los restaurantes encuestados y la cantidad de aceite
que utilizan por semana
En total se consume 9840 L de aceite por mes Seguacuten Fangrui [2] se producen
cerca de 25 de peacuterdidas se deben al filtrado del aceite entonces la cantidad desechada
por mes seria de 7380 L
La cantidad de aceite desechado (7380 L por mes) es un valor que resulta
interesante para una empresa que brinda transporte provincial porque si suponemos
que un vehiacuteculo necesita cerca de 400 L por mes se podriacutea mantener cerca de 18
vehiacuteculos funcionando con biodiesel puro (B100) pero si se utiliza B20 el
biocombustible disponible seriacutea de 36900 L por mes pudiendo hacer funcionar cerca
de 92 vehiacuteculos
532 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 12Tabla 12Tabla 12Tabla 12 Cantidad de aceite utilizado en los diversos restaurantes
encuestados
RestauranteRestauranteRestauranteRestaurante CantidadCantidadCantidadCantidad
Dumbo
-- Lsem --
80
Globos 80
Frankffurt 80
Burger King 80
Pollos Panchitas 840
Suacuteper Pollo 210
Pollos Choco 840
Pollo loco 210
La Chacha 40
2460
Adicionalmente estos vehiacuteculos tendriacutean beneficios como mejor lubricacioacuten en el
motor una mayor independencia del combustible foacutesil (diesel) y ambientalmente se
disminuiriacutea la contaminacioacuten de material particulado de dioacutexido de carbono y se
eliminariacutea por completo los oacutexidos de azufre en las carreteras de esta forma afectariacutea en
menor proporcioacuten a los ecosistemas cercanos al camino
5 Conclusiones
De los tres procedimientos probados el que presentoacute mejores resultados al utilizar
etanol como alcohol del proceso fue la esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica bajo las siguientes
condiciones
Para la parte aacutecida se debe conservar una temperatura ambiente de 20ordmC utilizar 1
mL de aacutecido sulfuacuterico con 15125 mL de etanol por cada litro de aceite y mantener a una
velocidad de agitacioacuten entre 500 y 600 rpm durante 3 horas
En la parte baacutesica la solucioacuten A debe ser preparada con 108 g de KOH (hidroacutexido
de potasio) diluidos en 15125 mL de etanol (relacioacuten alcoholaceite de 5 a 1) Se debe
seguir con la temperatura de la parte aacutecida (20ordmC) La velocidad de agitacioacuten se debe
mantener entre 500 y 600 rpm durante 15 horas Por uacuteltimo la mezcla se debe dejar
reposar por 2 semanas
Los valores del balance de energiacutea fueron para la produccioacuten con metanol la
cantidad de energiacutea entregada por el biodiesel fue de 3300880 kJkg y la relacioacuten de
energiacutea es de rε = 711 Para la produccioacuten con etanol cuando se utilizoacute esterificacioacuten
aacutecida ndash baacutesica la energiacutea entregada fue de 2841598 kJkg y la relacioacuten fue de rε = 600 y
para la desacidificacioacuten directa la energiacutea entregada fue de 2732260 kJkg y la relacioacuten
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 533
rε = 590 Lo que determinoacute que en todos los casos sea una actividad energeacuteticamente
viable y se puede considerar el biodiesel asiacute producido un combustible renovable
La produccioacuten de biodiesel seriacutea una interesante propuesta para el sector del
transporte debido a que los principales restaurantes de pollo frito y hamburguesas
desechan una cantidad de 7380 L de aceite por mes que en la mayoriacutea de los casos soacutelo
se vierte a alguacuten lugar sin realizar un tratamiento previo
Seriacutea interesante poder utilizar el biodiesel en Cochabamba porque nos ayudariacutea a
controlar la cantidad de material particulado de la ciudad debido a la reduccioacuten de
emisiones de combustioacuten en motorizados y a revalorizar los aceites desechados
generando una energiacutea mecaacutenica uacutetil
En relacioacuten a los costos la fabricacioacuten de biodiesel no es viable porque si se utiliza
metanol el precio seriacutea de 2007 BsL y con etanol seriacutea de 475 BsL pero si se
produce biodiesel Bolivia tendriacutea un ahorro de 18 millones de doacutelaresantildeo lo que
equivale al 816 del dinero necesario para suplir la importacioacuten
Finalmente si se mira el futuro energeacutetico con optimismo puede decirse que a
medida que las formas tradicionales de generar energiacutea (energiacutea foacutesil que en mayor o
menor grado son contaminantes de la bioacutesfera) se agoten y sus precios se eleven llegaraacute
un momento en que las energiacuteas no tradicionales (energiacutea solar energiacutea de biomasa
energiacutea eoacutelica y otras) hoy costosas podraacuten competir econoacutemicamente con las
tradicionales
Sin embargo el biodiesel no es una solucioacuten al problema energeacutetico por siacute solo La
cuestioacuten de fondo no es soacutelo buscar un reemplazo para el petroacuteleo sino tratar de
reducir el consumo energeacutetico y mejorar la eficiencia energeacutetica y esto requiere un
cambio de haacutebitos y de tecnologiacutea El biodiesel puede ser soacutelo una solucioacuten parcial y
quizaacutes temporal Ademaacutes su produccioacuten y uso auacuten tienen barreras sociales ambientales
teacutecnicas y poliacuteticas que se debe superar
Referencias
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biodiesel a partir de soja en la Repuacuteblica Argentinardquo INTA Argentina
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Bioresource Technology Nordm 70
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Universidad Rey Juan Carlos del Ciacuterculo de Innovacioacuten en Tecnologiacuteas
Medioambientales y Energiacutea (CITME) Madrid Espantildea
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Espantildea
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[6] Hilbert J 2006 ldquoEmpleo de los biocombustibles en motores dieselrdquo Instituto de
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para la mesa redonda sobre biocombustibles sosteniblesrdquo En comercio exterior
IBCE Nordm 163 Santa Cruz de la Sierra Bolivia
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Press Champaign Illinois
[9] Marticorena J y Zuacutentildeiga P 2008 ldquoPrecio del diesel en Chile es el segundo maacutes
caro de Sudameacutericardquo En httpwwwlaterceraclcontenido26_17368_9shtml
(29012009)
[10] Morris E Pollack A Mansell E Lindhjem C Jia Y and Wilson G 2003
Impact of Biodiesel Fuels on AirQuality and Human Health National Renewable
Energy Laboratory (NREL) Novato California
[11] Pelly M 2005 ldquoHaz tu propio biodieselrdquo Organizacioacuten no Gubernamental
ldquoJourney to Foreverrdquo En httpjourneytoforeverorgesbiodiesel_fabricarhtml
(03012007)
[12] Pimentel D y Patzek T 2005 ldquoEthanol Production Using Corn Switchgrass
and Wood Biodiesel Production Using Soybean and Sunflowerrdquo En Natural
Resources Research Vol 14 No 1
[13] Sheehan J Camobreco V y Duffield J 2005 An Overview of Biodiesel and
Petroleum Diesel Life Cycles US Department Energy and US Department
Agricultural Colorado Estados Unidos
[14] Van Gerpen J Shanks B y Pruszko R 2004 Biodiesel production technology
National Renewable Energy Laboratory (NREL) Golden Colorado
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 521
321 Transesterificacioacuten directa
Como el valor del pH se encontraba cerca al 26 se proboacute la transesterificacioacuten con
hidroacutexido donde primero se buscoacute la concentracioacuten oacuteptima del catalizador con
hidroacutexido de sodio (NaOH) Los valores de 05 a 1 M mostraron coaacutegulos gelatinosos al
finalizar el proceso y los valores de 12 a 17M presentaron formacioacuten de jaboacuten soacutelido
Entonces se dedujo que el NaOH no era un buen catalizador para realizar una
transesterificacioacuten con etanol y por esta razoacuten se cambioacute el catalizador por hidroacutexido de
potasio (KOH)
Las pruebas con KOH no mostraron formacioacuten de coaacutegulos en ninguna de las
concentraciones pero siacute presentaron una pequentildea produccioacuten de glicerina que era
insignificante Sin embargo el producto era jaboacuten liacutequido y no biodiesel Por ende se
encontroacute que este catalizador sirve para la transesterificacioacuten en caso de utilizar etanol
322 Esterificacioacuten aacutecida-baacutesica
Debido a la formacioacuten de jaboacuten se descartoacute la transesterificacioacuten y se empezoacute con
una esterificacioacuten aacutecida-baacutesica de relacioacuten alcoholaceite de 4 y con las condiciones
indicadas anteriormente Al final del proceso se aprecioacute una separacioacuten de tres fases
Se midioacute la viscosidad de la fase superior y de la fase central No se midioacute la
viscosidad de la fase inferior (un volumen de 18 mL) debido a que se comproboacute que era
jaboacuten formado por la presencia de aacutecidos grasos libres del aceite
La fase superior teniacutea un volumen de 15 mL despueacutes de la recuperacioacuten del
alcohol quedoacute en 8 ml y presentoacute una viscosidad de 2503 mm2s que indicoacute que no
era biodiesel La fase central teniacutea un volumen de 47 ml y dio una viscosidad de 3946
mm2s que maacutes pareciacutea ser aceite y no biodiesel
Ya que la esterificacioacuten consiguioacute disminuir la viscosidad no presentaba formacioacuten
de coaacutegulos y la separacioacuten de las fases fue faacutecil se llevoacute a cabo pruebas de variacioacuten de
temperatura tiempo de reaccioacuten y relacioacuten alcohol ndash aceite Ademaacutes se realizoacute una
prueba con hidroacutexido de sodio para ver si funcionariacutea con este nuevo procedimiento
En la prueba de catalizador para el caso del KOH se formaron tres fases (dos
aceitosas y una de jaboacuten) Las fases se recuperaban faacutecilmente y teniacutean un pH entre 6 y
7 La fase superior teniacutea un volumen de 21 mL la fase central 41 mL y la inferior 18
mL(sin recuperar el alcohol)
Para el caso del NaOH se formaron dos fases presentaban un pH de 7 pero no
eran faacuteciles de recuperar porque al realizar un movimiento o al querer vaciarlas a otro
envase estas se empezaban a mezclar
Por tanto el KOH es el catalizador alcalino que muestra mejores resultados cuando
se utiliza etanol en la produccioacuten de biodiesel
Luego se realizoacute el ensayo para determinar la concentracioacuten oacuteptima del catalizador
Se probaron concentraciones de 08 10 y 12 M donde la concentracioacuten que mejor
522 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
neutralizoacute la solucioacuten aacutecida fue de 12 M (pH entre 6 y 7) La concentracioacuten de 1 M
teniacutea un pH de 4 y en su fase jabonosa se formaban pequentildeas estructuras que atraparon
el biodiesel
Para los ensayos de determinacioacuten de la temperatura de reaccioacuten se hicieron
pruebas con las temperaturas de 20 (temperatura ambiente) 40 y 68 ordmC
En el ensayo a temperatura ambiente de 20ordmC se observoacute la presencia de dos fases
La solucioacuten teniacutea un pH de 7 y las fases se recuperaban faacutecilmente La fase superior
presentoacute una viscosidad de 1793 mm2s Despueacutes de dos semanas de sedimentacioacuten la
muestra a temperatura ambiente presentoacute glicerina y jaboacuten en la fase inferior La nueva
viscosidad de la fase superior era de 1419 mm2s
El ensayo a temperatura de 40ordmC mostroacute la formacioacuten de tres fases que eran faacuteciles
de recuperar pero existiacutea mucha peacuterdida debido a que la fase central y jabonosa
presentaba formacioacuten de estructuras lo que la volviacutea maacutes voluminosa
Sin embargo en el ensayo a 68ordmC se formaron tres fases La fase superior de 8 ml
de volumen una intermedia de 64 ml y una inferior (jabonosa) de 8 ml (sin recuperacioacuten
del alcohol) Las viscosidades de la fase superior e intermedia fueron de 449 mm2s y
2054 mm2s respectivamente Las fases se podiacutean recuperar faacutecilmente y el pH era de 6
a 7
En los ensayos de tiempo de reaccioacuten se tomoacute en cuenta la tercera fase (jabonosa)
para determinar cual ensayo era mejor debido a que en esta fase se encontraba tambieacuten
la glicerina y en teoriacutea si se deja reaccionar maacutes tiempo existe mayor formacioacuten de
glicerina
El ensayo 1 a 68 ordmC presentoacute tres fases y teniacutea un pH de 7 La fase jabonosa era de
8 ml proacuteximo al valor teoacuterico de glicerina el cual es 45 mL Los resultados maacutes
aceptables se encontraron en los ensayos 2 y 3 porque existioacute una tercera fase maacutes
compacta en relacioacuten a la del ensayo 1 y teniacutea un volumen de 65 mL Pero el ensayo 3 a
20ordmC mostroacute el mejor resultado debido a que presentoacute una tercera fase donde la
glicerina teniacutea un volumen de 25 mL y se separoacute de la fase jabonosa
Luego se realizoacute ensayos de buacutesqueda de la relacioacuten alcoholaceite En las
relaciones de 6 y 9 no existioacute formacioacuten de glicerina o jaboacuten La relacioacuten de 4 se realizoacute
en el primer ensayo donde se formaron estructuras que atrapaban el biodiesel y con la
relacioacuten de 5 se determinoacute una viscosidad de 2299 mm2s y se obtuvo un poco de
jaboacuten y glicerina Por estos resultados se pudo afirmar que la mejor relacioacuten era la de 5
Por otro lado las relaciones 6 y 9 presentaron dos fases una fase superior y otra
inferior Los valores de la viscosidad en la fase superior eran de 486 mm2s y 424
mm2s pero era muy alcohoacutelica Los datos de viscosidad de la fase inferior fueron de
3589 mm2s y 3395 mm2s
Finalmente se realizoacute ensayos con las condiciones oacuteptimas halladas y despueacutes de 3
diacuteas de decantacioacuten la viscosidad promedio fue de 892 mm2s con una densidad
promedio de 0881 gmL y un poder caloriacutefico de 297869 kJkg La explicacioacuten del
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 523
valor elevado de la viscosidad es por la presencia de hidroacutexidos en las cadenas de esteres
(biodiesel)
Para tener una visioacuten global de los resultados de la esterificacioacuten se presenta la
figura 1 donde se muestra los valores promedio de viscosidad determinados en los
ensayos y el valor de la viscosidad con los puntos oacuteptimos elegidos
Debido a que no se obtuvo un valor de viscosidad (nuestro paraacutemetro de
conversioacuten) del biodiesel dentro de rango (19 ndash 75 mm2s) se intentoacute el uacuteltimo
procedimiento que es el de la desacidificacioacuten directa con hidroacutexido
Determinacion de la temperatura oacuteptima
0
5
10
15
20
25
30
Temp 40ordmC
Temp 20ordmC (24 horas)
Temp 20ordmC (3 diacuteas)
Temp 68ordmC
Vis
co
sid
ad
(m
m2 s
-1)
Figura 1Figura 1Figura 1Figura 1 Se muestran las viscosidades promedio obtenidas en los ensayos de
temperatura establecidos en la tabla 2 donde el punto oacuteptimo es la
inflexioacuten en la curva
524 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Determinacioacuten de la Relacioacuten AlcoholAceite oacuteptima
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Rel alac 4
Rel alac 5
Rel alac 6
Rel alac 9
Vis
co
sid
ad
(mm
2 s
-1)
Figura 2Figura 2Figura 2Figura 2 Se muestran las viscosidades promedio obtenidas en los ensayos de
relacioacuten alcoholaceite establecidos en la tabla 2 donde el punto
oacuteptimo es la relacioacuten alac 5
Determinacioacuten del tiempo de reaccioacuten oacuteptima
000
500
1000
1500
2000
2500
3000
Tiemp R
eac 1
Tiemp R
eac 2
Tiemp R
eac 3
Vis
cosid
ad (m
m2 s
-1)
Figura 3Figura 3Figura 3Figura 3 Se muestran las viscosidades promedio obtenidas en los ensayos de
tiempo oacuteptimo de reaccioacuten establecidos en la tabla 3 donde el punto
oacuteptimo es la inflexioacuten en la curva
323 Desacidificacioacuten directa
En la primera etapa se obtuvo un rendimiento del 775 debido a que se eliminoacute
18 ml de jaboacuten de los 80 ml de aceite con los que se trabajoacute
En la produccioacuten de biodiesel se trabajoacute con 62 mL de aceite (aceite recuperado de
la primera parte) donde se determinoacute que existiacutean dos fases una inferior con glicerina
(aproximadamente 15 mL de glicerina) y una superior de 62 mL de volumen que
pareciacutea ser biodiesel
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 525
Entonces se recuperoacute el alcohol donde se obtuvo 10 mL de etanol y 52 mL de
biodiesel con un rendimiento del 838 y el rendimiento global del proceso fue del
806 La viscosidad de la fase superior fue de 1266 mm2s la densidad de 0874 gml
y un poder caloriacutefico de 2857292 kJkg Tambieacuten se preparoacute biodiesel con metanol
para fines de comparacioacuten Los valores brutos obtenidos en la elaboracioacuten de biodiesel
con metanol fueron de 16 mL de glicerina y 109 mL de biodiesel Para la recuperacioacuten
del metanol se instaloacute un sistema de destilado De la fase de glicerina se consiguioacute en
promedio 46 mL de metanol y 114 mL de la glicerina La glicerina teoacuterica era de 1233
mL Esto significa un rendimiento promedio del 9245 y de la fase de esteres se
obtuvo en promedio 44 mL de metanol y 1046 mL de biodiesel sin lavar En total se
obtuvo 9 mL de metanol recuperado de los 125 mL teoacutericos lo que significa un
rendimiento de recuperacioacuten global del 72
Por uacuteltimo se realizoacute el lavado del biodiesel con 20 mL de agua destilada Al final
del lavado se obtuvo una peacuterdida en promedio de 46 mL (emulsioacuten que fue retirada
con el agua de lavado) y 1001 mL de biodiesel Si en teoriacutea se deberiacutea producir 1038
mL de biodiesel el rendimiento promedio del proceso fue del 9643 Entre las
propiedades del biodiesel producido con metanol se determinoacute una densidad de 08993
gmL a 15ordmC la viscosidad con un valor promedio de 572 mm2s a 40ordm C y el poder
caloriacutefico con un valor de 340906 kJkg
4 Anaacutelisis y discusioacuten de resultados
La tabla 4 muestra los flujos de energiacutea con sus respectivos costos energeacuteticos que
fueron detectados para el caso de la produccioacuten con metanol y la tabla 5 la energiacutea
producida por el biodiesel y la energiacutea usada en el tratamiento de los aceites desechados
con metanol
En las energiacuteas de entrada (input) que se muestran en la tabla 4 se tiene el
transporte que es el valor de la cantidad de energiacutea que se utiliza para producir diesel
basado en Pimentel [12] y la distancia fue determinada suponiendo una recoleccioacuten de la
materia prima de los locales que podriacutean proveer de aceite usado
En el acondicionamiento se tiene la operacioacuten de filtrado donde se tomoacute en cuenta
la energiacutea que un ser humano necesitariacutea para hacer dicha actividad Seguacuten Guyton [5]
seriacutea un valor de 6000 caldiacutea que es la energiacutea que un ser humano gasta cuando realiza
esfuerzos fiacutesicos Del mismo autor se consultoacute la energiacutea de supervisioacuten humana dando
un valor de 2000 caldiacutea en caso de que un ser humano tenga un trabajo casi
sedentario Estos valores se corroboraron con los valores de Pimentel [12]
Sheehan et al [13] diferenciaron entre tener una energiacutea eleacutectrica para la agitacioacuten y
otra para calentar el reactor asiacute que el valor para la agitacioacuten era de 104004 kJh y para
calentar era de 144000 kJh Esta diferencia tambieacuten se tomoacute en cuenta para este
estudio donde la energiacutea de la operacioacuten de secado (en el acondicionamiento) y la
energiacutea para mantener el reactor a una cierta temperatura tomaron un valor de 144000
kJh
526 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
En cambio para la operacioacuten de desgomado (en el acondicionamiento) al igual que
el de agitacioacuten y el lavado en el proceso tomoacute un valor de 104004 kJh y se consideroacute
como si soacutelo fuera una maacutequina que proporcionaba agitacioacuten para que exista un buena
mezcla
La energiacutea para producir un litro de metanol y un kilogramo de hidroacutexido de sodio
se basaron en Pimentel [12] dando un valor de 68000 kcall para el metanol y 281000
kcalkg para el hidroacutexido valores que se corroboraron con Sheehan [13]
En la energiacutea de salida (output) para el biodiesel se usoacute el valor de 3409060 kJkg
que es el poder caloriacutefico que se determinoacute en el laboratorio y para la energiacutea que
costariacutea tratar el aceite desechado con bioreactores se tomoacute un valor de 144000 kJh
basado en Garciacutea [3]
La energiacutea neta que el biodiesel entrega es de 3300880 kJ que es la diferencia entre
el output y el input (ver expresioacuten 1 en la metodologiacutea) y la relacioacuten de energiacutea es de
711 (ver expresioacuten 2 en la metodologiacutea) Seguacuten Donato [1] este valor es real debido a
que no se ha considerado la energiacutea (input) de la produccioacuten del cultivo porque la
materia prima es el desecho de los restaurantes pero los mismos autores establecieron
que si se tomara en cuenta el cultivo la relacioacuten de energiacutea estariacutea entre 4 y 13
Tabla 4Tabla 4Tabla 4Tabla 4 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con metanol
InputInputInputInput
ValorValorValorValor
UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
CantidadCantidadCantidadCantidad
usadausadausadausada
UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
EnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacutea
totaltotaltotaltotal
Tipo deTipo deTipo deTipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Transporte
0831
kcalkm
3500a
km
--- kJ --
-
12155
Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol
(metanol) 680005 kcalL 025e L 71128
Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(NaOH) 2810006 kcalkg 350f g 4115
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 100g h 104040 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
de 58 ordmC
1440008 kJh 100h h 144000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten
humana 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 540215
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 527
1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al
2005 5 Pimentel y Patzek 2005 6 Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Sheehan et
al 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el
vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo
calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten f
Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de
investigacioacuten h Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el
trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo soacutelo el control de temperatura y tiempo
Tabla 5Tabla 5Tabla 5Tabla 5 Energiacutea generada por el biodiesel producido con metanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total Tipo de energiacuteaTipo de energiacuteaTipo de energiacuteaTipo de energiacutea
Biodiesel
340900011
kJkg
100k
kg
--- kJ ---
3409060
Poder caloriacutefico
Aceite usado 14400012 kJh 300l h 432000 Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3841060
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garcia y Garcia 2006
kProduccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
La tabla 6 muestra los flujos de energiacutea con sus respectivos costos energeacuteticos que
fueron detectados para el caso de la produccioacuten con etanol utilizando una esterificacioacuten
aacutecida ndash baacutesica La tabla 7 presenta la energiacutea producida por el biodiesel y la energiacutea usada
en el tratamiento de los aceites desechados
Soacutelo se aclararaacuten los costos de energiacutea de los flujos de etanol y el hidroacutexido de
potasio debido a que los valores de los demaacutes flujos ya se determinaron anteriormente
Para conseguir etanol 996 puro se necesitoacute 34000 kcalL (para producir un litro de
etanol es necesario 33100 kcalL y convertir el etanol de 950 a 996 de pureza
requiere de 90 kcalL) y para producir un kilogramo de hidroacutexido de potasio es
necesario 326000 kcalkg ambos valores se basaron en Pimentel [12] y se confirmaron
con los valores de Sheehan [13]
La energiacutea neta que se obtuvo del biodiesel producido por esterificacioacuten con etanol
fue de 2841598 kJ (diferencia entre el output y el input) y la relacioacuten de energiacutea fue de
600 Este valor es menor en relacioacuten al valor con la produccioacuten de metanol por que se
necesita mayores tiempos de reaccioacuten
528 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 6Tabla 6Tabla 6Tabla 6 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con etanol mediante el
procedimiento de esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica
InputInputInputInput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
EnEnEnEnergiacuteaergiacuteaergiacuteaergiacutea
Transporte 0831 kcalkm 3500a km
--- kJ ---
12155 Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol (Etanol) 340005 kcalL 061e L 86093 Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(KOH) 3260006 kcalkg 440f g 6002
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 300g h 312120 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
ambiente
0008 kJh 000h h 000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 569127
1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al 2005 5 Pimentel y Patzek 2005 y tomando en cuenta la purificacioacuten hasta el 956 6Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Pelly 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten f Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten h No se necesitaba temperatura para la agitacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo soacutelo el control de temperatura y tiempo
Tabla 7Tabla 7Tabla 7Tabla 7 Energiacutea generada por el biodiesel producido con etanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Biodiesel
Aceite usado
297869011
14400012
kJkg
kJh
100k
300l
kg
h
2978690
432000
Poder
caloriacutefico
Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3410690
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garcia y Garcia 2006 k Produccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 529
La tabla 8 muestra los flujos de energiacutea con sus respectivos costos energeacuteticos que
se detectaron para el caso de la produccioacuten con etanol si se usa una desacidificacioacuten y la
tabla 9 presenta la energiacutea producida por el biodiesel y la energiacutea usada en el tratamiento
de los aceites desechados
Tabla 8Tabla 8Tabla 8Tabla 8 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con etanol mediante el
procedimiento de desacidificacioacuten
InputInputInputInput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Energiacutea Energiacutea Energiacutea Energiacutea
totaltotaltotaltotal
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
EnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacutea
Transporte
0831
kcalkm
3500a
km
--- kJ ---
12155
Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol
(Etanol) 340005 kcalL 061e L 86093
Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(KOH) 3260006 kcalkg 440f g 6002
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 100g h 104040 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
de 68 ordmC
1440008 kJh 100h h 144000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 557067 1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al 2005 5 Pimentel y Patzek 2005 y tomando encuenta la purificacioacuten hasta el 956 6Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Pelly 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten fCantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten h No se necesitaba temperatura para la agitacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo solo el control de temperatura y tiempo
Finalmente la energiacutea neta que se obtuvo del biodiesel producido por
desacidificacioacuten con etanol fue de 2732260 kJ (diferencia entre el output y el input) y la
relacioacuten de energiacutea es de 590
El anaacutelisis de costos se realizoacute reescalando de nivel experimental a una produccioacuten
de 1000 litros En la tabla 10 se encuentra el precio para producir biodiesel con metanol
y en la tabla 11 aquel precio de producir biodiesel con etanol
530 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 9Tabla 9Tabla 9Tabla 9 Energiacutea generada por el biodiesel producido con etanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea toEnergiacutea toEnergiacutea toEnergiacutea totaltaltaltal
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Biodiesel
Aceite usado
285729211
14400012
kJkg
KJh
100k
300l
kg
h
2857292
432000
Poder
caloriacutefico
Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3257292kJ
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garciacutea y Garciacutea 2006 k Produccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
Los precios de los reactivos a grado teacutecnico fueron un barril de 160 L de etanol a
1100 Bs un barril de 160 L de metanol a 11200 Bs una bolsa de 52 kg de NaOH a
3120 Bs y una bolsa de 52 kg de KOH a 4680 Bs Estos precios se obtuvieron de dos
empresas locales siendo estos los mismos en ambas empresas El precio del aceite se
consiguioacute en el restaurante Frankffurt
Por uacuteltimo los precios de electricidad y agua se obtuvieron de la empresa ELFEC y
SEMAPA respectivamente y el costo del gas natural vehicular se lo sacoacute de la paacutegina
web de la superintendencia de hidrocarburos
Al final se determinoacute que a nivel experimental el costo de un litro de biodiesel
producido con metanol es de 2007 Bsl y producido con etanol de 475 Bsl La
principal diferencia se debe al costo de los alcoholes ya que Bolivia produce etanol es
maacutes barato mientras que el metanol es importado
Tabla 10Tabla 10Tabla 10Tabla 10 Costo de producir biodiesel con metanol
InsumoInsumoInsumoInsumo CantidadCantidadCantidadCantidad UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
unitariounitariounitariounitario
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades PrecPrecPrecPrecio totalio totalio totalio total
-- Bs --
Metanol 1 L 7000 025 L 1764
NaOH 1 kg 6000 350 g 021
Aceite 1 L 050 100 L 050
Costos de
Agua
1
m3
565
40000 mL
023
Electricidad 1 kWh 065 200 kWh 131
Gas (GNV) 1 m3 166 025 m3 041
Costos tCostos tCostos tCostos totalesotalesotalesotales 2007
Precio en centavos Fuente En base a consultas de precio en empresas locales
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 531
Tabla 11Tabla 11Tabla 11Tabla 11 Costos de producir biodiesel con etanol
InsumoInsumoInsumoInsumo CantidadCantidadCantidadCantidad UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
unitariounitariounitariounitario Cantidad usadaCantidad usadaCantidad usadaCantidad usada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
totaltotaltotaltotal
Etanol
1
L
700
030 L
- Bs -
205
KOH 1 kg 9000 440 g 039
Aceite 1 L 050 100 L 050
H2SO4 1 L 7500 100 mL 007
Costos de
Agua 1 m3 565 40000 mL 023
Electricidad 1 kWh 065 200 kWh 131
Gas (GNV) 1 m3 166 025 m3 041
Costos totalesCostos totalesCostos totalesCostos totales 475
Precio en centavos
Fuente En base a consultas de precio en empresas locales
A nivel regional los paiacuteses que registran el precio del diesel maacutes bajo son Bolivia
372 Bsl Ecuador a 255 Bsl (036 $l) y Venezuela a 035 Bsl (005 $l) gracias a
que el Estado entrega importantes subsidios a los combustibles y en los uacuteltimos antildeos ha
mantenido el precio constante [9]
En el caso particular de Bolivia cada antildeo la autoridad competente desembolsa
entre 200 y 230 millones de doacutelares en subsidios para la industria manteniendo el precio
interno del petroacuteleo por debajo de los 30 doacutelaresbarril [9]
Sin embargo si Bolivia produce biodiesel tendriacutea un ahorro de 18 millones de
doacutelaresantildeo lo que equivale al 816 del dinero necesario para sustituir la importacioacuten
ademaacutes de la ventaja ambiental de tratar aceites desechados y generar energiacutea uacutetil
Por uacuteltimo la tabla 12 muestra los restaurantes encuestados y la cantidad de aceite
que utilizan por semana
En total se consume 9840 L de aceite por mes Seguacuten Fangrui [2] se producen
cerca de 25 de peacuterdidas se deben al filtrado del aceite entonces la cantidad desechada
por mes seria de 7380 L
La cantidad de aceite desechado (7380 L por mes) es un valor que resulta
interesante para una empresa que brinda transporte provincial porque si suponemos
que un vehiacuteculo necesita cerca de 400 L por mes se podriacutea mantener cerca de 18
vehiacuteculos funcionando con biodiesel puro (B100) pero si se utiliza B20 el
biocombustible disponible seriacutea de 36900 L por mes pudiendo hacer funcionar cerca
de 92 vehiacuteculos
532 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 12Tabla 12Tabla 12Tabla 12 Cantidad de aceite utilizado en los diversos restaurantes
encuestados
RestauranteRestauranteRestauranteRestaurante CantidadCantidadCantidadCantidad
Dumbo
-- Lsem --
80
Globos 80
Frankffurt 80
Burger King 80
Pollos Panchitas 840
Suacuteper Pollo 210
Pollos Choco 840
Pollo loco 210
La Chacha 40
2460
Adicionalmente estos vehiacuteculos tendriacutean beneficios como mejor lubricacioacuten en el
motor una mayor independencia del combustible foacutesil (diesel) y ambientalmente se
disminuiriacutea la contaminacioacuten de material particulado de dioacutexido de carbono y se
eliminariacutea por completo los oacutexidos de azufre en las carreteras de esta forma afectariacutea en
menor proporcioacuten a los ecosistemas cercanos al camino
5 Conclusiones
De los tres procedimientos probados el que presentoacute mejores resultados al utilizar
etanol como alcohol del proceso fue la esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica bajo las siguientes
condiciones
Para la parte aacutecida se debe conservar una temperatura ambiente de 20ordmC utilizar 1
mL de aacutecido sulfuacuterico con 15125 mL de etanol por cada litro de aceite y mantener a una
velocidad de agitacioacuten entre 500 y 600 rpm durante 3 horas
En la parte baacutesica la solucioacuten A debe ser preparada con 108 g de KOH (hidroacutexido
de potasio) diluidos en 15125 mL de etanol (relacioacuten alcoholaceite de 5 a 1) Se debe
seguir con la temperatura de la parte aacutecida (20ordmC) La velocidad de agitacioacuten se debe
mantener entre 500 y 600 rpm durante 15 horas Por uacuteltimo la mezcla se debe dejar
reposar por 2 semanas
Los valores del balance de energiacutea fueron para la produccioacuten con metanol la
cantidad de energiacutea entregada por el biodiesel fue de 3300880 kJkg y la relacioacuten de
energiacutea es de rε = 711 Para la produccioacuten con etanol cuando se utilizoacute esterificacioacuten
aacutecida ndash baacutesica la energiacutea entregada fue de 2841598 kJkg y la relacioacuten fue de rε = 600 y
para la desacidificacioacuten directa la energiacutea entregada fue de 2732260 kJkg y la relacioacuten
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 533
rε = 590 Lo que determinoacute que en todos los casos sea una actividad energeacuteticamente
viable y se puede considerar el biodiesel asiacute producido un combustible renovable
La produccioacuten de biodiesel seriacutea una interesante propuesta para el sector del
transporte debido a que los principales restaurantes de pollo frito y hamburguesas
desechan una cantidad de 7380 L de aceite por mes que en la mayoriacutea de los casos soacutelo
se vierte a alguacuten lugar sin realizar un tratamiento previo
Seriacutea interesante poder utilizar el biodiesel en Cochabamba porque nos ayudariacutea a
controlar la cantidad de material particulado de la ciudad debido a la reduccioacuten de
emisiones de combustioacuten en motorizados y a revalorizar los aceites desechados
generando una energiacutea mecaacutenica uacutetil
En relacioacuten a los costos la fabricacioacuten de biodiesel no es viable porque si se utiliza
metanol el precio seriacutea de 2007 BsL y con etanol seriacutea de 475 BsL pero si se
produce biodiesel Bolivia tendriacutea un ahorro de 18 millones de doacutelaresantildeo lo que
equivale al 816 del dinero necesario para suplir la importacioacuten
Finalmente si se mira el futuro energeacutetico con optimismo puede decirse que a
medida que las formas tradicionales de generar energiacutea (energiacutea foacutesil que en mayor o
menor grado son contaminantes de la bioacutesfera) se agoten y sus precios se eleven llegaraacute
un momento en que las energiacuteas no tradicionales (energiacutea solar energiacutea de biomasa
energiacutea eoacutelica y otras) hoy costosas podraacuten competir econoacutemicamente con las
tradicionales
Sin embargo el biodiesel no es una solucioacuten al problema energeacutetico por siacute solo La
cuestioacuten de fondo no es soacutelo buscar un reemplazo para el petroacuteleo sino tratar de
reducir el consumo energeacutetico y mejorar la eficiencia energeacutetica y esto requiere un
cambio de haacutebitos y de tecnologiacutea El biodiesel puede ser soacutelo una solucioacuten parcial y
quizaacutes temporal Ademaacutes su produccioacuten y uso auacuten tienen barreras sociales ambientales
teacutecnicas y poliacuteticas que se debe superar
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522 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
neutralizoacute la solucioacuten aacutecida fue de 12 M (pH entre 6 y 7) La concentracioacuten de 1 M
teniacutea un pH de 4 y en su fase jabonosa se formaban pequentildeas estructuras que atraparon
el biodiesel
Para los ensayos de determinacioacuten de la temperatura de reaccioacuten se hicieron
pruebas con las temperaturas de 20 (temperatura ambiente) 40 y 68 ordmC
En el ensayo a temperatura ambiente de 20ordmC se observoacute la presencia de dos fases
La solucioacuten teniacutea un pH de 7 y las fases se recuperaban faacutecilmente La fase superior
presentoacute una viscosidad de 1793 mm2s Despueacutes de dos semanas de sedimentacioacuten la
muestra a temperatura ambiente presentoacute glicerina y jaboacuten en la fase inferior La nueva
viscosidad de la fase superior era de 1419 mm2s
El ensayo a temperatura de 40ordmC mostroacute la formacioacuten de tres fases que eran faacuteciles
de recuperar pero existiacutea mucha peacuterdida debido a que la fase central y jabonosa
presentaba formacioacuten de estructuras lo que la volviacutea maacutes voluminosa
Sin embargo en el ensayo a 68ordmC se formaron tres fases La fase superior de 8 ml
de volumen una intermedia de 64 ml y una inferior (jabonosa) de 8 ml (sin recuperacioacuten
del alcohol) Las viscosidades de la fase superior e intermedia fueron de 449 mm2s y
2054 mm2s respectivamente Las fases se podiacutean recuperar faacutecilmente y el pH era de 6
a 7
En los ensayos de tiempo de reaccioacuten se tomoacute en cuenta la tercera fase (jabonosa)
para determinar cual ensayo era mejor debido a que en esta fase se encontraba tambieacuten
la glicerina y en teoriacutea si se deja reaccionar maacutes tiempo existe mayor formacioacuten de
glicerina
El ensayo 1 a 68 ordmC presentoacute tres fases y teniacutea un pH de 7 La fase jabonosa era de
8 ml proacuteximo al valor teoacuterico de glicerina el cual es 45 mL Los resultados maacutes
aceptables se encontraron en los ensayos 2 y 3 porque existioacute una tercera fase maacutes
compacta en relacioacuten a la del ensayo 1 y teniacutea un volumen de 65 mL Pero el ensayo 3 a
20ordmC mostroacute el mejor resultado debido a que presentoacute una tercera fase donde la
glicerina teniacutea un volumen de 25 mL y se separoacute de la fase jabonosa
Luego se realizoacute ensayos de buacutesqueda de la relacioacuten alcoholaceite En las
relaciones de 6 y 9 no existioacute formacioacuten de glicerina o jaboacuten La relacioacuten de 4 se realizoacute
en el primer ensayo donde se formaron estructuras que atrapaban el biodiesel y con la
relacioacuten de 5 se determinoacute una viscosidad de 2299 mm2s y se obtuvo un poco de
jaboacuten y glicerina Por estos resultados se pudo afirmar que la mejor relacioacuten era la de 5
Por otro lado las relaciones 6 y 9 presentaron dos fases una fase superior y otra
inferior Los valores de la viscosidad en la fase superior eran de 486 mm2s y 424
mm2s pero era muy alcohoacutelica Los datos de viscosidad de la fase inferior fueron de
3589 mm2s y 3395 mm2s
Finalmente se realizoacute ensayos con las condiciones oacuteptimas halladas y despueacutes de 3
diacuteas de decantacioacuten la viscosidad promedio fue de 892 mm2s con una densidad
promedio de 0881 gmL y un poder caloriacutefico de 297869 kJkg La explicacioacuten del
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 523
valor elevado de la viscosidad es por la presencia de hidroacutexidos en las cadenas de esteres
(biodiesel)
Para tener una visioacuten global de los resultados de la esterificacioacuten se presenta la
figura 1 donde se muestra los valores promedio de viscosidad determinados en los
ensayos y el valor de la viscosidad con los puntos oacuteptimos elegidos
Debido a que no se obtuvo un valor de viscosidad (nuestro paraacutemetro de
conversioacuten) del biodiesel dentro de rango (19 ndash 75 mm2s) se intentoacute el uacuteltimo
procedimiento que es el de la desacidificacioacuten directa con hidroacutexido
Determinacion de la temperatura oacuteptima
0
5
10
15
20
25
30
Temp 40ordmC
Temp 20ordmC (24 horas)
Temp 20ordmC (3 diacuteas)
Temp 68ordmC
Vis
co
sid
ad
(m
m2 s
-1)
Figura 1Figura 1Figura 1Figura 1 Se muestran las viscosidades promedio obtenidas en los ensayos de
temperatura establecidos en la tabla 2 donde el punto oacuteptimo es la
inflexioacuten en la curva
524 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Determinacioacuten de la Relacioacuten AlcoholAceite oacuteptima
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Rel alac 4
Rel alac 5
Rel alac 6
Rel alac 9
Vis
co
sid
ad
(mm
2 s
-1)
Figura 2Figura 2Figura 2Figura 2 Se muestran las viscosidades promedio obtenidas en los ensayos de
relacioacuten alcoholaceite establecidos en la tabla 2 donde el punto
oacuteptimo es la relacioacuten alac 5
Determinacioacuten del tiempo de reaccioacuten oacuteptima
000
500
1000
1500
2000
2500
3000
Tiemp R
eac 1
Tiemp R
eac 2
Tiemp R
eac 3
Vis
cosid
ad (m
m2 s
-1)
Figura 3Figura 3Figura 3Figura 3 Se muestran las viscosidades promedio obtenidas en los ensayos de
tiempo oacuteptimo de reaccioacuten establecidos en la tabla 3 donde el punto
oacuteptimo es la inflexioacuten en la curva
323 Desacidificacioacuten directa
En la primera etapa se obtuvo un rendimiento del 775 debido a que se eliminoacute
18 ml de jaboacuten de los 80 ml de aceite con los que se trabajoacute
En la produccioacuten de biodiesel se trabajoacute con 62 mL de aceite (aceite recuperado de
la primera parte) donde se determinoacute que existiacutean dos fases una inferior con glicerina
(aproximadamente 15 mL de glicerina) y una superior de 62 mL de volumen que
pareciacutea ser biodiesel
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 525
Entonces se recuperoacute el alcohol donde se obtuvo 10 mL de etanol y 52 mL de
biodiesel con un rendimiento del 838 y el rendimiento global del proceso fue del
806 La viscosidad de la fase superior fue de 1266 mm2s la densidad de 0874 gml
y un poder caloriacutefico de 2857292 kJkg Tambieacuten se preparoacute biodiesel con metanol
para fines de comparacioacuten Los valores brutos obtenidos en la elaboracioacuten de biodiesel
con metanol fueron de 16 mL de glicerina y 109 mL de biodiesel Para la recuperacioacuten
del metanol se instaloacute un sistema de destilado De la fase de glicerina se consiguioacute en
promedio 46 mL de metanol y 114 mL de la glicerina La glicerina teoacuterica era de 1233
mL Esto significa un rendimiento promedio del 9245 y de la fase de esteres se
obtuvo en promedio 44 mL de metanol y 1046 mL de biodiesel sin lavar En total se
obtuvo 9 mL de metanol recuperado de los 125 mL teoacutericos lo que significa un
rendimiento de recuperacioacuten global del 72
Por uacuteltimo se realizoacute el lavado del biodiesel con 20 mL de agua destilada Al final
del lavado se obtuvo una peacuterdida en promedio de 46 mL (emulsioacuten que fue retirada
con el agua de lavado) y 1001 mL de biodiesel Si en teoriacutea se deberiacutea producir 1038
mL de biodiesel el rendimiento promedio del proceso fue del 9643 Entre las
propiedades del biodiesel producido con metanol se determinoacute una densidad de 08993
gmL a 15ordmC la viscosidad con un valor promedio de 572 mm2s a 40ordm C y el poder
caloriacutefico con un valor de 340906 kJkg
4 Anaacutelisis y discusioacuten de resultados
La tabla 4 muestra los flujos de energiacutea con sus respectivos costos energeacuteticos que
fueron detectados para el caso de la produccioacuten con metanol y la tabla 5 la energiacutea
producida por el biodiesel y la energiacutea usada en el tratamiento de los aceites desechados
con metanol
En las energiacuteas de entrada (input) que se muestran en la tabla 4 se tiene el
transporte que es el valor de la cantidad de energiacutea que se utiliza para producir diesel
basado en Pimentel [12] y la distancia fue determinada suponiendo una recoleccioacuten de la
materia prima de los locales que podriacutean proveer de aceite usado
En el acondicionamiento se tiene la operacioacuten de filtrado donde se tomoacute en cuenta
la energiacutea que un ser humano necesitariacutea para hacer dicha actividad Seguacuten Guyton [5]
seriacutea un valor de 6000 caldiacutea que es la energiacutea que un ser humano gasta cuando realiza
esfuerzos fiacutesicos Del mismo autor se consultoacute la energiacutea de supervisioacuten humana dando
un valor de 2000 caldiacutea en caso de que un ser humano tenga un trabajo casi
sedentario Estos valores se corroboraron con los valores de Pimentel [12]
Sheehan et al [13] diferenciaron entre tener una energiacutea eleacutectrica para la agitacioacuten y
otra para calentar el reactor asiacute que el valor para la agitacioacuten era de 104004 kJh y para
calentar era de 144000 kJh Esta diferencia tambieacuten se tomoacute en cuenta para este
estudio donde la energiacutea de la operacioacuten de secado (en el acondicionamiento) y la
energiacutea para mantener el reactor a una cierta temperatura tomaron un valor de 144000
kJh
526 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
En cambio para la operacioacuten de desgomado (en el acondicionamiento) al igual que
el de agitacioacuten y el lavado en el proceso tomoacute un valor de 104004 kJh y se consideroacute
como si soacutelo fuera una maacutequina que proporcionaba agitacioacuten para que exista un buena
mezcla
La energiacutea para producir un litro de metanol y un kilogramo de hidroacutexido de sodio
se basaron en Pimentel [12] dando un valor de 68000 kcall para el metanol y 281000
kcalkg para el hidroacutexido valores que se corroboraron con Sheehan [13]
En la energiacutea de salida (output) para el biodiesel se usoacute el valor de 3409060 kJkg
que es el poder caloriacutefico que se determinoacute en el laboratorio y para la energiacutea que
costariacutea tratar el aceite desechado con bioreactores se tomoacute un valor de 144000 kJh
basado en Garciacutea [3]
La energiacutea neta que el biodiesel entrega es de 3300880 kJ que es la diferencia entre
el output y el input (ver expresioacuten 1 en la metodologiacutea) y la relacioacuten de energiacutea es de
711 (ver expresioacuten 2 en la metodologiacutea) Seguacuten Donato [1] este valor es real debido a
que no se ha considerado la energiacutea (input) de la produccioacuten del cultivo porque la
materia prima es el desecho de los restaurantes pero los mismos autores establecieron
que si se tomara en cuenta el cultivo la relacioacuten de energiacutea estariacutea entre 4 y 13
Tabla 4Tabla 4Tabla 4Tabla 4 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con metanol
InputInputInputInput
ValorValorValorValor
UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
CantidadCantidadCantidadCantidad
usadausadausadausada
UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
EnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacutea
totaltotaltotaltotal
Tipo deTipo deTipo deTipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Transporte
0831
kcalkm
3500a
km
--- kJ --
-
12155
Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol
(metanol) 680005 kcalL 025e L 71128
Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(NaOH) 2810006 kcalkg 350f g 4115
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 100g h 104040 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
de 58 ordmC
1440008 kJh 100h h 144000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten
humana 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 540215
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 527
1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al
2005 5 Pimentel y Patzek 2005 6 Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Sheehan et
al 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el
vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo
calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten f
Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de
investigacioacuten h Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el
trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo soacutelo el control de temperatura y tiempo
Tabla 5Tabla 5Tabla 5Tabla 5 Energiacutea generada por el biodiesel producido con metanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total Tipo de energiacuteaTipo de energiacuteaTipo de energiacuteaTipo de energiacutea
Biodiesel
340900011
kJkg
100k
kg
--- kJ ---
3409060
Poder caloriacutefico
Aceite usado 14400012 kJh 300l h 432000 Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3841060
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garcia y Garcia 2006
kProduccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
La tabla 6 muestra los flujos de energiacutea con sus respectivos costos energeacuteticos que
fueron detectados para el caso de la produccioacuten con etanol utilizando una esterificacioacuten
aacutecida ndash baacutesica La tabla 7 presenta la energiacutea producida por el biodiesel y la energiacutea usada
en el tratamiento de los aceites desechados
Soacutelo se aclararaacuten los costos de energiacutea de los flujos de etanol y el hidroacutexido de
potasio debido a que los valores de los demaacutes flujos ya se determinaron anteriormente
Para conseguir etanol 996 puro se necesitoacute 34000 kcalL (para producir un litro de
etanol es necesario 33100 kcalL y convertir el etanol de 950 a 996 de pureza
requiere de 90 kcalL) y para producir un kilogramo de hidroacutexido de potasio es
necesario 326000 kcalkg ambos valores se basaron en Pimentel [12] y se confirmaron
con los valores de Sheehan [13]
La energiacutea neta que se obtuvo del biodiesel producido por esterificacioacuten con etanol
fue de 2841598 kJ (diferencia entre el output y el input) y la relacioacuten de energiacutea fue de
600 Este valor es menor en relacioacuten al valor con la produccioacuten de metanol por que se
necesita mayores tiempos de reaccioacuten
528 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 6Tabla 6Tabla 6Tabla 6 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con etanol mediante el
procedimiento de esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica
InputInputInputInput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
EnEnEnEnergiacuteaergiacuteaergiacuteaergiacutea
Transporte 0831 kcalkm 3500a km
--- kJ ---
12155 Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol (Etanol) 340005 kcalL 061e L 86093 Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(KOH) 3260006 kcalkg 440f g 6002
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 300g h 312120 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
ambiente
0008 kJh 000h h 000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 569127
1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al 2005 5 Pimentel y Patzek 2005 y tomando en cuenta la purificacioacuten hasta el 956 6Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Pelly 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten f Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten h No se necesitaba temperatura para la agitacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo soacutelo el control de temperatura y tiempo
Tabla 7Tabla 7Tabla 7Tabla 7 Energiacutea generada por el biodiesel producido con etanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Biodiesel
Aceite usado
297869011
14400012
kJkg
kJh
100k
300l
kg
h
2978690
432000
Poder
caloriacutefico
Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3410690
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garcia y Garcia 2006 k Produccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 529
La tabla 8 muestra los flujos de energiacutea con sus respectivos costos energeacuteticos que
se detectaron para el caso de la produccioacuten con etanol si se usa una desacidificacioacuten y la
tabla 9 presenta la energiacutea producida por el biodiesel y la energiacutea usada en el tratamiento
de los aceites desechados
Tabla 8Tabla 8Tabla 8Tabla 8 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con etanol mediante el
procedimiento de desacidificacioacuten
InputInputInputInput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Energiacutea Energiacutea Energiacutea Energiacutea
totaltotaltotaltotal
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
EnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacutea
Transporte
0831
kcalkm
3500a
km
--- kJ ---
12155
Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol
(Etanol) 340005 kcalL 061e L 86093
Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(KOH) 3260006 kcalkg 440f g 6002
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 100g h 104040 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
de 68 ordmC
1440008 kJh 100h h 144000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 557067 1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al 2005 5 Pimentel y Patzek 2005 y tomando encuenta la purificacioacuten hasta el 956 6Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Pelly 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten fCantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten h No se necesitaba temperatura para la agitacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo solo el control de temperatura y tiempo
Finalmente la energiacutea neta que se obtuvo del biodiesel producido por
desacidificacioacuten con etanol fue de 2732260 kJ (diferencia entre el output y el input) y la
relacioacuten de energiacutea es de 590
El anaacutelisis de costos se realizoacute reescalando de nivel experimental a una produccioacuten
de 1000 litros En la tabla 10 se encuentra el precio para producir biodiesel con metanol
y en la tabla 11 aquel precio de producir biodiesel con etanol
530 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 9Tabla 9Tabla 9Tabla 9 Energiacutea generada por el biodiesel producido con etanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea toEnergiacutea toEnergiacutea toEnergiacutea totaltaltaltal
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Biodiesel
Aceite usado
285729211
14400012
kJkg
KJh
100k
300l
kg
h
2857292
432000
Poder
caloriacutefico
Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3257292kJ
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garciacutea y Garciacutea 2006 k Produccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
Los precios de los reactivos a grado teacutecnico fueron un barril de 160 L de etanol a
1100 Bs un barril de 160 L de metanol a 11200 Bs una bolsa de 52 kg de NaOH a
3120 Bs y una bolsa de 52 kg de KOH a 4680 Bs Estos precios se obtuvieron de dos
empresas locales siendo estos los mismos en ambas empresas El precio del aceite se
consiguioacute en el restaurante Frankffurt
Por uacuteltimo los precios de electricidad y agua se obtuvieron de la empresa ELFEC y
SEMAPA respectivamente y el costo del gas natural vehicular se lo sacoacute de la paacutegina
web de la superintendencia de hidrocarburos
Al final se determinoacute que a nivel experimental el costo de un litro de biodiesel
producido con metanol es de 2007 Bsl y producido con etanol de 475 Bsl La
principal diferencia se debe al costo de los alcoholes ya que Bolivia produce etanol es
maacutes barato mientras que el metanol es importado
Tabla 10Tabla 10Tabla 10Tabla 10 Costo de producir biodiesel con metanol
InsumoInsumoInsumoInsumo CantidadCantidadCantidadCantidad UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
unitariounitariounitariounitario
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades PrecPrecPrecPrecio totalio totalio totalio total
-- Bs --
Metanol 1 L 7000 025 L 1764
NaOH 1 kg 6000 350 g 021
Aceite 1 L 050 100 L 050
Costos de
Agua
1
m3
565
40000 mL
023
Electricidad 1 kWh 065 200 kWh 131
Gas (GNV) 1 m3 166 025 m3 041
Costos tCostos tCostos tCostos totalesotalesotalesotales 2007
Precio en centavos Fuente En base a consultas de precio en empresas locales
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 531
Tabla 11Tabla 11Tabla 11Tabla 11 Costos de producir biodiesel con etanol
InsumoInsumoInsumoInsumo CantidadCantidadCantidadCantidad UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
unitariounitariounitariounitario Cantidad usadaCantidad usadaCantidad usadaCantidad usada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
totaltotaltotaltotal
Etanol
1
L
700
030 L
- Bs -
205
KOH 1 kg 9000 440 g 039
Aceite 1 L 050 100 L 050
H2SO4 1 L 7500 100 mL 007
Costos de
Agua 1 m3 565 40000 mL 023
Electricidad 1 kWh 065 200 kWh 131
Gas (GNV) 1 m3 166 025 m3 041
Costos totalesCostos totalesCostos totalesCostos totales 475
Precio en centavos
Fuente En base a consultas de precio en empresas locales
A nivel regional los paiacuteses que registran el precio del diesel maacutes bajo son Bolivia
372 Bsl Ecuador a 255 Bsl (036 $l) y Venezuela a 035 Bsl (005 $l) gracias a
que el Estado entrega importantes subsidios a los combustibles y en los uacuteltimos antildeos ha
mantenido el precio constante [9]
En el caso particular de Bolivia cada antildeo la autoridad competente desembolsa
entre 200 y 230 millones de doacutelares en subsidios para la industria manteniendo el precio
interno del petroacuteleo por debajo de los 30 doacutelaresbarril [9]
Sin embargo si Bolivia produce biodiesel tendriacutea un ahorro de 18 millones de
doacutelaresantildeo lo que equivale al 816 del dinero necesario para sustituir la importacioacuten
ademaacutes de la ventaja ambiental de tratar aceites desechados y generar energiacutea uacutetil
Por uacuteltimo la tabla 12 muestra los restaurantes encuestados y la cantidad de aceite
que utilizan por semana
En total se consume 9840 L de aceite por mes Seguacuten Fangrui [2] se producen
cerca de 25 de peacuterdidas se deben al filtrado del aceite entonces la cantidad desechada
por mes seria de 7380 L
La cantidad de aceite desechado (7380 L por mes) es un valor que resulta
interesante para una empresa que brinda transporte provincial porque si suponemos
que un vehiacuteculo necesita cerca de 400 L por mes se podriacutea mantener cerca de 18
vehiacuteculos funcionando con biodiesel puro (B100) pero si se utiliza B20 el
biocombustible disponible seriacutea de 36900 L por mes pudiendo hacer funcionar cerca
de 92 vehiacuteculos
532 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 12Tabla 12Tabla 12Tabla 12 Cantidad de aceite utilizado en los diversos restaurantes
encuestados
RestauranteRestauranteRestauranteRestaurante CantidadCantidadCantidadCantidad
Dumbo
-- Lsem --
80
Globos 80
Frankffurt 80
Burger King 80
Pollos Panchitas 840
Suacuteper Pollo 210
Pollos Choco 840
Pollo loco 210
La Chacha 40
2460
Adicionalmente estos vehiacuteculos tendriacutean beneficios como mejor lubricacioacuten en el
motor una mayor independencia del combustible foacutesil (diesel) y ambientalmente se
disminuiriacutea la contaminacioacuten de material particulado de dioacutexido de carbono y se
eliminariacutea por completo los oacutexidos de azufre en las carreteras de esta forma afectariacutea en
menor proporcioacuten a los ecosistemas cercanos al camino
5 Conclusiones
De los tres procedimientos probados el que presentoacute mejores resultados al utilizar
etanol como alcohol del proceso fue la esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica bajo las siguientes
condiciones
Para la parte aacutecida se debe conservar una temperatura ambiente de 20ordmC utilizar 1
mL de aacutecido sulfuacuterico con 15125 mL de etanol por cada litro de aceite y mantener a una
velocidad de agitacioacuten entre 500 y 600 rpm durante 3 horas
En la parte baacutesica la solucioacuten A debe ser preparada con 108 g de KOH (hidroacutexido
de potasio) diluidos en 15125 mL de etanol (relacioacuten alcoholaceite de 5 a 1) Se debe
seguir con la temperatura de la parte aacutecida (20ordmC) La velocidad de agitacioacuten se debe
mantener entre 500 y 600 rpm durante 15 horas Por uacuteltimo la mezcla se debe dejar
reposar por 2 semanas
Los valores del balance de energiacutea fueron para la produccioacuten con metanol la
cantidad de energiacutea entregada por el biodiesel fue de 3300880 kJkg y la relacioacuten de
energiacutea es de rε = 711 Para la produccioacuten con etanol cuando se utilizoacute esterificacioacuten
aacutecida ndash baacutesica la energiacutea entregada fue de 2841598 kJkg y la relacioacuten fue de rε = 600 y
para la desacidificacioacuten directa la energiacutea entregada fue de 2732260 kJkg y la relacioacuten
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 533
rε = 590 Lo que determinoacute que en todos los casos sea una actividad energeacuteticamente
viable y se puede considerar el biodiesel asiacute producido un combustible renovable
La produccioacuten de biodiesel seriacutea una interesante propuesta para el sector del
transporte debido a que los principales restaurantes de pollo frito y hamburguesas
desechan una cantidad de 7380 L de aceite por mes que en la mayoriacutea de los casos soacutelo
se vierte a alguacuten lugar sin realizar un tratamiento previo
Seriacutea interesante poder utilizar el biodiesel en Cochabamba porque nos ayudariacutea a
controlar la cantidad de material particulado de la ciudad debido a la reduccioacuten de
emisiones de combustioacuten en motorizados y a revalorizar los aceites desechados
generando una energiacutea mecaacutenica uacutetil
En relacioacuten a los costos la fabricacioacuten de biodiesel no es viable porque si se utiliza
metanol el precio seriacutea de 2007 BsL y con etanol seriacutea de 475 BsL pero si se
produce biodiesel Bolivia tendriacutea un ahorro de 18 millones de doacutelaresantildeo lo que
equivale al 816 del dinero necesario para suplir la importacioacuten
Finalmente si se mira el futuro energeacutetico con optimismo puede decirse que a
medida que las formas tradicionales de generar energiacutea (energiacutea foacutesil que en mayor o
menor grado son contaminantes de la bioacutesfera) se agoten y sus precios se eleven llegaraacute
un momento en que las energiacuteas no tradicionales (energiacutea solar energiacutea de biomasa
energiacutea eoacutelica y otras) hoy costosas podraacuten competir econoacutemicamente con las
tradicionales
Sin embargo el biodiesel no es una solucioacuten al problema energeacutetico por siacute solo La
cuestioacuten de fondo no es soacutelo buscar un reemplazo para el petroacuteleo sino tratar de
reducir el consumo energeacutetico y mejorar la eficiencia energeacutetica y esto requiere un
cambio de haacutebitos y de tecnologiacutea El biodiesel puede ser soacutelo una solucioacuten parcial y
quizaacutes temporal Ademaacutes su produccioacuten y uso auacuten tienen barreras sociales ambientales
teacutecnicas y poliacuteticas que se debe superar
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biodiesel a partir de soja en la Repuacuteblica Argentinardquo INTA Argentina
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National Renewable Energy Laboratory (NREL) Golden Colorado
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 523
valor elevado de la viscosidad es por la presencia de hidroacutexidos en las cadenas de esteres
(biodiesel)
Para tener una visioacuten global de los resultados de la esterificacioacuten se presenta la
figura 1 donde se muestra los valores promedio de viscosidad determinados en los
ensayos y el valor de la viscosidad con los puntos oacuteptimos elegidos
Debido a que no se obtuvo un valor de viscosidad (nuestro paraacutemetro de
conversioacuten) del biodiesel dentro de rango (19 ndash 75 mm2s) se intentoacute el uacuteltimo
procedimiento que es el de la desacidificacioacuten directa con hidroacutexido
Determinacion de la temperatura oacuteptima
0
5
10
15
20
25
30
Temp 40ordmC
Temp 20ordmC (24 horas)
Temp 20ordmC (3 diacuteas)
Temp 68ordmC
Vis
co
sid
ad
(m
m2 s
-1)
Figura 1Figura 1Figura 1Figura 1 Se muestran las viscosidades promedio obtenidas en los ensayos de
temperatura establecidos en la tabla 2 donde el punto oacuteptimo es la
inflexioacuten en la curva
524 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Determinacioacuten de la Relacioacuten AlcoholAceite oacuteptima
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Rel alac 4
Rel alac 5
Rel alac 6
Rel alac 9
Vis
co
sid
ad
(mm
2 s
-1)
Figura 2Figura 2Figura 2Figura 2 Se muestran las viscosidades promedio obtenidas en los ensayos de
relacioacuten alcoholaceite establecidos en la tabla 2 donde el punto
oacuteptimo es la relacioacuten alac 5
Determinacioacuten del tiempo de reaccioacuten oacuteptima
000
500
1000
1500
2000
2500
3000
Tiemp R
eac 1
Tiemp R
eac 2
Tiemp R
eac 3
Vis
cosid
ad (m
m2 s
-1)
Figura 3Figura 3Figura 3Figura 3 Se muestran las viscosidades promedio obtenidas en los ensayos de
tiempo oacuteptimo de reaccioacuten establecidos en la tabla 3 donde el punto
oacuteptimo es la inflexioacuten en la curva
323 Desacidificacioacuten directa
En la primera etapa se obtuvo un rendimiento del 775 debido a que se eliminoacute
18 ml de jaboacuten de los 80 ml de aceite con los que se trabajoacute
En la produccioacuten de biodiesel se trabajoacute con 62 mL de aceite (aceite recuperado de
la primera parte) donde se determinoacute que existiacutean dos fases una inferior con glicerina
(aproximadamente 15 mL de glicerina) y una superior de 62 mL de volumen que
pareciacutea ser biodiesel
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 525
Entonces se recuperoacute el alcohol donde se obtuvo 10 mL de etanol y 52 mL de
biodiesel con un rendimiento del 838 y el rendimiento global del proceso fue del
806 La viscosidad de la fase superior fue de 1266 mm2s la densidad de 0874 gml
y un poder caloriacutefico de 2857292 kJkg Tambieacuten se preparoacute biodiesel con metanol
para fines de comparacioacuten Los valores brutos obtenidos en la elaboracioacuten de biodiesel
con metanol fueron de 16 mL de glicerina y 109 mL de biodiesel Para la recuperacioacuten
del metanol se instaloacute un sistema de destilado De la fase de glicerina se consiguioacute en
promedio 46 mL de metanol y 114 mL de la glicerina La glicerina teoacuterica era de 1233
mL Esto significa un rendimiento promedio del 9245 y de la fase de esteres se
obtuvo en promedio 44 mL de metanol y 1046 mL de biodiesel sin lavar En total se
obtuvo 9 mL de metanol recuperado de los 125 mL teoacutericos lo que significa un
rendimiento de recuperacioacuten global del 72
Por uacuteltimo se realizoacute el lavado del biodiesel con 20 mL de agua destilada Al final
del lavado se obtuvo una peacuterdida en promedio de 46 mL (emulsioacuten que fue retirada
con el agua de lavado) y 1001 mL de biodiesel Si en teoriacutea se deberiacutea producir 1038
mL de biodiesel el rendimiento promedio del proceso fue del 9643 Entre las
propiedades del biodiesel producido con metanol se determinoacute una densidad de 08993
gmL a 15ordmC la viscosidad con un valor promedio de 572 mm2s a 40ordm C y el poder
caloriacutefico con un valor de 340906 kJkg
4 Anaacutelisis y discusioacuten de resultados
La tabla 4 muestra los flujos de energiacutea con sus respectivos costos energeacuteticos que
fueron detectados para el caso de la produccioacuten con metanol y la tabla 5 la energiacutea
producida por el biodiesel y la energiacutea usada en el tratamiento de los aceites desechados
con metanol
En las energiacuteas de entrada (input) que se muestran en la tabla 4 se tiene el
transporte que es el valor de la cantidad de energiacutea que se utiliza para producir diesel
basado en Pimentel [12] y la distancia fue determinada suponiendo una recoleccioacuten de la
materia prima de los locales que podriacutean proveer de aceite usado
En el acondicionamiento se tiene la operacioacuten de filtrado donde se tomoacute en cuenta
la energiacutea que un ser humano necesitariacutea para hacer dicha actividad Seguacuten Guyton [5]
seriacutea un valor de 6000 caldiacutea que es la energiacutea que un ser humano gasta cuando realiza
esfuerzos fiacutesicos Del mismo autor se consultoacute la energiacutea de supervisioacuten humana dando
un valor de 2000 caldiacutea en caso de que un ser humano tenga un trabajo casi
sedentario Estos valores se corroboraron con los valores de Pimentel [12]
Sheehan et al [13] diferenciaron entre tener una energiacutea eleacutectrica para la agitacioacuten y
otra para calentar el reactor asiacute que el valor para la agitacioacuten era de 104004 kJh y para
calentar era de 144000 kJh Esta diferencia tambieacuten se tomoacute en cuenta para este
estudio donde la energiacutea de la operacioacuten de secado (en el acondicionamiento) y la
energiacutea para mantener el reactor a una cierta temperatura tomaron un valor de 144000
kJh
526 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
En cambio para la operacioacuten de desgomado (en el acondicionamiento) al igual que
el de agitacioacuten y el lavado en el proceso tomoacute un valor de 104004 kJh y se consideroacute
como si soacutelo fuera una maacutequina que proporcionaba agitacioacuten para que exista un buena
mezcla
La energiacutea para producir un litro de metanol y un kilogramo de hidroacutexido de sodio
se basaron en Pimentel [12] dando un valor de 68000 kcall para el metanol y 281000
kcalkg para el hidroacutexido valores que se corroboraron con Sheehan [13]
En la energiacutea de salida (output) para el biodiesel se usoacute el valor de 3409060 kJkg
que es el poder caloriacutefico que se determinoacute en el laboratorio y para la energiacutea que
costariacutea tratar el aceite desechado con bioreactores se tomoacute un valor de 144000 kJh
basado en Garciacutea [3]
La energiacutea neta que el biodiesel entrega es de 3300880 kJ que es la diferencia entre
el output y el input (ver expresioacuten 1 en la metodologiacutea) y la relacioacuten de energiacutea es de
711 (ver expresioacuten 2 en la metodologiacutea) Seguacuten Donato [1] este valor es real debido a
que no se ha considerado la energiacutea (input) de la produccioacuten del cultivo porque la
materia prima es el desecho de los restaurantes pero los mismos autores establecieron
que si se tomara en cuenta el cultivo la relacioacuten de energiacutea estariacutea entre 4 y 13
Tabla 4Tabla 4Tabla 4Tabla 4 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con metanol
InputInputInputInput
ValorValorValorValor
UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
CantidadCantidadCantidadCantidad
usadausadausadausada
UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
EnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacutea
totaltotaltotaltotal
Tipo deTipo deTipo deTipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Transporte
0831
kcalkm
3500a
km
--- kJ --
-
12155
Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol
(metanol) 680005 kcalL 025e L 71128
Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(NaOH) 2810006 kcalkg 350f g 4115
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 100g h 104040 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
de 58 ordmC
1440008 kJh 100h h 144000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten
humana 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 540215
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 527
1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al
2005 5 Pimentel y Patzek 2005 6 Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Sheehan et
al 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el
vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo
calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten f
Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de
investigacioacuten h Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el
trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo soacutelo el control de temperatura y tiempo
Tabla 5Tabla 5Tabla 5Tabla 5 Energiacutea generada por el biodiesel producido con metanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total Tipo de energiacuteaTipo de energiacuteaTipo de energiacuteaTipo de energiacutea
Biodiesel
340900011
kJkg
100k
kg
--- kJ ---
3409060
Poder caloriacutefico
Aceite usado 14400012 kJh 300l h 432000 Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3841060
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garcia y Garcia 2006
kProduccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
La tabla 6 muestra los flujos de energiacutea con sus respectivos costos energeacuteticos que
fueron detectados para el caso de la produccioacuten con etanol utilizando una esterificacioacuten
aacutecida ndash baacutesica La tabla 7 presenta la energiacutea producida por el biodiesel y la energiacutea usada
en el tratamiento de los aceites desechados
Soacutelo se aclararaacuten los costos de energiacutea de los flujos de etanol y el hidroacutexido de
potasio debido a que los valores de los demaacutes flujos ya se determinaron anteriormente
Para conseguir etanol 996 puro se necesitoacute 34000 kcalL (para producir un litro de
etanol es necesario 33100 kcalL y convertir el etanol de 950 a 996 de pureza
requiere de 90 kcalL) y para producir un kilogramo de hidroacutexido de potasio es
necesario 326000 kcalkg ambos valores se basaron en Pimentel [12] y se confirmaron
con los valores de Sheehan [13]
La energiacutea neta que se obtuvo del biodiesel producido por esterificacioacuten con etanol
fue de 2841598 kJ (diferencia entre el output y el input) y la relacioacuten de energiacutea fue de
600 Este valor es menor en relacioacuten al valor con la produccioacuten de metanol por que se
necesita mayores tiempos de reaccioacuten
528 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 6Tabla 6Tabla 6Tabla 6 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con etanol mediante el
procedimiento de esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica
InputInputInputInput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
EnEnEnEnergiacuteaergiacuteaergiacuteaergiacutea
Transporte 0831 kcalkm 3500a km
--- kJ ---
12155 Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol (Etanol) 340005 kcalL 061e L 86093 Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(KOH) 3260006 kcalkg 440f g 6002
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 300g h 312120 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
ambiente
0008 kJh 000h h 000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 569127
1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al 2005 5 Pimentel y Patzek 2005 y tomando en cuenta la purificacioacuten hasta el 956 6Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Pelly 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten f Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten h No se necesitaba temperatura para la agitacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo soacutelo el control de temperatura y tiempo
Tabla 7Tabla 7Tabla 7Tabla 7 Energiacutea generada por el biodiesel producido con etanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Biodiesel
Aceite usado
297869011
14400012
kJkg
kJh
100k
300l
kg
h
2978690
432000
Poder
caloriacutefico
Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3410690
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garcia y Garcia 2006 k Produccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 529
La tabla 8 muestra los flujos de energiacutea con sus respectivos costos energeacuteticos que
se detectaron para el caso de la produccioacuten con etanol si se usa una desacidificacioacuten y la
tabla 9 presenta la energiacutea producida por el biodiesel y la energiacutea usada en el tratamiento
de los aceites desechados
Tabla 8Tabla 8Tabla 8Tabla 8 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con etanol mediante el
procedimiento de desacidificacioacuten
InputInputInputInput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Energiacutea Energiacutea Energiacutea Energiacutea
totaltotaltotaltotal
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
EnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacutea
Transporte
0831
kcalkm
3500a
km
--- kJ ---
12155
Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol
(Etanol) 340005 kcalL 061e L 86093
Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(KOH) 3260006 kcalkg 440f g 6002
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 100g h 104040 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
de 68 ordmC
1440008 kJh 100h h 144000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 557067 1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al 2005 5 Pimentel y Patzek 2005 y tomando encuenta la purificacioacuten hasta el 956 6Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Pelly 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten fCantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten h No se necesitaba temperatura para la agitacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo solo el control de temperatura y tiempo
Finalmente la energiacutea neta que se obtuvo del biodiesel producido por
desacidificacioacuten con etanol fue de 2732260 kJ (diferencia entre el output y el input) y la
relacioacuten de energiacutea es de 590
El anaacutelisis de costos se realizoacute reescalando de nivel experimental a una produccioacuten
de 1000 litros En la tabla 10 se encuentra el precio para producir biodiesel con metanol
y en la tabla 11 aquel precio de producir biodiesel con etanol
530 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 9Tabla 9Tabla 9Tabla 9 Energiacutea generada por el biodiesel producido con etanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea toEnergiacutea toEnergiacutea toEnergiacutea totaltaltaltal
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Biodiesel
Aceite usado
285729211
14400012
kJkg
KJh
100k
300l
kg
h
2857292
432000
Poder
caloriacutefico
Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3257292kJ
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garciacutea y Garciacutea 2006 k Produccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
Los precios de los reactivos a grado teacutecnico fueron un barril de 160 L de etanol a
1100 Bs un barril de 160 L de metanol a 11200 Bs una bolsa de 52 kg de NaOH a
3120 Bs y una bolsa de 52 kg de KOH a 4680 Bs Estos precios se obtuvieron de dos
empresas locales siendo estos los mismos en ambas empresas El precio del aceite se
consiguioacute en el restaurante Frankffurt
Por uacuteltimo los precios de electricidad y agua se obtuvieron de la empresa ELFEC y
SEMAPA respectivamente y el costo del gas natural vehicular se lo sacoacute de la paacutegina
web de la superintendencia de hidrocarburos
Al final se determinoacute que a nivel experimental el costo de un litro de biodiesel
producido con metanol es de 2007 Bsl y producido con etanol de 475 Bsl La
principal diferencia se debe al costo de los alcoholes ya que Bolivia produce etanol es
maacutes barato mientras que el metanol es importado
Tabla 10Tabla 10Tabla 10Tabla 10 Costo de producir biodiesel con metanol
InsumoInsumoInsumoInsumo CantidadCantidadCantidadCantidad UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
unitariounitariounitariounitario
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades PrecPrecPrecPrecio totalio totalio totalio total
-- Bs --
Metanol 1 L 7000 025 L 1764
NaOH 1 kg 6000 350 g 021
Aceite 1 L 050 100 L 050
Costos de
Agua
1
m3
565
40000 mL
023
Electricidad 1 kWh 065 200 kWh 131
Gas (GNV) 1 m3 166 025 m3 041
Costos tCostos tCostos tCostos totalesotalesotalesotales 2007
Precio en centavos Fuente En base a consultas de precio en empresas locales
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 531
Tabla 11Tabla 11Tabla 11Tabla 11 Costos de producir biodiesel con etanol
InsumoInsumoInsumoInsumo CantidadCantidadCantidadCantidad UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
unitariounitariounitariounitario Cantidad usadaCantidad usadaCantidad usadaCantidad usada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
totaltotaltotaltotal
Etanol
1
L
700
030 L
- Bs -
205
KOH 1 kg 9000 440 g 039
Aceite 1 L 050 100 L 050
H2SO4 1 L 7500 100 mL 007
Costos de
Agua 1 m3 565 40000 mL 023
Electricidad 1 kWh 065 200 kWh 131
Gas (GNV) 1 m3 166 025 m3 041
Costos totalesCostos totalesCostos totalesCostos totales 475
Precio en centavos
Fuente En base a consultas de precio en empresas locales
A nivel regional los paiacuteses que registran el precio del diesel maacutes bajo son Bolivia
372 Bsl Ecuador a 255 Bsl (036 $l) y Venezuela a 035 Bsl (005 $l) gracias a
que el Estado entrega importantes subsidios a los combustibles y en los uacuteltimos antildeos ha
mantenido el precio constante [9]
En el caso particular de Bolivia cada antildeo la autoridad competente desembolsa
entre 200 y 230 millones de doacutelares en subsidios para la industria manteniendo el precio
interno del petroacuteleo por debajo de los 30 doacutelaresbarril [9]
Sin embargo si Bolivia produce biodiesel tendriacutea un ahorro de 18 millones de
doacutelaresantildeo lo que equivale al 816 del dinero necesario para sustituir la importacioacuten
ademaacutes de la ventaja ambiental de tratar aceites desechados y generar energiacutea uacutetil
Por uacuteltimo la tabla 12 muestra los restaurantes encuestados y la cantidad de aceite
que utilizan por semana
En total se consume 9840 L de aceite por mes Seguacuten Fangrui [2] se producen
cerca de 25 de peacuterdidas se deben al filtrado del aceite entonces la cantidad desechada
por mes seria de 7380 L
La cantidad de aceite desechado (7380 L por mes) es un valor que resulta
interesante para una empresa que brinda transporte provincial porque si suponemos
que un vehiacuteculo necesita cerca de 400 L por mes se podriacutea mantener cerca de 18
vehiacuteculos funcionando con biodiesel puro (B100) pero si se utiliza B20 el
biocombustible disponible seriacutea de 36900 L por mes pudiendo hacer funcionar cerca
de 92 vehiacuteculos
532 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 12Tabla 12Tabla 12Tabla 12 Cantidad de aceite utilizado en los diversos restaurantes
encuestados
RestauranteRestauranteRestauranteRestaurante CantidadCantidadCantidadCantidad
Dumbo
-- Lsem --
80
Globos 80
Frankffurt 80
Burger King 80
Pollos Panchitas 840
Suacuteper Pollo 210
Pollos Choco 840
Pollo loco 210
La Chacha 40
2460
Adicionalmente estos vehiacuteculos tendriacutean beneficios como mejor lubricacioacuten en el
motor una mayor independencia del combustible foacutesil (diesel) y ambientalmente se
disminuiriacutea la contaminacioacuten de material particulado de dioacutexido de carbono y se
eliminariacutea por completo los oacutexidos de azufre en las carreteras de esta forma afectariacutea en
menor proporcioacuten a los ecosistemas cercanos al camino
5 Conclusiones
De los tres procedimientos probados el que presentoacute mejores resultados al utilizar
etanol como alcohol del proceso fue la esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica bajo las siguientes
condiciones
Para la parte aacutecida se debe conservar una temperatura ambiente de 20ordmC utilizar 1
mL de aacutecido sulfuacuterico con 15125 mL de etanol por cada litro de aceite y mantener a una
velocidad de agitacioacuten entre 500 y 600 rpm durante 3 horas
En la parte baacutesica la solucioacuten A debe ser preparada con 108 g de KOH (hidroacutexido
de potasio) diluidos en 15125 mL de etanol (relacioacuten alcoholaceite de 5 a 1) Se debe
seguir con la temperatura de la parte aacutecida (20ordmC) La velocidad de agitacioacuten se debe
mantener entre 500 y 600 rpm durante 15 horas Por uacuteltimo la mezcla se debe dejar
reposar por 2 semanas
Los valores del balance de energiacutea fueron para la produccioacuten con metanol la
cantidad de energiacutea entregada por el biodiesel fue de 3300880 kJkg y la relacioacuten de
energiacutea es de rε = 711 Para la produccioacuten con etanol cuando se utilizoacute esterificacioacuten
aacutecida ndash baacutesica la energiacutea entregada fue de 2841598 kJkg y la relacioacuten fue de rε = 600 y
para la desacidificacioacuten directa la energiacutea entregada fue de 2732260 kJkg y la relacioacuten
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 533
rε = 590 Lo que determinoacute que en todos los casos sea una actividad energeacuteticamente
viable y se puede considerar el biodiesel asiacute producido un combustible renovable
La produccioacuten de biodiesel seriacutea una interesante propuesta para el sector del
transporte debido a que los principales restaurantes de pollo frito y hamburguesas
desechan una cantidad de 7380 L de aceite por mes que en la mayoriacutea de los casos soacutelo
se vierte a alguacuten lugar sin realizar un tratamiento previo
Seriacutea interesante poder utilizar el biodiesel en Cochabamba porque nos ayudariacutea a
controlar la cantidad de material particulado de la ciudad debido a la reduccioacuten de
emisiones de combustioacuten en motorizados y a revalorizar los aceites desechados
generando una energiacutea mecaacutenica uacutetil
En relacioacuten a los costos la fabricacioacuten de biodiesel no es viable porque si se utiliza
metanol el precio seriacutea de 2007 BsL y con etanol seriacutea de 475 BsL pero si se
produce biodiesel Bolivia tendriacutea un ahorro de 18 millones de doacutelaresantildeo lo que
equivale al 816 del dinero necesario para suplir la importacioacuten
Finalmente si se mira el futuro energeacutetico con optimismo puede decirse que a
medida que las formas tradicionales de generar energiacutea (energiacutea foacutesil que en mayor o
menor grado son contaminantes de la bioacutesfera) se agoten y sus precios se eleven llegaraacute
un momento en que las energiacuteas no tradicionales (energiacutea solar energiacutea de biomasa
energiacutea eoacutelica y otras) hoy costosas podraacuten competir econoacutemicamente con las
tradicionales
Sin embargo el biodiesel no es una solucioacuten al problema energeacutetico por siacute solo La
cuestioacuten de fondo no es soacutelo buscar un reemplazo para el petroacuteleo sino tratar de
reducir el consumo energeacutetico y mejorar la eficiencia energeacutetica y esto requiere un
cambio de haacutebitos y de tecnologiacutea El biodiesel puede ser soacutelo una solucioacuten parcial y
quizaacutes temporal Ademaacutes su produccioacuten y uso auacuten tienen barreras sociales ambientales
teacutecnicas y poliacuteticas que se debe superar
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biodiesel a partir de soja en la Repuacuteblica Argentinardquo INTA Argentina
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Universidad Rey Juan Carlos del Ciacuterculo de Innovacioacuten en Tecnologiacuteas
Medioambientales y Energiacutea (CITME) Madrid Espantildea
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Espantildea
534 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
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para la mesa redonda sobre biocombustibles sosteniblesrdquo En comercio exterior
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[10] Morris E Pollack A Mansell E Lindhjem C Jia Y and Wilson G 2003
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Energy Laboratory (NREL) Novato California
[11] Pelly M 2005 ldquoHaz tu propio biodieselrdquo Organizacioacuten no Gubernamental
ldquoJourney to Foreverrdquo En httpjourneytoforeverorgesbiodiesel_fabricarhtml
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[12] Pimentel D y Patzek T 2005 ldquoEthanol Production Using Corn Switchgrass
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Resources Research Vol 14 No 1
[13] Sheehan J Camobreco V y Duffield J 2005 An Overview of Biodiesel and
Petroleum Diesel Life Cycles US Department Energy and US Department
Agricultural Colorado Estados Unidos
[14] Van Gerpen J Shanks B y Pruszko R 2004 Biodiesel production technology
National Renewable Energy Laboratory (NREL) Golden Colorado
524 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Determinacioacuten de la Relacioacuten AlcoholAceite oacuteptima
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Rel alac 4
Rel alac 5
Rel alac 6
Rel alac 9
Vis
co
sid
ad
(mm
2 s
-1)
Figura 2Figura 2Figura 2Figura 2 Se muestran las viscosidades promedio obtenidas en los ensayos de
relacioacuten alcoholaceite establecidos en la tabla 2 donde el punto
oacuteptimo es la relacioacuten alac 5
Determinacioacuten del tiempo de reaccioacuten oacuteptima
000
500
1000
1500
2000
2500
3000
Tiemp R
eac 1
Tiemp R
eac 2
Tiemp R
eac 3
Vis
cosid
ad (m
m2 s
-1)
Figura 3Figura 3Figura 3Figura 3 Se muestran las viscosidades promedio obtenidas en los ensayos de
tiempo oacuteptimo de reaccioacuten establecidos en la tabla 3 donde el punto
oacuteptimo es la inflexioacuten en la curva
323 Desacidificacioacuten directa
En la primera etapa se obtuvo un rendimiento del 775 debido a que se eliminoacute
18 ml de jaboacuten de los 80 ml de aceite con los que se trabajoacute
En la produccioacuten de biodiesel se trabajoacute con 62 mL de aceite (aceite recuperado de
la primera parte) donde se determinoacute que existiacutean dos fases una inferior con glicerina
(aproximadamente 15 mL de glicerina) y una superior de 62 mL de volumen que
pareciacutea ser biodiesel
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 525
Entonces se recuperoacute el alcohol donde se obtuvo 10 mL de etanol y 52 mL de
biodiesel con un rendimiento del 838 y el rendimiento global del proceso fue del
806 La viscosidad de la fase superior fue de 1266 mm2s la densidad de 0874 gml
y un poder caloriacutefico de 2857292 kJkg Tambieacuten se preparoacute biodiesel con metanol
para fines de comparacioacuten Los valores brutos obtenidos en la elaboracioacuten de biodiesel
con metanol fueron de 16 mL de glicerina y 109 mL de biodiesel Para la recuperacioacuten
del metanol se instaloacute un sistema de destilado De la fase de glicerina se consiguioacute en
promedio 46 mL de metanol y 114 mL de la glicerina La glicerina teoacuterica era de 1233
mL Esto significa un rendimiento promedio del 9245 y de la fase de esteres se
obtuvo en promedio 44 mL de metanol y 1046 mL de biodiesel sin lavar En total se
obtuvo 9 mL de metanol recuperado de los 125 mL teoacutericos lo que significa un
rendimiento de recuperacioacuten global del 72
Por uacuteltimo se realizoacute el lavado del biodiesel con 20 mL de agua destilada Al final
del lavado se obtuvo una peacuterdida en promedio de 46 mL (emulsioacuten que fue retirada
con el agua de lavado) y 1001 mL de biodiesel Si en teoriacutea se deberiacutea producir 1038
mL de biodiesel el rendimiento promedio del proceso fue del 9643 Entre las
propiedades del biodiesel producido con metanol se determinoacute una densidad de 08993
gmL a 15ordmC la viscosidad con un valor promedio de 572 mm2s a 40ordm C y el poder
caloriacutefico con un valor de 340906 kJkg
4 Anaacutelisis y discusioacuten de resultados
La tabla 4 muestra los flujos de energiacutea con sus respectivos costos energeacuteticos que
fueron detectados para el caso de la produccioacuten con metanol y la tabla 5 la energiacutea
producida por el biodiesel y la energiacutea usada en el tratamiento de los aceites desechados
con metanol
En las energiacuteas de entrada (input) que se muestran en la tabla 4 se tiene el
transporte que es el valor de la cantidad de energiacutea que se utiliza para producir diesel
basado en Pimentel [12] y la distancia fue determinada suponiendo una recoleccioacuten de la
materia prima de los locales que podriacutean proveer de aceite usado
En el acondicionamiento se tiene la operacioacuten de filtrado donde se tomoacute en cuenta
la energiacutea que un ser humano necesitariacutea para hacer dicha actividad Seguacuten Guyton [5]
seriacutea un valor de 6000 caldiacutea que es la energiacutea que un ser humano gasta cuando realiza
esfuerzos fiacutesicos Del mismo autor se consultoacute la energiacutea de supervisioacuten humana dando
un valor de 2000 caldiacutea en caso de que un ser humano tenga un trabajo casi
sedentario Estos valores se corroboraron con los valores de Pimentel [12]
Sheehan et al [13] diferenciaron entre tener una energiacutea eleacutectrica para la agitacioacuten y
otra para calentar el reactor asiacute que el valor para la agitacioacuten era de 104004 kJh y para
calentar era de 144000 kJh Esta diferencia tambieacuten se tomoacute en cuenta para este
estudio donde la energiacutea de la operacioacuten de secado (en el acondicionamiento) y la
energiacutea para mantener el reactor a una cierta temperatura tomaron un valor de 144000
kJh
526 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
En cambio para la operacioacuten de desgomado (en el acondicionamiento) al igual que
el de agitacioacuten y el lavado en el proceso tomoacute un valor de 104004 kJh y se consideroacute
como si soacutelo fuera una maacutequina que proporcionaba agitacioacuten para que exista un buena
mezcla
La energiacutea para producir un litro de metanol y un kilogramo de hidroacutexido de sodio
se basaron en Pimentel [12] dando un valor de 68000 kcall para el metanol y 281000
kcalkg para el hidroacutexido valores que se corroboraron con Sheehan [13]
En la energiacutea de salida (output) para el biodiesel se usoacute el valor de 3409060 kJkg
que es el poder caloriacutefico que se determinoacute en el laboratorio y para la energiacutea que
costariacutea tratar el aceite desechado con bioreactores se tomoacute un valor de 144000 kJh
basado en Garciacutea [3]
La energiacutea neta que el biodiesel entrega es de 3300880 kJ que es la diferencia entre
el output y el input (ver expresioacuten 1 en la metodologiacutea) y la relacioacuten de energiacutea es de
711 (ver expresioacuten 2 en la metodologiacutea) Seguacuten Donato [1] este valor es real debido a
que no se ha considerado la energiacutea (input) de la produccioacuten del cultivo porque la
materia prima es el desecho de los restaurantes pero los mismos autores establecieron
que si se tomara en cuenta el cultivo la relacioacuten de energiacutea estariacutea entre 4 y 13
Tabla 4Tabla 4Tabla 4Tabla 4 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con metanol
InputInputInputInput
ValorValorValorValor
UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
CantidadCantidadCantidadCantidad
usadausadausadausada
UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
EnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacutea
totaltotaltotaltotal
Tipo deTipo deTipo deTipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Transporte
0831
kcalkm
3500a
km
--- kJ --
-
12155
Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol
(metanol) 680005 kcalL 025e L 71128
Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(NaOH) 2810006 kcalkg 350f g 4115
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 100g h 104040 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
de 58 ordmC
1440008 kJh 100h h 144000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten
humana 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 540215
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 527
1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al
2005 5 Pimentel y Patzek 2005 6 Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Sheehan et
al 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el
vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo
calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten f
Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de
investigacioacuten h Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el
trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo soacutelo el control de temperatura y tiempo
Tabla 5Tabla 5Tabla 5Tabla 5 Energiacutea generada por el biodiesel producido con metanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total Tipo de energiacuteaTipo de energiacuteaTipo de energiacuteaTipo de energiacutea
Biodiesel
340900011
kJkg
100k
kg
--- kJ ---
3409060
Poder caloriacutefico
Aceite usado 14400012 kJh 300l h 432000 Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3841060
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garcia y Garcia 2006
kProduccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
La tabla 6 muestra los flujos de energiacutea con sus respectivos costos energeacuteticos que
fueron detectados para el caso de la produccioacuten con etanol utilizando una esterificacioacuten
aacutecida ndash baacutesica La tabla 7 presenta la energiacutea producida por el biodiesel y la energiacutea usada
en el tratamiento de los aceites desechados
Soacutelo se aclararaacuten los costos de energiacutea de los flujos de etanol y el hidroacutexido de
potasio debido a que los valores de los demaacutes flujos ya se determinaron anteriormente
Para conseguir etanol 996 puro se necesitoacute 34000 kcalL (para producir un litro de
etanol es necesario 33100 kcalL y convertir el etanol de 950 a 996 de pureza
requiere de 90 kcalL) y para producir un kilogramo de hidroacutexido de potasio es
necesario 326000 kcalkg ambos valores se basaron en Pimentel [12] y se confirmaron
con los valores de Sheehan [13]
La energiacutea neta que se obtuvo del biodiesel producido por esterificacioacuten con etanol
fue de 2841598 kJ (diferencia entre el output y el input) y la relacioacuten de energiacutea fue de
600 Este valor es menor en relacioacuten al valor con la produccioacuten de metanol por que se
necesita mayores tiempos de reaccioacuten
528 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 6Tabla 6Tabla 6Tabla 6 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con etanol mediante el
procedimiento de esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica
InputInputInputInput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
EnEnEnEnergiacuteaergiacuteaergiacuteaergiacutea
Transporte 0831 kcalkm 3500a km
--- kJ ---
12155 Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol (Etanol) 340005 kcalL 061e L 86093 Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(KOH) 3260006 kcalkg 440f g 6002
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 300g h 312120 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
ambiente
0008 kJh 000h h 000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 569127
1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al 2005 5 Pimentel y Patzek 2005 y tomando en cuenta la purificacioacuten hasta el 956 6Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Pelly 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten f Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten h No se necesitaba temperatura para la agitacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo soacutelo el control de temperatura y tiempo
Tabla 7Tabla 7Tabla 7Tabla 7 Energiacutea generada por el biodiesel producido con etanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Biodiesel
Aceite usado
297869011
14400012
kJkg
kJh
100k
300l
kg
h
2978690
432000
Poder
caloriacutefico
Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3410690
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garcia y Garcia 2006 k Produccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 529
La tabla 8 muestra los flujos de energiacutea con sus respectivos costos energeacuteticos que
se detectaron para el caso de la produccioacuten con etanol si se usa una desacidificacioacuten y la
tabla 9 presenta la energiacutea producida por el biodiesel y la energiacutea usada en el tratamiento
de los aceites desechados
Tabla 8Tabla 8Tabla 8Tabla 8 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con etanol mediante el
procedimiento de desacidificacioacuten
InputInputInputInput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Energiacutea Energiacutea Energiacutea Energiacutea
totaltotaltotaltotal
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
EnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacutea
Transporte
0831
kcalkm
3500a
km
--- kJ ---
12155
Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol
(Etanol) 340005 kcalL 061e L 86093
Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(KOH) 3260006 kcalkg 440f g 6002
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 100g h 104040 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
de 68 ordmC
1440008 kJh 100h h 144000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 557067 1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al 2005 5 Pimentel y Patzek 2005 y tomando encuenta la purificacioacuten hasta el 956 6Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Pelly 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten fCantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten h No se necesitaba temperatura para la agitacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo solo el control de temperatura y tiempo
Finalmente la energiacutea neta que se obtuvo del biodiesel producido por
desacidificacioacuten con etanol fue de 2732260 kJ (diferencia entre el output y el input) y la
relacioacuten de energiacutea es de 590
El anaacutelisis de costos se realizoacute reescalando de nivel experimental a una produccioacuten
de 1000 litros En la tabla 10 se encuentra el precio para producir biodiesel con metanol
y en la tabla 11 aquel precio de producir biodiesel con etanol
530 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 9Tabla 9Tabla 9Tabla 9 Energiacutea generada por el biodiesel producido con etanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea toEnergiacutea toEnergiacutea toEnergiacutea totaltaltaltal
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Biodiesel
Aceite usado
285729211
14400012
kJkg
KJh
100k
300l
kg
h
2857292
432000
Poder
caloriacutefico
Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3257292kJ
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garciacutea y Garciacutea 2006 k Produccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
Los precios de los reactivos a grado teacutecnico fueron un barril de 160 L de etanol a
1100 Bs un barril de 160 L de metanol a 11200 Bs una bolsa de 52 kg de NaOH a
3120 Bs y una bolsa de 52 kg de KOH a 4680 Bs Estos precios se obtuvieron de dos
empresas locales siendo estos los mismos en ambas empresas El precio del aceite se
consiguioacute en el restaurante Frankffurt
Por uacuteltimo los precios de electricidad y agua se obtuvieron de la empresa ELFEC y
SEMAPA respectivamente y el costo del gas natural vehicular se lo sacoacute de la paacutegina
web de la superintendencia de hidrocarburos
Al final se determinoacute que a nivel experimental el costo de un litro de biodiesel
producido con metanol es de 2007 Bsl y producido con etanol de 475 Bsl La
principal diferencia se debe al costo de los alcoholes ya que Bolivia produce etanol es
maacutes barato mientras que el metanol es importado
Tabla 10Tabla 10Tabla 10Tabla 10 Costo de producir biodiesel con metanol
InsumoInsumoInsumoInsumo CantidadCantidadCantidadCantidad UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
unitariounitariounitariounitario
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades PrecPrecPrecPrecio totalio totalio totalio total
-- Bs --
Metanol 1 L 7000 025 L 1764
NaOH 1 kg 6000 350 g 021
Aceite 1 L 050 100 L 050
Costos de
Agua
1
m3
565
40000 mL
023
Electricidad 1 kWh 065 200 kWh 131
Gas (GNV) 1 m3 166 025 m3 041
Costos tCostos tCostos tCostos totalesotalesotalesotales 2007
Precio en centavos Fuente En base a consultas de precio en empresas locales
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 531
Tabla 11Tabla 11Tabla 11Tabla 11 Costos de producir biodiesel con etanol
InsumoInsumoInsumoInsumo CantidadCantidadCantidadCantidad UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
unitariounitariounitariounitario Cantidad usadaCantidad usadaCantidad usadaCantidad usada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
totaltotaltotaltotal
Etanol
1
L
700
030 L
- Bs -
205
KOH 1 kg 9000 440 g 039
Aceite 1 L 050 100 L 050
H2SO4 1 L 7500 100 mL 007
Costos de
Agua 1 m3 565 40000 mL 023
Electricidad 1 kWh 065 200 kWh 131
Gas (GNV) 1 m3 166 025 m3 041
Costos totalesCostos totalesCostos totalesCostos totales 475
Precio en centavos
Fuente En base a consultas de precio en empresas locales
A nivel regional los paiacuteses que registran el precio del diesel maacutes bajo son Bolivia
372 Bsl Ecuador a 255 Bsl (036 $l) y Venezuela a 035 Bsl (005 $l) gracias a
que el Estado entrega importantes subsidios a los combustibles y en los uacuteltimos antildeos ha
mantenido el precio constante [9]
En el caso particular de Bolivia cada antildeo la autoridad competente desembolsa
entre 200 y 230 millones de doacutelares en subsidios para la industria manteniendo el precio
interno del petroacuteleo por debajo de los 30 doacutelaresbarril [9]
Sin embargo si Bolivia produce biodiesel tendriacutea un ahorro de 18 millones de
doacutelaresantildeo lo que equivale al 816 del dinero necesario para sustituir la importacioacuten
ademaacutes de la ventaja ambiental de tratar aceites desechados y generar energiacutea uacutetil
Por uacuteltimo la tabla 12 muestra los restaurantes encuestados y la cantidad de aceite
que utilizan por semana
En total se consume 9840 L de aceite por mes Seguacuten Fangrui [2] se producen
cerca de 25 de peacuterdidas se deben al filtrado del aceite entonces la cantidad desechada
por mes seria de 7380 L
La cantidad de aceite desechado (7380 L por mes) es un valor que resulta
interesante para una empresa que brinda transporte provincial porque si suponemos
que un vehiacuteculo necesita cerca de 400 L por mes se podriacutea mantener cerca de 18
vehiacuteculos funcionando con biodiesel puro (B100) pero si se utiliza B20 el
biocombustible disponible seriacutea de 36900 L por mes pudiendo hacer funcionar cerca
de 92 vehiacuteculos
532 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 12Tabla 12Tabla 12Tabla 12 Cantidad de aceite utilizado en los diversos restaurantes
encuestados
RestauranteRestauranteRestauranteRestaurante CantidadCantidadCantidadCantidad
Dumbo
-- Lsem --
80
Globos 80
Frankffurt 80
Burger King 80
Pollos Panchitas 840
Suacuteper Pollo 210
Pollos Choco 840
Pollo loco 210
La Chacha 40
2460
Adicionalmente estos vehiacuteculos tendriacutean beneficios como mejor lubricacioacuten en el
motor una mayor independencia del combustible foacutesil (diesel) y ambientalmente se
disminuiriacutea la contaminacioacuten de material particulado de dioacutexido de carbono y se
eliminariacutea por completo los oacutexidos de azufre en las carreteras de esta forma afectariacutea en
menor proporcioacuten a los ecosistemas cercanos al camino
5 Conclusiones
De los tres procedimientos probados el que presentoacute mejores resultados al utilizar
etanol como alcohol del proceso fue la esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica bajo las siguientes
condiciones
Para la parte aacutecida se debe conservar una temperatura ambiente de 20ordmC utilizar 1
mL de aacutecido sulfuacuterico con 15125 mL de etanol por cada litro de aceite y mantener a una
velocidad de agitacioacuten entre 500 y 600 rpm durante 3 horas
En la parte baacutesica la solucioacuten A debe ser preparada con 108 g de KOH (hidroacutexido
de potasio) diluidos en 15125 mL de etanol (relacioacuten alcoholaceite de 5 a 1) Se debe
seguir con la temperatura de la parte aacutecida (20ordmC) La velocidad de agitacioacuten se debe
mantener entre 500 y 600 rpm durante 15 horas Por uacuteltimo la mezcla se debe dejar
reposar por 2 semanas
Los valores del balance de energiacutea fueron para la produccioacuten con metanol la
cantidad de energiacutea entregada por el biodiesel fue de 3300880 kJkg y la relacioacuten de
energiacutea es de rε = 711 Para la produccioacuten con etanol cuando se utilizoacute esterificacioacuten
aacutecida ndash baacutesica la energiacutea entregada fue de 2841598 kJkg y la relacioacuten fue de rε = 600 y
para la desacidificacioacuten directa la energiacutea entregada fue de 2732260 kJkg y la relacioacuten
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 533
rε = 590 Lo que determinoacute que en todos los casos sea una actividad energeacuteticamente
viable y se puede considerar el biodiesel asiacute producido un combustible renovable
La produccioacuten de biodiesel seriacutea una interesante propuesta para el sector del
transporte debido a que los principales restaurantes de pollo frito y hamburguesas
desechan una cantidad de 7380 L de aceite por mes que en la mayoriacutea de los casos soacutelo
se vierte a alguacuten lugar sin realizar un tratamiento previo
Seriacutea interesante poder utilizar el biodiesel en Cochabamba porque nos ayudariacutea a
controlar la cantidad de material particulado de la ciudad debido a la reduccioacuten de
emisiones de combustioacuten en motorizados y a revalorizar los aceites desechados
generando una energiacutea mecaacutenica uacutetil
En relacioacuten a los costos la fabricacioacuten de biodiesel no es viable porque si se utiliza
metanol el precio seriacutea de 2007 BsL y con etanol seriacutea de 475 BsL pero si se
produce biodiesel Bolivia tendriacutea un ahorro de 18 millones de doacutelaresantildeo lo que
equivale al 816 del dinero necesario para suplir la importacioacuten
Finalmente si se mira el futuro energeacutetico con optimismo puede decirse que a
medida que las formas tradicionales de generar energiacutea (energiacutea foacutesil que en mayor o
menor grado son contaminantes de la bioacutesfera) se agoten y sus precios se eleven llegaraacute
un momento en que las energiacuteas no tradicionales (energiacutea solar energiacutea de biomasa
energiacutea eoacutelica y otras) hoy costosas podraacuten competir econoacutemicamente con las
tradicionales
Sin embargo el biodiesel no es una solucioacuten al problema energeacutetico por siacute solo La
cuestioacuten de fondo no es soacutelo buscar un reemplazo para el petroacuteleo sino tratar de
reducir el consumo energeacutetico y mejorar la eficiencia energeacutetica y esto requiere un
cambio de haacutebitos y de tecnologiacutea El biodiesel puede ser soacutelo una solucioacuten parcial y
quizaacutes temporal Ademaacutes su produccioacuten y uso auacuten tienen barreras sociales ambientales
teacutecnicas y poliacuteticas que se debe superar
Referencias
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biodiesel a partir de soja en la Repuacuteblica Argentinardquo INTA Argentina
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Bioresource Technology Nordm 70
[3] Garciacutea J y Garciacutea A 2006 Biocarburantes liacutequidos biodiesel y bioetanol
Universidad Rey Juan Carlos del Ciacuterculo de Innovacioacuten en Tecnologiacuteas
Medioambientales y Energiacutea (CITME) Madrid Espantildea
[4] Geankoplis J 1999 Procesos de transporte y operaciones unitarias Continental
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Espantildea
534 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
[6] Hilbert J 2006 ldquoEmpleo de los biocombustibles en motores dieselrdquo Instituto de
Ingenieriacutea Rural En httpwwwbiodieselcomar (Verificado en 12022008)
[7] IBCE (Instituto Boliviano de Comercio Exterior) 2008 ldquoBolivia Estudio de caso
para la mesa redonda sobre biocombustibles sosteniblesrdquo En comercio exterior
IBCE Nordm 163 Santa Cruz de la Sierra Bolivia
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Press Champaign Illinois
[9] Marticorena J y Zuacutentildeiga P 2008 ldquoPrecio del diesel en Chile es el segundo maacutes
caro de Sudameacutericardquo En httpwwwlaterceraclcontenido26_17368_9shtml
(29012009)
[10] Morris E Pollack A Mansell E Lindhjem C Jia Y and Wilson G 2003
Impact of Biodiesel Fuels on AirQuality and Human Health National Renewable
Energy Laboratory (NREL) Novato California
[11] Pelly M 2005 ldquoHaz tu propio biodieselrdquo Organizacioacuten no Gubernamental
ldquoJourney to Foreverrdquo En httpjourneytoforeverorgesbiodiesel_fabricarhtml
(03012007)
[12] Pimentel D y Patzek T 2005 ldquoEthanol Production Using Corn Switchgrass
and Wood Biodiesel Production Using Soybean and Sunflowerrdquo En Natural
Resources Research Vol 14 No 1
[13] Sheehan J Camobreco V y Duffield J 2005 An Overview of Biodiesel and
Petroleum Diesel Life Cycles US Department Energy and US Department
Agricultural Colorado Estados Unidos
[14] Van Gerpen J Shanks B y Pruszko R 2004 Biodiesel production technology
National Renewable Energy Laboratory (NREL) Golden Colorado
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 525
Entonces se recuperoacute el alcohol donde se obtuvo 10 mL de etanol y 52 mL de
biodiesel con un rendimiento del 838 y el rendimiento global del proceso fue del
806 La viscosidad de la fase superior fue de 1266 mm2s la densidad de 0874 gml
y un poder caloriacutefico de 2857292 kJkg Tambieacuten se preparoacute biodiesel con metanol
para fines de comparacioacuten Los valores brutos obtenidos en la elaboracioacuten de biodiesel
con metanol fueron de 16 mL de glicerina y 109 mL de biodiesel Para la recuperacioacuten
del metanol se instaloacute un sistema de destilado De la fase de glicerina se consiguioacute en
promedio 46 mL de metanol y 114 mL de la glicerina La glicerina teoacuterica era de 1233
mL Esto significa un rendimiento promedio del 9245 y de la fase de esteres se
obtuvo en promedio 44 mL de metanol y 1046 mL de biodiesel sin lavar En total se
obtuvo 9 mL de metanol recuperado de los 125 mL teoacutericos lo que significa un
rendimiento de recuperacioacuten global del 72
Por uacuteltimo se realizoacute el lavado del biodiesel con 20 mL de agua destilada Al final
del lavado se obtuvo una peacuterdida en promedio de 46 mL (emulsioacuten que fue retirada
con el agua de lavado) y 1001 mL de biodiesel Si en teoriacutea se deberiacutea producir 1038
mL de biodiesel el rendimiento promedio del proceso fue del 9643 Entre las
propiedades del biodiesel producido con metanol se determinoacute una densidad de 08993
gmL a 15ordmC la viscosidad con un valor promedio de 572 mm2s a 40ordm C y el poder
caloriacutefico con un valor de 340906 kJkg
4 Anaacutelisis y discusioacuten de resultados
La tabla 4 muestra los flujos de energiacutea con sus respectivos costos energeacuteticos que
fueron detectados para el caso de la produccioacuten con metanol y la tabla 5 la energiacutea
producida por el biodiesel y la energiacutea usada en el tratamiento de los aceites desechados
con metanol
En las energiacuteas de entrada (input) que se muestran en la tabla 4 se tiene el
transporte que es el valor de la cantidad de energiacutea que se utiliza para producir diesel
basado en Pimentel [12] y la distancia fue determinada suponiendo una recoleccioacuten de la
materia prima de los locales que podriacutean proveer de aceite usado
En el acondicionamiento se tiene la operacioacuten de filtrado donde se tomoacute en cuenta
la energiacutea que un ser humano necesitariacutea para hacer dicha actividad Seguacuten Guyton [5]
seriacutea un valor de 6000 caldiacutea que es la energiacutea que un ser humano gasta cuando realiza
esfuerzos fiacutesicos Del mismo autor se consultoacute la energiacutea de supervisioacuten humana dando
un valor de 2000 caldiacutea en caso de que un ser humano tenga un trabajo casi
sedentario Estos valores se corroboraron con los valores de Pimentel [12]
Sheehan et al [13] diferenciaron entre tener una energiacutea eleacutectrica para la agitacioacuten y
otra para calentar el reactor asiacute que el valor para la agitacioacuten era de 104004 kJh y para
calentar era de 144000 kJh Esta diferencia tambieacuten se tomoacute en cuenta para este
estudio donde la energiacutea de la operacioacuten de secado (en el acondicionamiento) y la
energiacutea para mantener el reactor a una cierta temperatura tomaron un valor de 144000
kJh
526 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
En cambio para la operacioacuten de desgomado (en el acondicionamiento) al igual que
el de agitacioacuten y el lavado en el proceso tomoacute un valor de 104004 kJh y se consideroacute
como si soacutelo fuera una maacutequina que proporcionaba agitacioacuten para que exista un buena
mezcla
La energiacutea para producir un litro de metanol y un kilogramo de hidroacutexido de sodio
se basaron en Pimentel [12] dando un valor de 68000 kcall para el metanol y 281000
kcalkg para el hidroacutexido valores que se corroboraron con Sheehan [13]
En la energiacutea de salida (output) para el biodiesel se usoacute el valor de 3409060 kJkg
que es el poder caloriacutefico que se determinoacute en el laboratorio y para la energiacutea que
costariacutea tratar el aceite desechado con bioreactores se tomoacute un valor de 144000 kJh
basado en Garciacutea [3]
La energiacutea neta que el biodiesel entrega es de 3300880 kJ que es la diferencia entre
el output y el input (ver expresioacuten 1 en la metodologiacutea) y la relacioacuten de energiacutea es de
711 (ver expresioacuten 2 en la metodologiacutea) Seguacuten Donato [1] este valor es real debido a
que no se ha considerado la energiacutea (input) de la produccioacuten del cultivo porque la
materia prima es el desecho de los restaurantes pero los mismos autores establecieron
que si se tomara en cuenta el cultivo la relacioacuten de energiacutea estariacutea entre 4 y 13
Tabla 4Tabla 4Tabla 4Tabla 4 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con metanol
InputInputInputInput
ValorValorValorValor
UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
CantidadCantidadCantidadCantidad
usadausadausadausada
UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
EnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacutea
totaltotaltotaltotal
Tipo deTipo deTipo deTipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Transporte
0831
kcalkm
3500a
km
--- kJ --
-
12155
Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol
(metanol) 680005 kcalL 025e L 71128
Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(NaOH) 2810006 kcalkg 350f g 4115
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 100g h 104040 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
de 58 ordmC
1440008 kJh 100h h 144000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten
humana 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 540215
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 527
1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al
2005 5 Pimentel y Patzek 2005 6 Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Sheehan et
al 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el
vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo
calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten f
Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de
investigacioacuten h Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el
trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo soacutelo el control de temperatura y tiempo
Tabla 5Tabla 5Tabla 5Tabla 5 Energiacutea generada por el biodiesel producido con metanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total Tipo de energiacuteaTipo de energiacuteaTipo de energiacuteaTipo de energiacutea
Biodiesel
340900011
kJkg
100k
kg
--- kJ ---
3409060
Poder caloriacutefico
Aceite usado 14400012 kJh 300l h 432000 Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3841060
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garcia y Garcia 2006
kProduccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
La tabla 6 muestra los flujos de energiacutea con sus respectivos costos energeacuteticos que
fueron detectados para el caso de la produccioacuten con etanol utilizando una esterificacioacuten
aacutecida ndash baacutesica La tabla 7 presenta la energiacutea producida por el biodiesel y la energiacutea usada
en el tratamiento de los aceites desechados
Soacutelo se aclararaacuten los costos de energiacutea de los flujos de etanol y el hidroacutexido de
potasio debido a que los valores de los demaacutes flujos ya se determinaron anteriormente
Para conseguir etanol 996 puro se necesitoacute 34000 kcalL (para producir un litro de
etanol es necesario 33100 kcalL y convertir el etanol de 950 a 996 de pureza
requiere de 90 kcalL) y para producir un kilogramo de hidroacutexido de potasio es
necesario 326000 kcalkg ambos valores se basaron en Pimentel [12] y se confirmaron
con los valores de Sheehan [13]
La energiacutea neta que se obtuvo del biodiesel producido por esterificacioacuten con etanol
fue de 2841598 kJ (diferencia entre el output y el input) y la relacioacuten de energiacutea fue de
600 Este valor es menor en relacioacuten al valor con la produccioacuten de metanol por que se
necesita mayores tiempos de reaccioacuten
528 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 6Tabla 6Tabla 6Tabla 6 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con etanol mediante el
procedimiento de esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica
InputInputInputInput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
EnEnEnEnergiacuteaergiacuteaergiacuteaergiacutea
Transporte 0831 kcalkm 3500a km
--- kJ ---
12155 Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol (Etanol) 340005 kcalL 061e L 86093 Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(KOH) 3260006 kcalkg 440f g 6002
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 300g h 312120 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
ambiente
0008 kJh 000h h 000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 569127
1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al 2005 5 Pimentel y Patzek 2005 y tomando en cuenta la purificacioacuten hasta el 956 6Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Pelly 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten f Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten h No se necesitaba temperatura para la agitacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo soacutelo el control de temperatura y tiempo
Tabla 7Tabla 7Tabla 7Tabla 7 Energiacutea generada por el biodiesel producido con etanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Biodiesel
Aceite usado
297869011
14400012
kJkg
kJh
100k
300l
kg
h
2978690
432000
Poder
caloriacutefico
Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3410690
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garcia y Garcia 2006 k Produccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 529
La tabla 8 muestra los flujos de energiacutea con sus respectivos costos energeacuteticos que
se detectaron para el caso de la produccioacuten con etanol si se usa una desacidificacioacuten y la
tabla 9 presenta la energiacutea producida por el biodiesel y la energiacutea usada en el tratamiento
de los aceites desechados
Tabla 8Tabla 8Tabla 8Tabla 8 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con etanol mediante el
procedimiento de desacidificacioacuten
InputInputInputInput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Energiacutea Energiacutea Energiacutea Energiacutea
totaltotaltotaltotal
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
EnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacutea
Transporte
0831
kcalkm
3500a
km
--- kJ ---
12155
Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol
(Etanol) 340005 kcalL 061e L 86093
Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(KOH) 3260006 kcalkg 440f g 6002
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 100g h 104040 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
de 68 ordmC
1440008 kJh 100h h 144000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 557067 1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al 2005 5 Pimentel y Patzek 2005 y tomando encuenta la purificacioacuten hasta el 956 6Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Pelly 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten fCantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten h No se necesitaba temperatura para la agitacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo solo el control de temperatura y tiempo
Finalmente la energiacutea neta que se obtuvo del biodiesel producido por
desacidificacioacuten con etanol fue de 2732260 kJ (diferencia entre el output y el input) y la
relacioacuten de energiacutea es de 590
El anaacutelisis de costos se realizoacute reescalando de nivel experimental a una produccioacuten
de 1000 litros En la tabla 10 se encuentra el precio para producir biodiesel con metanol
y en la tabla 11 aquel precio de producir biodiesel con etanol
530 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 9Tabla 9Tabla 9Tabla 9 Energiacutea generada por el biodiesel producido con etanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea toEnergiacutea toEnergiacutea toEnergiacutea totaltaltaltal
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Biodiesel
Aceite usado
285729211
14400012
kJkg
KJh
100k
300l
kg
h
2857292
432000
Poder
caloriacutefico
Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3257292kJ
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garciacutea y Garciacutea 2006 k Produccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
Los precios de los reactivos a grado teacutecnico fueron un barril de 160 L de etanol a
1100 Bs un barril de 160 L de metanol a 11200 Bs una bolsa de 52 kg de NaOH a
3120 Bs y una bolsa de 52 kg de KOH a 4680 Bs Estos precios se obtuvieron de dos
empresas locales siendo estos los mismos en ambas empresas El precio del aceite se
consiguioacute en el restaurante Frankffurt
Por uacuteltimo los precios de electricidad y agua se obtuvieron de la empresa ELFEC y
SEMAPA respectivamente y el costo del gas natural vehicular se lo sacoacute de la paacutegina
web de la superintendencia de hidrocarburos
Al final se determinoacute que a nivel experimental el costo de un litro de biodiesel
producido con metanol es de 2007 Bsl y producido con etanol de 475 Bsl La
principal diferencia se debe al costo de los alcoholes ya que Bolivia produce etanol es
maacutes barato mientras que el metanol es importado
Tabla 10Tabla 10Tabla 10Tabla 10 Costo de producir biodiesel con metanol
InsumoInsumoInsumoInsumo CantidadCantidadCantidadCantidad UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
unitariounitariounitariounitario
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades PrecPrecPrecPrecio totalio totalio totalio total
-- Bs --
Metanol 1 L 7000 025 L 1764
NaOH 1 kg 6000 350 g 021
Aceite 1 L 050 100 L 050
Costos de
Agua
1
m3
565
40000 mL
023
Electricidad 1 kWh 065 200 kWh 131
Gas (GNV) 1 m3 166 025 m3 041
Costos tCostos tCostos tCostos totalesotalesotalesotales 2007
Precio en centavos Fuente En base a consultas de precio en empresas locales
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 531
Tabla 11Tabla 11Tabla 11Tabla 11 Costos de producir biodiesel con etanol
InsumoInsumoInsumoInsumo CantidadCantidadCantidadCantidad UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
unitariounitariounitariounitario Cantidad usadaCantidad usadaCantidad usadaCantidad usada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
totaltotaltotaltotal
Etanol
1
L
700
030 L
- Bs -
205
KOH 1 kg 9000 440 g 039
Aceite 1 L 050 100 L 050
H2SO4 1 L 7500 100 mL 007
Costos de
Agua 1 m3 565 40000 mL 023
Electricidad 1 kWh 065 200 kWh 131
Gas (GNV) 1 m3 166 025 m3 041
Costos totalesCostos totalesCostos totalesCostos totales 475
Precio en centavos
Fuente En base a consultas de precio en empresas locales
A nivel regional los paiacuteses que registran el precio del diesel maacutes bajo son Bolivia
372 Bsl Ecuador a 255 Bsl (036 $l) y Venezuela a 035 Bsl (005 $l) gracias a
que el Estado entrega importantes subsidios a los combustibles y en los uacuteltimos antildeos ha
mantenido el precio constante [9]
En el caso particular de Bolivia cada antildeo la autoridad competente desembolsa
entre 200 y 230 millones de doacutelares en subsidios para la industria manteniendo el precio
interno del petroacuteleo por debajo de los 30 doacutelaresbarril [9]
Sin embargo si Bolivia produce biodiesel tendriacutea un ahorro de 18 millones de
doacutelaresantildeo lo que equivale al 816 del dinero necesario para sustituir la importacioacuten
ademaacutes de la ventaja ambiental de tratar aceites desechados y generar energiacutea uacutetil
Por uacuteltimo la tabla 12 muestra los restaurantes encuestados y la cantidad de aceite
que utilizan por semana
En total se consume 9840 L de aceite por mes Seguacuten Fangrui [2] se producen
cerca de 25 de peacuterdidas se deben al filtrado del aceite entonces la cantidad desechada
por mes seria de 7380 L
La cantidad de aceite desechado (7380 L por mes) es un valor que resulta
interesante para una empresa que brinda transporte provincial porque si suponemos
que un vehiacuteculo necesita cerca de 400 L por mes se podriacutea mantener cerca de 18
vehiacuteculos funcionando con biodiesel puro (B100) pero si se utiliza B20 el
biocombustible disponible seriacutea de 36900 L por mes pudiendo hacer funcionar cerca
de 92 vehiacuteculos
532 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 12Tabla 12Tabla 12Tabla 12 Cantidad de aceite utilizado en los diversos restaurantes
encuestados
RestauranteRestauranteRestauranteRestaurante CantidadCantidadCantidadCantidad
Dumbo
-- Lsem --
80
Globos 80
Frankffurt 80
Burger King 80
Pollos Panchitas 840
Suacuteper Pollo 210
Pollos Choco 840
Pollo loco 210
La Chacha 40
2460
Adicionalmente estos vehiacuteculos tendriacutean beneficios como mejor lubricacioacuten en el
motor una mayor independencia del combustible foacutesil (diesel) y ambientalmente se
disminuiriacutea la contaminacioacuten de material particulado de dioacutexido de carbono y se
eliminariacutea por completo los oacutexidos de azufre en las carreteras de esta forma afectariacutea en
menor proporcioacuten a los ecosistemas cercanos al camino
5 Conclusiones
De los tres procedimientos probados el que presentoacute mejores resultados al utilizar
etanol como alcohol del proceso fue la esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica bajo las siguientes
condiciones
Para la parte aacutecida se debe conservar una temperatura ambiente de 20ordmC utilizar 1
mL de aacutecido sulfuacuterico con 15125 mL de etanol por cada litro de aceite y mantener a una
velocidad de agitacioacuten entre 500 y 600 rpm durante 3 horas
En la parte baacutesica la solucioacuten A debe ser preparada con 108 g de KOH (hidroacutexido
de potasio) diluidos en 15125 mL de etanol (relacioacuten alcoholaceite de 5 a 1) Se debe
seguir con la temperatura de la parte aacutecida (20ordmC) La velocidad de agitacioacuten se debe
mantener entre 500 y 600 rpm durante 15 horas Por uacuteltimo la mezcla se debe dejar
reposar por 2 semanas
Los valores del balance de energiacutea fueron para la produccioacuten con metanol la
cantidad de energiacutea entregada por el biodiesel fue de 3300880 kJkg y la relacioacuten de
energiacutea es de rε = 711 Para la produccioacuten con etanol cuando se utilizoacute esterificacioacuten
aacutecida ndash baacutesica la energiacutea entregada fue de 2841598 kJkg y la relacioacuten fue de rε = 600 y
para la desacidificacioacuten directa la energiacutea entregada fue de 2732260 kJkg y la relacioacuten
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 533
rε = 590 Lo que determinoacute que en todos los casos sea una actividad energeacuteticamente
viable y se puede considerar el biodiesel asiacute producido un combustible renovable
La produccioacuten de biodiesel seriacutea una interesante propuesta para el sector del
transporte debido a que los principales restaurantes de pollo frito y hamburguesas
desechan una cantidad de 7380 L de aceite por mes que en la mayoriacutea de los casos soacutelo
se vierte a alguacuten lugar sin realizar un tratamiento previo
Seriacutea interesante poder utilizar el biodiesel en Cochabamba porque nos ayudariacutea a
controlar la cantidad de material particulado de la ciudad debido a la reduccioacuten de
emisiones de combustioacuten en motorizados y a revalorizar los aceites desechados
generando una energiacutea mecaacutenica uacutetil
En relacioacuten a los costos la fabricacioacuten de biodiesel no es viable porque si se utiliza
metanol el precio seriacutea de 2007 BsL y con etanol seriacutea de 475 BsL pero si se
produce biodiesel Bolivia tendriacutea un ahorro de 18 millones de doacutelaresantildeo lo que
equivale al 816 del dinero necesario para suplir la importacioacuten
Finalmente si se mira el futuro energeacutetico con optimismo puede decirse que a
medida que las formas tradicionales de generar energiacutea (energiacutea foacutesil que en mayor o
menor grado son contaminantes de la bioacutesfera) se agoten y sus precios se eleven llegaraacute
un momento en que las energiacuteas no tradicionales (energiacutea solar energiacutea de biomasa
energiacutea eoacutelica y otras) hoy costosas podraacuten competir econoacutemicamente con las
tradicionales
Sin embargo el biodiesel no es una solucioacuten al problema energeacutetico por siacute solo La
cuestioacuten de fondo no es soacutelo buscar un reemplazo para el petroacuteleo sino tratar de
reducir el consumo energeacutetico y mejorar la eficiencia energeacutetica y esto requiere un
cambio de haacutebitos y de tecnologiacutea El biodiesel puede ser soacutelo una solucioacuten parcial y
quizaacutes temporal Ademaacutes su produccioacuten y uso auacuten tienen barreras sociales ambientales
teacutecnicas y poliacuteticas que se debe superar
Referencias
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biodiesel a partir de soja en la Repuacuteblica Argentinardquo INTA Argentina
[2] Fangrui M y Milford A 1999 ldquoBiodiesel production a reviewrdquo Elsevier
Bioresource Technology Nordm 70
[3] Garciacutea J y Garciacutea A 2006 Biocarburantes liacutequidos biodiesel y bioetanol
Universidad Rey Juan Carlos del Ciacuterculo de Innovacioacuten en Tecnologiacuteas
Medioambientales y Energiacutea (CITME) Madrid Espantildea
[4] Geankoplis J 1999 Procesos de transporte y operaciones unitarias Continental
SA Meacutexico D F Meacutexico
[5] Guyton A y Hall J 2006 Tratado de fisiologiacutea meacutedica Elsevier Madrid
Espantildea
534 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
[6] Hilbert J 2006 ldquoEmpleo de los biocombustibles en motores dieselrdquo Instituto de
Ingenieriacutea Rural En httpwwwbiodieselcomar (Verificado en 12022008)
[7] IBCE (Instituto Boliviano de Comercio Exterior) 2008 ldquoBolivia Estudio de caso
para la mesa redonda sobre biocombustibles sosteniblesrdquo En comercio exterior
IBCE Nordm 163 Santa Cruz de la Sierra Bolivia
[8] Knothe G Van Gerpen J y Krahl J 2005 The Biodiesel Handbook AOCS
Press Champaign Illinois
[9] Marticorena J y Zuacutentildeiga P 2008 ldquoPrecio del diesel en Chile es el segundo maacutes
caro de Sudameacutericardquo En httpwwwlaterceraclcontenido26_17368_9shtml
(29012009)
[10] Morris E Pollack A Mansell E Lindhjem C Jia Y and Wilson G 2003
Impact of Biodiesel Fuels on AirQuality and Human Health National Renewable
Energy Laboratory (NREL) Novato California
[11] Pelly M 2005 ldquoHaz tu propio biodieselrdquo Organizacioacuten no Gubernamental
ldquoJourney to Foreverrdquo En httpjourneytoforeverorgesbiodiesel_fabricarhtml
(03012007)
[12] Pimentel D y Patzek T 2005 ldquoEthanol Production Using Corn Switchgrass
and Wood Biodiesel Production Using Soybean and Sunflowerrdquo En Natural
Resources Research Vol 14 No 1
[13] Sheehan J Camobreco V y Duffield J 2005 An Overview of Biodiesel and
Petroleum Diesel Life Cycles US Department Energy and US Department
Agricultural Colorado Estados Unidos
[14] Van Gerpen J Shanks B y Pruszko R 2004 Biodiesel production technology
National Renewable Energy Laboratory (NREL) Golden Colorado
526 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
En cambio para la operacioacuten de desgomado (en el acondicionamiento) al igual que
el de agitacioacuten y el lavado en el proceso tomoacute un valor de 104004 kJh y se consideroacute
como si soacutelo fuera una maacutequina que proporcionaba agitacioacuten para que exista un buena
mezcla
La energiacutea para producir un litro de metanol y un kilogramo de hidroacutexido de sodio
se basaron en Pimentel [12] dando un valor de 68000 kcall para el metanol y 281000
kcalkg para el hidroacutexido valores que se corroboraron con Sheehan [13]
En la energiacutea de salida (output) para el biodiesel se usoacute el valor de 3409060 kJkg
que es el poder caloriacutefico que se determinoacute en el laboratorio y para la energiacutea que
costariacutea tratar el aceite desechado con bioreactores se tomoacute un valor de 144000 kJh
basado en Garciacutea [3]
La energiacutea neta que el biodiesel entrega es de 3300880 kJ que es la diferencia entre
el output y el input (ver expresioacuten 1 en la metodologiacutea) y la relacioacuten de energiacutea es de
711 (ver expresioacuten 2 en la metodologiacutea) Seguacuten Donato [1] este valor es real debido a
que no se ha considerado la energiacutea (input) de la produccioacuten del cultivo porque la
materia prima es el desecho de los restaurantes pero los mismos autores establecieron
que si se tomara en cuenta el cultivo la relacioacuten de energiacutea estariacutea entre 4 y 13
Tabla 4Tabla 4Tabla 4Tabla 4 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con metanol
InputInputInputInput
ValorValorValorValor
UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
CantidadCantidadCantidadCantidad
usadausadausadausada
UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
EnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacutea
totaltotaltotaltotal
Tipo deTipo deTipo deTipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Transporte
0831
kcalkm
3500a
km
--- kJ --
-
12155
Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol
(metanol) 680005 kcalL 025e L 71128
Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(NaOH) 2810006 kcalkg 350f g 4115
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 100g h 104040 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
de 58 ordmC
1440008 kJh 100h h 144000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten
humana 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 540215
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 527
1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al
2005 5 Pimentel y Patzek 2005 6 Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Sheehan et
al 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el
vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo
calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten f
Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de
investigacioacuten h Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el
trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo soacutelo el control de temperatura y tiempo
Tabla 5Tabla 5Tabla 5Tabla 5 Energiacutea generada por el biodiesel producido con metanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total Tipo de energiacuteaTipo de energiacuteaTipo de energiacuteaTipo de energiacutea
Biodiesel
340900011
kJkg
100k
kg
--- kJ ---
3409060
Poder caloriacutefico
Aceite usado 14400012 kJh 300l h 432000 Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3841060
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garcia y Garcia 2006
kProduccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
La tabla 6 muestra los flujos de energiacutea con sus respectivos costos energeacuteticos que
fueron detectados para el caso de la produccioacuten con etanol utilizando una esterificacioacuten
aacutecida ndash baacutesica La tabla 7 presenta la energiacutea producida por el biodiesel y la energiacutea usada
en el tratamiento de los aceites desechados
Soacutelo se aclararaacuten los costos de energiacutea de los flujos de etanol y el hidroacutexido de
potasio debido a que los valores de los demaacutes flujos ya se determinaron anteriormente
Para conseguir etanol 996 puro se necesitoacute 34000 kcalL (para producir un litro de
etanol es necesario 33100 kcalL y convertir el etanol de 950 a 996 de pureza
requiere de 90 kcalL) y para producir un kilogramo de hidroacutexido de potasio es
necesario 326000 kcalkg ambos valores se basaron en Pimentel [12] y se confirmaron
con los valores de Sheehan [13]
La energiacutea neta que se obtuvo del biodiesel producido por esterificacioacuten con etanol
fue de 2841598 kJ (diferencia entre el output y el input) y la relacioacuten de energiacutea fue de
600 Este valor es menor en relacioacuten al valor con la produccioacuten de metanol por que se
necesita mayores tiempos de reaccioacuten
528 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 6Tabla 6Tabla 6Tabla 6 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con etanol mediante el
procedimiento de esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica
InputInputInputInput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
EnEnEnEnergiacuteaergiacuteaergiacuteaergiacutea
Transporte 0831 kcalkm 3500a km
--- kJ ---
12155 Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol (Etanol) 340005 kcalL 061e L 86093 Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(KOH) 3260006 kcalkg 440f g 6002
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 300g h 312120 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
ambiente
0008 kJh 000h h 000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 569127
1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al 2005 5 Pimentel y Patzek 2005 y tomando en cuenta la purificacioacuten hasta el 956 6Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Pelly 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten f Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten h No se necesitaba temperatura para la agitacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo soacutelo el control de temperatura y tiempo
Tabla 7Tabla 7Tabla 7Tabla 7 Energiacutea generada por el biodiesel producido con etanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Biodiesel
Aceite usado
297869011
14400012
kJkg
kJh
100k
300l
kg
h
2978690
432000
Poder
caloriacutefico
Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3410690
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garcia y Garcia 2006 k Produccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 529
La tabla 8 muestra los flujos de energiacutea con sus respectivos costos energeacuteticos que
se detectaron para el caso de la produccioacuten con etanol si se usa una desacidificacioacuten y la
tabla 9 presenta la energiacutea producida por el biodiesel y la energiacutea usada en el tratamiento
de los aceites desechados
Tabla 8Tabla 8Tabla 8Tabla 8 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con etanol mediante el
procedimiento de desacidificacioacuten
InputInputInputInput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Energiacutea Energiacutea Energiacutea Energiacutea
totaltotaltotaltotal
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
EnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacutea
Transporte
0831
kcalkm
3500a
km
--- kJ ---
12155
Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol
(Etanol) 340005 kcalL 061e L 86093
Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(KOH) 3260006 kcalkg 440f g 6002
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 100g h 104040 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
de 68 ordmC
1440008 kJh 100h h 144000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 557067 1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al 2005 5 Pimentel y Patzek 2005 y tomando encuenta la purificacioacuten hasta el 956 6Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Pelly 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten fCantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten h No se necesitaba temperatura para la agitacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo solo el control de temperatura y tiempo
Finalmente la energiacutea neta que se obtuvo del biodiesel producido por
desacidificacioacuten con etanol fue de 2732260 kJ (diferencia entre el output y el input) y la
relacioacuten de energiacutea es de 590
El anaacutelisis de costos se realizoacute reescalando de nivel experimental a una produccioacuten
de 1000 litros En la tabla 10 se encuentra el precio para producir biodiesel con metanol
y en la tabla 11 aquel precio de producir biodiesel con etanol
530 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 9Tabla 9Tabla 9Tabla 9 Energiacutea generada por el biodiesel producido con etanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea toEnergiacutea toEnergiacutea toEnergiacutea totaltaltaltal
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Biodiesel
Aceite usado
285729211
14400012
kJkg
KJh
100k
300l
kg
h
2857292
432000
Poder
caloriacutefico
Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3257292kJ
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garciacutea y Garciacutea 2006 k Produccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
Los precios de los reactivos a grado teacutecnico fueron un barril de 160 L de etanol a
1100 Bs un barril de 160 L de metanol a 11200 Bs una bolsa de 52 kg de NaOH a
3120 Bs y una bolsa de 52 kg de KOH a 4680 Bs Estos precios se obtuvieron de dos
empresas locales siendo estos los mismos en ambas empresas El precio del aceite se
consiguioacute en el restaurante Frankffurt
Por uacuteltimo los precios de electricidad y agua se obtuvieron de la empresa ELFEC y
SEMAPA respectivamente y el costo del gas natural vehicular se lo sacoacute de la paacutegina
web de la superintendencia de hidrocarburos
Al final se determinoacute que a nivel experimental el costo de un litro de biodiesel
producido con metanol es de 2007 Bsl y producido con etanol de 475 Bsl La
principal diferencia se debe al costo de los alcoholes ya que Bolivia produce etanol es
maacutes barato mientras que el metanol es importado
Tabla 10Tabla 10Tabla 10Tabla 10 Costo de producir biodiesel con metanol
InsumoInsumoInsumoInsumo CantidadCantidadCantidadCantidad UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
unitariounitariounitariounitario
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades PrecPrecPrecPrecio totalio totalio totalio total
-- Bs --
Metanol 1 L 7000 025 L 1764
NaOH 1 kg 6000 350 g 021
Aceite 1 L 050 100 L 050
Costos de
Agua
1
m3
565
40000 mL
023
Electricidad 1 kWh 065 200 kWh 131
Gas (GNV) 1 m3 166 025 m3 041
Costos tCostos tCostos tCostos totalesotalesotalesotales 2007
Precio en centavos Fuente En base a consultas de precio en empresas locales
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 531
Tabla 11Tabla 11Tabla 11Tabla 11 Costos de producir biodiesel con etanol
InsumoInsumoInsumoInsumo CantidadCantidadCantidadCantidad UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
unitariounitariounitariounitario Cantidad usadaCantidad usadaCantidad usadaCantidad usada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
totaltotaltotaltotal
Etanol
1
L
700
030 L
- Bs -
205
KOH 1 kg 9000 440 g 039
Aceite 1 L 050 100 L 050
H2SO4 1 L 7500 100 mL 007
Costos de
Agua 1 m3 565 40000 mL 023
Electricidad 1 kWh 065 200 kWh 131
Gas (GNV) 1 m3 166 025 m3 041
Costos totalesCostos totalesCostos totalesCostos totales 475
Precio en centavos
Fuente En base a consultas de precio en empresas locales
A nivel regional los paiacuteses que registran el precio del diesel maacutes bajo son Bolivia
372 Bsl Ecuador a 255 Bsl (036 $l) y Venezuela a 035 Bsl (005 $l) gracias a
que el Estado entrega importantes subsidios a los combustibles y en los uacuteltimos antildeos ha
mantenido el precio constante [9]
En el caso particular de Bolivia cada antildeo la autoridad competente desembolsa
entre 200 y 230 millones de doacutelares en subsidios para la industria manteniendo el precio
interno del petroacuteleo por debajo de los 30 doacutelaresbarril [9]
Sin embargo si Bolivia produce biodiesel tendriacutea un ahorro de 18 millones de
doacutelaresantildeo lo que equivale al 816 del dinero necesario para sustituir la importacioacuten
ademaacutes de la ventaja ambiental de tratar aceites desechados y generar energiacutea uacutetil
Por uacuteltimo la tabla 12 muestra los restaurantes encuestados y la cantidad de aceite
que utilizan por semana
En total se consume 9840 L de aceite por mes Seguacuten Fangrui [2] se producen
cerca de 25 de peacuterdidas se deben al filtrado del aceite entonces la cantidad desechada
por mes seria de 7380 L
La cantidad de aceite desechado (7380 L por mes) es un valor que resulta
interesante para una empresa que brinda transporte provincial porque si suponemos
que un vehiacuteculo necesita cerca de 400 L por mes se podriacutea mantener cerca de 18
vehiacuteculos funcionando con biodiesel puro (B100) pero si se utiliza B20 el
biocombustible disponible seriacutea de 36900 L por mes pudiendo hacer funcionar cerca
de 92 vehiacuteculos
532 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 12Tabla 12Tabla 12Tabla 12 Cantidad de aceite utilizado en los diversos restaurantes
encuestados
RestauranteRestauranteRestauranteRestaurante CantidadCantidadCantidadCantidad
Dumbo
-- Lsem --
80
Globos 80
Frankffurt 80
Burger King 80
Pollos Panchitas 840
Suacuteper Pollo 210
Pollos Choco 840
Pollo loco 210
La Chacha 40
2460
Adicionalmente estos vehiacuteculos tendriacutean beneficios como mejor lubricacioacuten en el
motor una mayor independencia del combustible foacutesil (diesel) y ambientalmente se
disminuiriacutea la contaminacioacuten de material particulado de dioacutexido de carbono y se
eliminariacutea por completo los oacutexidos de azufre en las carreteras de esta forma afectariacutea en
menor proporcioacuten a los ecosistemas cercanos al camino
5 Conclusiones
De los tres procedimientos probados el que presentoacute mejores resultados al utilizar
etanol como alcohol del proceso fue la esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica bajo las siguientes
condiciones
Para la parte aacutecida se debe conservar una temperatura ambiente de 20ordmC utilizar 1
mL de aacutecido sulfuacuterico con 15125 mL de etanol por cada litro de aceite y mantener a una
velocidad de agitacioacuten entre 500 y 600 rpm durante 3 horas
En la parte baacutesica la solucioacuten A debe ser preparada con 108 g de KOH (hidroacutexido
de potasio) diluidos en 15125 mL de etanol (relacioacuten alcoholaceite de 5 a 1) Se debe
seguir con la temperatura de la parte aacutecida (20ordmC) La velocidad de agitacioacuten se debe
mantener entre 500 y 600 rpm durante 15 horas Por uacuteltimo la mezcla se debe dejar
reposar por 2 semanas
Los valores del balance de energiacutea fueron para la produccioacuten con metanol la
cantidad de energiacutea entregada por el biodiesel fue de 3300880 kJkg y la relacioacuten de
energiacutea es de rε = 711 Para la produccioacuten con etanol cuando se utilizoacute esterificacioacuten
aacutecida ndash baacutesica la energiacutea entregada fue de 2841598 kJkg y la relacioacuten fue de rε = 600 y
para la desacidificacioacuten directa la energiacutea entregada fue de 2732260 kJkg y la relacioacuten
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 533
rε = 590 Lo que determinoacute que en todos los casos sea una actividad energeacuteticamente
viable y se puede considerar el biodiesel asiacute producido un combustible renovable
La produccioacuten de biodiesel seriacutea una interesante propuesta para el sector del
transporte debido a que los principales restaurantes de pollo frito y hamburguesas
desechan una cantidad de 7380 L de aceite por mes que en la mayoriacutea de los casos soacutelo
se vierte a alguacuten lugar sin realizar un tratamiento previo
Seriacutea interesante poder utilizar el biodiesel en Cochabamba porque nos ayudariacutea a
controlar la cantidad de material particulado de la ciudad debido a la reduccioacuten de
emisiones de combustioacuten en motorizados y a revalorizar los aceites desechados
generando una energiacutea mecaacutenica uacutetil
En relacioacuten a los costos la fabricacioacuten de biodiesel no es viable porque si se utiliza
metanol el precio seriacutea de 2007 BsL y con etanol seriacutea de 475 BsL pero si se
produce biodiesel Bolivia tendriacutea un ahorro de 18 millones de doacutelaresantildeo lo que
equivale al 816 del dinero necesario para suplir la importacioacuten
Finalmente si se mira el futuro energeacutetico con optimismo puede decirse que a
medida que las formas tradicionales de generar energiacutea (energiacutea foacutesil que en mayor o
menor grado son contaminantes de la bioacutesfera) se agoten y sus precios se eleven llegaraacute
un momento en que las energiacuteas no tradicionales (energiacutea solar energiacutea de biomasa
energiacutea eoacutelica y otras) hoy costosas podraacuten competir econoacutemicamente con las
tradicionales
Sin embargo el biodiesel no es una solucioacuten al problema energeacutetico por siacute solo La
cuestioacuten de fondo no es soacutelo buscar un reemplazo para el petroacuteleo sino tratar de
reducir el consumo energeacutetico y mejorar la eficiencia energeacutetica y esto requiere un
cambio de haacutebitos y de tecnologiacutea El biodiesel puede ser soacutelo una solucioacuten parcial y
quizaacutes temporal Ademaacutes su produccioacuten y uso auacuten tienen barreras sociales ambientales
teacutecnicas y poliacuteticas que se debe superar
Referencias
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biodiesel a partir de soja en la Repuacuteblica Argentinardquo INTA Argentina
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Bioresource Technology Nordm 70
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Universidad Rey Juan Carlos del Ciacuterculo de Innovacioacuten en Tecnologiacuteas
Medioambientales y Energiacutea (CITME) Madrid Espantildea
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Espantildea
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para la mesa redonda sobre biocombustibles sosteniblesrdquo En comercio exterior
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caro de Sudameacutericardquo En httpwwwlaterceraclcontenido26_17368_9shtml
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Energy Laboratory (NREL) Novato California
[11] Pelly M 2005 ldquoHaz tu propio biodieselrdquo Organizacioacuten no Gubernamental
ldquoJourney to Foreverrdquo En httpjourneytoforeverorgesbiodiesel_fabricarhtml
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[12] Pimentel D y Patzek T 2005 ldquoEthanol Production Using Corn Switchgrass
and Wood Biodiesel Production Using Soybean and Sunflowerrdquo En Natural
Resources Research Vol 14 No 1
[13] Sheehan J Camobreco V y Duffield J 2005 An Overview of Biodiesel and
Petroleum Diesel Life Cycles US Department Energy and US Department
Agricultural Colorado Estados Unidos
[14] Van Gerpen J Shanks B y Pruszko R 2004 Biodiesel production technology
National Renewable Energy Laboratory (NREL) Golden Colorado
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 527
1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al
2005 5 Pimentel y Patzek 2005 6 Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Sheehan et
al 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el
vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo
calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten f
Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de
investigacioacuten h Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el
trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo soacutelo el control de temperatura y tiempo
Tabla 5Tabla 5Tabla 5Tabla 5 Energiacutea generada por el biodiesel producido con metanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total Tipo de energiacuteaTipo de energiacuteaTipo de energiacuteaTipo de energiacutea
Biodiesel
340900011
kJkg
100k
kg
--- kJ ---
3409060
Poder caloriacutefico
Aceite usado 14400012 kJh 300l h 432000 Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3841060
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garcia y Garcia 2006
kProduccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
La tabla 6 muestra los flujos de energiacutea con sus respectivos costos energeacuteticos que
fueron detectados para el caso de la produccioacuten con etanol utilizando una esterificacioacuten
aacutecida ndash baacutesica La tabla 7 presenta la energiacutea producida por el biodiesel y la energiacutea usada
en el tratamiento de los aceites desechados
Soacutelo se aclararaacuten los costos de energiacutea de los flujos de etanol y el hidroacutexido de
potasio debido a que los valores de los demaacutes flujos ya se determinaron anteriormente
Para conseguir etanol 996 puro se necesitoacute 34000 kcalL (para producir un litro de
etanol es necesario 33100 kcalL y convertir el etanol de 950 a 996 de pureza
requiere de 90 kcalL) y para producir un kilogramo de hidroacutexido de potasio es
necesario 326000 kcalkg ambos valores se basaron en Pimentel [12] y se confirmaron
con los valores de Sheehan [13]
La energiacutea neta que se obtuvo del biodiesel producido por esterificacioacuten con etanol
fue de 2841598 kJ (diferencia entre el output y el input) y la relacioacuten de energiacutea fue de
600 Este valor es menor en relacioacuten al valor con la produccioacuten de metanol por que se
necesita mayores tiempos de reaccioacuten
528 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 6Tabla 6Tabla 6Tabla 6 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con etanol mediante el
procedimiento de esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica
InputInputInputInput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
EnEnEnEnergiacuteaergiacuteaergiacuteaergiacutea
Transporte 0831 kcalkm 3500a km
--- kJ ---
12155 Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol (Etanol) 340005 kcalL 061e L 86093 Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(KOH) 3260006 kcalkg 440f g 6002
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 300g h 312120 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
ambiente
0008 kJh 000h h 000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 569127
1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al 2005 5 Pimentel y Patzek 2005 y tomando en cuenta la purificacioacuten hasta el 956 6Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Pelly 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten f Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten h No se necesitaba temperatura para la agitacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo soacutelo el control de temperatura y tiempo
Tabla 7Tabla 7Tabla 7Tabla 7 Energiacutea generada por el biodiesel producido con etanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Biodiesel
Aceite usado
297869011
14400012
kJkg
kJh
100k
300l
kg
h
2978690
432000
Poder
caloriacutefico
Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3410690
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garcia y Garcia 2006 k Produccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 529
La tabla 8 muestra los flujos de energiacutea con sus respectivos costos energeacuteticos que
se detectaron para el caso de la produccioacuten con etanol si se usa una desacidificacioacuten y la
tabla 9 presenta la energiacutea producida por el biodiesel y la energiacutea usada en el tratamiento
de los aceites desechados
Tabla 8Tabla 8Tabla 8Tabla 8 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con etanol mediante el
procedimiento de desacidificacioacuten
InputInputInputInput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Energiacutea Energiacutea Energiacutea Energiacutea
totaltotaltotaltotal
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
EnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacutea
Transporte
0831
kcalkm
3500a
km
--- kJ ---
12155
Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol
(Etanol) 340005 kcalL 061e L 86093
Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(KOH) 3260006 kcalkg 440f g 6002
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 100g h 104040 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
de 68 ordmC
1440008 kJh 100h h 144000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 557067 1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al 2005 5 Pimentel y Patzek 2005 y tomando encuenta la purificacioacuten hasta el 956 6Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Pelly 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten fCantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten h No se necesitaba temperatura para la agitacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo solo el control de temperatura y tiempo
Finalmente la energiacutea neta que se obtuvo del biodiesel producido por
desacidificacioacuten con etanol fue de 2732260 kJ (diferencia entre el output y el input) y la
relacioacuten de energiacutea es de 590
El anaacutelisis de costos se realizoacute reescalando de nivel experimental a una produccioacuten
de 1000 litros En la tabla 10 se encuentra el precio para producir biodiesel con metanol
y en la tabla 11 aquel precio de producir biodiesel con etanol
530 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 9Tabla 9Tabla 9Tabla 9 Energiacutea generada por el biodiesel producido con etanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea toEnergiacutea toEnergiacutea toEnergiacutea totaltaltaltal
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Biodiesel
Aceite usado
285729211
14400012
kJkg
KJh
100k
300l
kg
h
2857292
432000
Poder
caloriacutefico
Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3257292kJ
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garciacutea y Garciacutea 2006 k Produccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
Los precios de los reactivos a grado teacutecnico fueron un barril de 160 L de etanol a
1100 Bs un barril de 160 L de metanol a 11200 Bs una bolsa de 52 kg de NaOH a
3120 Bs y una bolsa de 52 kg de KOH a 4680 Bs Estos precios se obtuvieron de dos
empresas locales siendo estos los mismos en ambas empresas El precio del aceite se
consiguioacute en el restaurante Frankffurt
Por uacuteltimo los precios de electricidad y agua se obtuvieron de la empresa ELFEC y
SEMAPA respectivamente y el costo del gas natural vehicular se lo sacoacute de la paacutegina
web de la superintendencia de hidrocarburos
Al final se determinoacute que a nivel experimental el costo de un litro de biodiesel
producido con metanol es de 2007 Bsl y producido con etanol de 475 Bsl La
principal diferencia se debe al costo de los alcoholes ya que Bolivia produce etanol es
maacutes barato mientras que el metanol es importado
Tabla 10Tabla 10Tabla 10Tabla 10 Costo de producir biodiesel con metanol
InsumoInsumoInsumoInsumo CantidadCantidadCantidadCantidad UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
unitariounitariounitariounitario
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades PrecPrecPrecPrecio totalio totalio totalio total
-- Bs --
Metanol 1 L 7000 025 L 1764
NaOH 1 kg 6000 350 g 021
Aceite 1 L 050 100 L 050
Costos de
Agua
1
m3
565
40000 mL
023
Electricidad 1 kWh 065 200 kWh 131
Gas (GNV) 1 m3 166 025 m3 041
Costos tCostos tCostos tCostos totalesotalesotalesotales 2007
Precio en centavos Fuente En base a consultas de precio en empresas locales
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 531
Tabla 11Tabla 11Tabla 11Tabla 11 Costos de producir biodiesel con etanol
InsumoInsumoInsumoInsumo CantidadCantidadCantidadCantidad UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
unitariounitariounitariounitario Cantidad usadaCantidad usadaCantidad usadaCantidad usada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
totaltotaltotaltotal
Etanol
1
L
700
030 L
- Bs -
205
KOH 1 kg 9000 440 g 039
Aceite 1 L 050 100 L 050
H2SO4 1 L 7500 100 mL 007
Costos de
Agua 1 m3 565 40000 mL 023
Electricidad 1 kWh 065 200 kWh 131
Gas (GNV) 1 m3 166 025 m3 041
Costos totalesCostos totalesCostos totalesCostos totales 475
Precio en centavos
Fuente En base a consultas de precio en empresas locales
A nivel regional los paiacuteses que registran el precio del diesel maacutes bajo son Bolivia
372 Bsl Ecuador a 255 Bsl (036 $l) y Venezuela a 035 Bsl (005 $l) gracias a
que el Estado entrega importantes subsidios a los combustibles y en los uacuteltimos antildeos ha
mantenido el precio constante [9]
En el caso particular de Bolivia cada antildeo la autoridad competente desembolsa
entre 200 y 230 millones de doacutelares en subsidios para la industria manteniendo el precio
interno del petroacuteleo por debajo de los 30 doacutelaresbarril [9]
Sin embargo si Bolivia produce biodiesel tendriacutea un ahorro de 18 millones de
doacutelaresantildeo lo que equivale al 816 del dinero necesario para sustituir la importacioacuten
ademaacutes de la ventaja ambiental de tratar aceites desechados y generar energiacutea uacutetil
Por uacuteltimo la tabla 12 muestra los restaurantes encuestados y la cantidad de aceite
que utilizan por semana
En total se consume 9840 L de aceite por mes Seguacuten Fangrui [2] se producen
cerca de 25 de peacuterdidas se deben al filtrado del aceite entonces la cantidad desechada
por mes seria de 7380 L
La cantidad de aceite desechado (7380 L por mes) es un valor que resulta
interesante para una empresa que brinda transporte provincial porque si suponemos
que un vehiacuteculo necesita cerca de 400 L por mes se podriacutea mantener cerca de 18
vehiacuteculos funcionando con biodiesel puro (B100) pero si se utiliza B20 el
biocombustible disponible seriacutea de 36900 L por mes pudiendo hacer funcionar cerca
de 92 vehiacuteculos
532 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 12Tabla 12Tabla 12Tabla 12 Cantidad de aceite utilizado en los diversos restaurantes
encuestados
RestauranteRestauranteRestauranteRestaurante CantidadCantidadCantidadCantidad
Dumbo
-- Lsem --
80
Globos 80
Frankffurt 80
Burger King 80
Pollos Panchitas 840
Suacuteper Pollo 210
Pollos Choco 840
Pollo loco 210
La Chacha 40
2460
Adicionalmente estos vehiacuteculos tendriacutean beneficios como mejor lubricacioacuten en el
motor una mayor independencia del combustible foacutesil (diesel) y ambientalmente se
disminuiriacutea la contaminacioacuten de material particulado de dioacutexido de carbono y se
eliminariacutea por completo los oacutexidos de azufre en las carreteras de esta forma afectariacutea en
menor proporcioacuten a los ecosistemas cercanos al camino
5 Conclusiones
De los tres procedimientos probados el que presentoacute mejores resultados al utilizar
etanol como alcohol del proceso fue la esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica bajo las siguientes
condiciones
Para la parte aacutecida se debe conservar una temperatura ambiente de 20ordmC utilizar 1
mL de aacutecido sulfuacuterico con 15125 mL de etanol por cada litro de aceite y mantener a una
velocidad de agitacioacuten entre 500 y 600 rpm durante 3 horas
En la parte baacutesica la solucioacuten A debe ser preparada con 108 g de KOH (hidroacutexido
de potasio) diluidos en 15125 mL de etanol (relacioacuten alcoholaceite de 5 a 1) Se debe
seguir con la temperatura de la parte aacutecida (20ordmC) La velocidad de agitacioacuten se debe
mantener entre 500 y 600 rpm durante 15 horas Por uacuteltimo la mezcla se debe dejar
reposar por 2 semanas
Los valores del balance de energiacutea fueron para la produccioacuten con metanol la
cantidad de energiacutea entregada por el biodiesel fue de 3300880 kJkg y la relacioacuten de
energiacutea es de rε = 711 Para la produccioacuten con etanol cuando se utilizoacute esterificacioacuten
aacutecida ndash baacutesica la energiacutea entregada fue de 2841598 kJkg y la relacioacuten fue de rε = 600 y
para la desacidificacioacuten directa la energiacutea entregada fue de 2732260 kJkg y la relacioacuten
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 533
rε = 590 Lo que determinoacute que en todos los casos sea una actividad energeacuteticamente
viable y se puede considerar el biodiesel asiacute producido un combustible renovable
La produccioacuten de biodiesel seriacutea una interesante propuesta para el sector del
transporte debido a que los principales restaurantes de pollo frito y hamburguesas
desechan una cantidad de 7380 L de aceite por mes que en la mayoriacutea de los casos soacutelo
se vierte a alguacuten lugar sin realizar un tratamiento previo
Seriacutea interesante poder utilizar el biodiesel en Cochabamba porque nos ayudariacutea a
controlar la cantidad de material particulado de la ciudad debido a la reduccioacuten de
emisiones de combustioacuten en motorizados y a revalorizar los aceites desechados
generando una energiacutea mecaacutenica uacutetil
En relacioacuten a los costos la fabricacioacuten de biodiesel no es viable porque si se utiliza
metanol el precio seriacutea de 2007 BsL y con etanol seriacutea de 475 BsL pero si se
produce biodiesel Bolivia tendriacutea un ahorro de 18 millones de doacutelaresantildeo lo que
equivale al 816 del dinero necesario para suplir la importacioacuten
Finalmente si se mira el futuro energeacutetico con optimismo puede decirse que a
medida que las formas tradicionales de generar energiacutea (energiacutea foacutesil que en mayor o
menor grado son contaminantes de la bioacutesfera) se agoten y sus precios se eleven llegaraacute
un momento en que las energiacuteas no tradicionales (energiacutea solar energiacutea de biomasa
energiacutea eoacutelica y otras) hoy costosas podraacuten competir econoacutemicamente con las
tradicionales
Sin embargo el biodiesel no es una solucioacuten al problema energeacutetico por siacute solo La
cuestioacuten de fondo no es soacutelo buscar un reemplazo para el petroacuteleo sino tratar de
reducir el consumo energeacutetico y mejorar la eficiencia energeacutetica y esto requiere un
cambio de haacutebitos y de tecnologiacutea El biodiesel puede ser soacutelo una solucioacuten parcial y
quizaacutes temporal Ademaacutes su produccioacuten y uso auacuten tienen barreras sociales ambientales
teacutecnicas y poliacuteticas que se debe superar
Referencias
[1] Donato A Huerga I y Hilbert J 2008 ldquoBalance energeacutetico de la produccioacuten de
biodiesel a partir de soja en la Repuacuteblica Argentinardquo INTA Argentina
[2] Fangrui M y Milford A 1999 ldquoBiodiesel production a reviewrdquo Elsevier
Bioresource Technology Nordm 70
[3] Garciacutea J y Garciacutea A 2006 Biocarburantes liacutequidos biodiesel y bioetanol
Universidad Rey Juan Carlos del Ciacuterculo de Innovacioacuten en Tecnologiacuteas
Medioambientales y Energiacutea (CITME) Madrid Espantildea
[4] Geankoplis J 1999 Procesos de transporte y operaciones unitarias Continental
SA Meacutexico D F Meacutexico
[5] Guyton A y Hall J 2006 Tratado de fisiologiacutea meacutedica Elsevier Madrid
Espantildea
534 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
[6] Hilbert J 2006 ldquoEmpleo de los biocombustibles en motores dieselrdquo Instituto de
Ingenieriacutea Rural En httpwwwbiodieselcomar (Verificado en 12022008)
[7] IBCE (Instituto Boliviano de Comercio Exterior) 2008 ldquoBolivia Estudio de caso
para la mesa redonda sobre biocombustibles sosteniblesrdquo En comercio exterior
IBCE Nordm 163 Santa Cruz de la Sierra Bolivia
[8] Knothe G Van Gerpen J y Krahl J 2005 The Biodiesel Handbook AOCS
Press Champaign Illinois
[9] Marticorena J y Zuacutentildeiga P 2008 ldquoPrecio del diesel en Chile es el segundo maacutes
caro de Sudameacutericardquo En httpwwwlaterceraclcontenido26_17368_9shtml
(29012009)
[10] Morris E Pollack A Mansell E Lindhjem C Jia Y and Wilson G 2003
Impact of Biodiesel Fuels on AirQuality and Human Health National Renewable
Energy Laboratory (NREL) Novato California
[11] Pelly M 2005 ldquoHaz tu propio biodieselrdquo Organizacioacuten no Gubernamental
ldquoJourney to Foreverrdquo En httpjourneytoforeverorgesbiodiesel_fabricarhtml
(03012007)
[12] Pimentel D y Patzek T 2005 ldquoEthanol Production Using Corn Switchgrass
and Wood Biodiesel Production Using Soybean and Sunflowerrdquo En Natural
Resources Research Vol 14 No 1
[13] Sheehan J Camobreco V y Duffield J 2005 An Overview of Biodiesel and
Petroleum Diesel Life Cycles US Department Energy and US Department
Agricultural Colorado Estados Unidos
[14] Van Gerpen J Shanks B y Pruszko R 2004 Biodiesel production technology
National Renewable Energy Laboratory (NREL) Golden Colorado
528 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 6Tabla 6Tabla 6Tabla 6 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con etanol mediante el
procedimiento de esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica
InputInputInputInput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
EnEnEnEnergiacuteaergiacuteaergiacuteaergiacutea
Transporte 0831 kcalkm 3500a km
--- kJ ---
12155 Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol (Etanol) 340005 kcalL 061e L 86093 Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(KOH) 3260006 kcalkg 440f g 6002
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 300g h 312120 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
ambiente
0008 kJh 000h h 000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 569127
1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al 2005 5 Pimentel y Patzek 2005 y tomando en cuenta la purificacioacuten hasta el 956 6Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Pelly 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten f Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten h No se necesitaba temperatura para la agitacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo soacutelo el control de temperatura y tiempo
Tabla 7Tabla 7Tabla 7Tabla 7 Energiacutea generada por el biodiesel producido con etanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea totalEnergiacutea total
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Biodiesel
Aceite usado
297869011
14400012
kJkg
kJh
100k
300l
kg
h
2978690
432000
Poder
caloriacutefico
Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3410690
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garcia y Garcia 2006 k Produccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 529
La tabla 8 muestra los flujos de energiacutea con sus respectivos costos energeacuteticos que
se detectaron para el caso de la produccioacuten con etanol si se usa una desacidificacioacuten y la
tabla 9 presenta la energiacutea producida por el biodiesel y la energiacutea usada en el tratamiento
de los aceites desechados
Tabla 8Tabla 8Tabla 8Tabla 8 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con etanol mediante el
procedimiento de desacidificacioacuten
InputInputInputInput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Energiacutea Energiacutea Energiacutea Energiacutea
totaltotaltotaltotal
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
EnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacutea
Transporte
0831
kcalkm
3500a
km
--- kJ ---
12155
Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol
(Etanol) 340005 kcalL 061e L 86093
Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(KOH) 3260006 kcalkg 440f g 6002
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 100g h 104040 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
de 68 ordmC
1440008 kJh 100h h 144000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 557067 1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al 2005 5 Pimentel y Patzek 2005 y tomando encuenta la purificacioacuten hasta el 956 6Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Pelly 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten fCantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten h No se necesitaba temperatura para la agitacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo solo el control de temperatura y tiempo
Finalmente la energiacutea neta que se obtuvo del biodiesel producido por
desacidificacioacuten con etanol fue de 2732260 kJ (diferencia entre el output y el input) y la
relacioacuten de energiacutea es de 590
El anaacutelisis de costos se realizoacute reescalando de nivel experimental a una produccioacuten
de 1000 litros En la tabla 10 se encuentra el precio para producir biodiesel con metanol
y en la tabla 11 aquel precio de producir biodiesel con etanol
530 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 9Tabla 9Tabla 9Tabla 9 Energiacutea generada por el biodiesel producido con etanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea toEnergiacutea toEnergiacutea toEnergiacutea totaltaltaltal
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Biodiesel
Aceite usado
285729211
14400012
kJkg
KJh
100k
300l
kg
h
2857292
432000
Poder
caloriacutefico
Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3257292kJ
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garciacutea y Garciacutea 2006 k Produccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
Los precios de los reactivos a grado teacutecnico fueron un barril de 160 L de etanol a
1100 Bs un barril de 160 L de metanol a 11200 Bs una bolsa de 52 kg de NaOH a
3120 Bs y una bolsa de 52 kg de KOH a 4680 Bs Estos precios se obtuvieron de dos
empresas locales siendo estos los mismos en ambas empresas El precio del aceite se
consiguioacute en el restaurante Frankffurt
Por uacuteltimo los precios de electricidad y agua se obtuvieron de la empresa ELFEC y
SEMAPA respectivamente y el costo del gas natural vehicular se lo sacoacute de la paacutegina
web de la superintendencia de hidrocarburos
Al final se determinoacute que a nivel experimental el costo de un litro de biodiesel
producido con metanol es de 2007 Bsl y producido con etanol de 475 Bsl La
principal diferencia se debe al costo de los alcoholes ya que Bolivia produce etanol es
maacutes barato mientras que el metanol es importado
Tabla 10Tabla 10Tabla 10Tabla 10 Costo de producir biodiesel con metanol
InsumoInsumoInsumoInsumo CantidadCantidadCantidadCantidad UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
unitariounitariounitariounitario
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades PrecPrecPrecPrecio totalio totalio totalio total
-- Bs --
Metanol 1 L 7000 025 L 1764
NaOH 1 kg 6000 350 g 021
Aceite 1 L 050 100 L 050
Costos de
Agua
1
m3
565
40000 mL
023
Electricidad 1 kWh 065 200 kWh 131
Gas (GNV) 1 m3 166 025 m3 041
Costos tCostos tCostos tCostos totalesotalesotalesotales 2007
Precio en centavos Fuente En base a consultas de precio en empresas locales
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 531
Tabla 11Tabla 11Tabla 11Tabla 11 Costos de producir biodiesel con etanol
InsumoInsumoInsumoInsumo CantidadCantidadCantidadCantidad UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
unitariounitariounitariounitario Cantidad usadaCantidad usadaCantidad usadaCantidad usada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
totaltotaltotaltotal
Etanol
1
L
700
030 L
- Bs -
205
KOH 1 kg 9000 440 g 039
Aceite 1 L 050 100 L 050
H2SO4 1 L 7500 100 mL 007
Costos de
Agua 1 m3 565 40000 mL 023
Electricidad 1 kWh 065 200 kWh 131
Gas (GNV) 1 m3 166 025 m3 041
Costos totalesCostos totalesCostos totalesCostos totales 475
Precio en centavos
Fuente En base a consultas de precio en empresas locales
A nivel regional los paiacuteses que registran el precio del diesel maacutes bajo son Bolivia
372 Bsl Ecuador a 255 Bsl (036 $l) y Venezuela a 035 Bsl (005 $l) gracias a
que el Estado entrega importantes subsidios a los combustibles y en los uacuteltimos antildeos ha
mantenido el precio constante [9]
En el caso particular de Bolivia cada antildeo la autoridad competente desembolsa
entre 200 y 230 millones de doacutelares en subsidios para la industria manteniendo el precio
interno del petroacuteleo por debajo de los 30 doacutelaresbarril [9]
Sin embargo si Bolivia produce biodiesel tendriacutea un ahorro de 18 millones de
doacutelaresantildeo lo que equivale al 816 del dinero necesario para sustituir la importacioacuten
ademaacutes de la ventaja ambiental de tratar aceites desechados y generar energiacutea uacutetil
Por uacuteltimo la tabla 12 muestra los restaurantes encuestados y la cantidad de aceite
que utilizan por semana
En total se consume 9840 L de aceite por mes Seguacuten Fangrui [2] se producen
cerca de 25 de peacuterdidas se deben al filtrado del aceite entonces la cantidad desechada
por mes seria de 7380 L
La cantidad de aceite desechado (7380 L por mes) es un valor que resulta
interesante para una empresa que brinda transporte provincial porque si suponemos
que un vehiacuteculo necesita cerca de 400 L por mes se podriacutea mantener cerca de 18
vehiacuteculos funcionando con biodiesel puro (B100) pero si se utiliza B20 el
biocombustible disponible seriacutea de 36900 L por mes pudiendo hacer funcionar cerca
de 92 vehiacuteculos
532 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 12Tabla 12Tabla 12Tabla 12 Cantidad de aceite utilizado en los diversos restaurantes
encuestados
RestauranteRestauranteRestauranteRestaurante CantidadCantidadCantidadCantidad
Dumbo
-- Lsem --
80
Globos 80
Frankffurt 80
Burger King 80
Pollos Panchitas 840
Suacuteper Pollo 210
Pollos Choco 840
Pollo loco 210
La Chacha 40
2460
Adicionalmente estos vehiacuteculos tendriacutean beneficios como mejor lubricacioacuten en el
motor una mayor independencia del combustible foacutesil (diesel) y ambientalmente se
disminuiriacutea la contaminacioacuten de material particulado de dioacutexido de carbono y se
eliminariacutea por completo los oacutexidos de azufre en las carreteras de esta forma afectariacutea en
menor proporcioacuten a los ecosistemas cercanos al camino
5 Conclusiones
De los tres procedimientos probados el que presentoacute mejores resultados al utilizar
etanol como alcohol del proceso fue la esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica bajo las siguientes
condiciones
Para la parte aacutecida se debe conservar una temperatura ambiente de 20ordmC utilizar 1
mL de aacutecido sulfuacuterico con 15125 mL de etanol por cada litro de aceite y mantener a una
velocidad de agitacioacuten entre 500 y 600 rpm durante 3 horas
En la parte baacutesica la solucioacuten A debe ser preparada con 108 g de KOH (hidroacutexido
de potasio) diluidos en 15125 mL de etanol (relacioacuten alcoholaceite de 5 a 1) Se debe
seguir con la temperatura de la parte aacutecida (20ordmC) La velocidad de agitacioacuten se debe
mantener entre 500 y 600 rpm durante 15 horas Por uacuteltimo la mezcla se debe dejar
reposar por 2 semanas
Los valores del balance de energiacutea fueron para la produccioacuten con metanol la
cantidad de energiacutea entregada por el biodiesel fue de 3300880 kJkg y la relacioacuten de
energiacutea es de rε = 711 Para la produccioacuten con etanol cuando se utilizoacute esterificacioacuten
aacutecida ndash baacutesica la energiacutea entregada fue de 2841598 kJkg y la relacioacuten fue de rε = 600 y
para la desacidificacioacuten directa la energiacutea entregada fue de 2732260 kJkg y la relacioacuten
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 533
rε = 590 Lo que determinoacute que en todos los casos sea una actividad energeacuteticamente
viable y se puede considerar el biodiesel asiacute producido un combustible renovable
La produccioacuten de biodiesel seriacutea una interesante propuesta para el sector del
transporte debido a que los principales restaurantes de pollo frito y hamburguesas
desechan una cantidad de 7380 L de aceite por mes que en la mayoriacutea de los casos soacutelo
se vierte a alguacuten lugar sin realizar un tratamiento previo
Seriacutea interesante poder utilizar el biodiesel en Cochabamba porque nos ayudariacutea a
controlar la cantidad de material particulado de la ciudad debido a la reduccioacuten de
emisiones de combustioacuten en motorizados y a revalorizar los aceites desechados
generando una energiacutea mecaacutenica uacutetil
En relacioacuten a los costos la fabricacioacuten de biodiesel no es viable porque si se utiliza
metanol el precio seriacutea de 2007 BsL y con etanol seriacutea de 475 BsL pero si se
produce biodiesel Bolivia tendriacutea un ahorro de 18 millones de doacutelaresantildeo lo que
equivale al 816 del dinero necesario para suplir la importacioacuten
Finalmente si se mira el futuro energeacutetico con optimismo puede decirse que a
medida que las formas tradicionales de generar energiacutea (energiacutea foacutesil que en mayor o
menor grado son contaminantes de la bioacutesfera) se agoten y sus precios se eleven llegaraacute
un momento en que las energiacuteas no tradicionales (energiacutea solar energiacutea de biomasa
energiacutea eoacutelica y otras) hoy costosas podraacuten competir econoacutemicamente con las
tradicionales
Sin embargo el biodiesel no es una solucioacuten al problema energeacutetico por siacute solo La
cuestioacuten de fondo no es soacutelo buscar un reemplazo para el petroacuteleo sino tratar de
reducir el consumo energeacutetico y mejorar la eficiencia energeacutetica y esto requiere un
cambio de haacutebitos y de tecnologiacutea El biodiesel puede ser soacutelo una solucioacuten parcial y
quizaacutes temporal Ademaacutes su produccioacuten y uso auacuten tienen barreras sociales ambientales
teacutecnicas y poliacuteticas que se debe superar
Referencias
[1] Donato A Huerga I y Hilbert J 2008 ldquoBalance energeacutetico de la produccioacuten de
biodiesel a partir de soja en la Repuacuteblica Argentinardquo INTA Argentina
[2] Fangrui M y Milford A 1999 ldquoBiodiesel production a reviewrdquo Elsevier
Bioresource Technology Nordm 70
[3] Garciacutea J y Garciacutea A 2006 Biocarburantes liacutequidos biodiesel y bioetanol
Universidad Rey Juan Carlos del Ciacuterculo de Innovacioacuten en Tecnologiacuteas
Medioambientales y Energiacutea (CITME) Madrid Espantildea
[4] Geankoplis J 1999 Procesos de transporte y operaciones unitarias Continental
SA Meacutexico D F Meacutexico
[5] Guyton A y Hall J 2006 Tratado de fisiologiacutea meacutedica Elsevier Madrid
Espantildea
534 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
[6] Hilbert J 2006 ldquoEmpleo de los biocombustibles en motores dieselrdquo Instituto de
Ingenieriacutea Rural En httpwwwbiodieselcomar (Verificado en 12022008)
[7] IBCE (Instituto Boliviano de Comercio Exterior) 2008 ldquoBolivia Estudio de caso
para la mesa redonda sobre biocombustibles sosteniblesrdquo En comercio exterior
IBCE Nordm 163 Santa Cruz de la Sierra Bolivia
[8] Knothe G Van Gerpen J y Krahl J 2005 The Biodiesel Handbook AOCS
Press Champaign Illinois
[9] Marticorena J y Zuacutentildeiga P 2008 ldquoPrecio del diesel en Chile es el segundo maacutes
caro de Sudameacutericardquo En httpwwwlaterceraclcontenido26_17368_9shtml
(29012009)
[10] Morris E Pollack A Mansell E Lindhjem C Jia Y and Wilson G 2003
Impact of Biodiesel Fuels on AirQuality and Human Health National Renewable
Energy Laboratory (NREL) Novato California
[11] Pelly M 2005 ldquoHaz tu propio biodieselrdquo Organizacioacuten no Gubernamental
ldquoJourney to Foreverrdquo En httpjourneytoforeverorgesbiodiesel_fabricarhtml
(03012007)
[12] Pimentel D y Patzek T 2005 ldquoEthanol Production Using Corn Switchgrass
and Wood Biodiesel Production Using Soybean and Sunflowerrdquo En Natural
Resources Research Vol 14 No 1
[13] Sheehan J Camobreco V y Duffield J 2005 An Overview of Biodiesel and
Petroleum Diesel Life Cycles US Department Energy and US Department
Agricultural Colorado Estados Unidos
[14] Van Gerpen J Shanks B y Pruszko R 2004 Biodiesel production technology
National Renewable Energy Laboratory (NREL) Golden Colorado
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 529
La tabla 8 muestra los flujos de energiacutea con sus respectivos costos energeacuteticos que
se detectaron para el caso de la produccioacuten con etanol si se usa una desacidificacioacuten y la
tabla 9 presenta la energiacutea producida por el biodiesel y la energiacutea usada en el tratamiento
de los aceites desechados
Tabla 8Tabla 8Tabla 8Tabla 8 Energiacutea utilizada para producir biodiesel con etanol mediante el
procedimiento de desacidificacioacuten
InputInputInputInput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Energiacutea Energiacutea Energiacutea Energiacutea
totaltotaltotaltotal
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
EnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacuteaEnergiacutea
Transporte
0831
kcalkm
3500a
km
--- kJ ---
12155
Combustible
ACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTOACONDICIONAMIENTO
Filtrado 6000002 caldiacutea 050b h 052 Humana
Desgomado 1040403 kJh 050c h 52020 Eleacutectrica
Secado 1440004 kJh 100d h 144000 Eleacutectrica
PROCESOPROCESOPROCESOPROCESO
Alcohol
(Etanol) 340005 kcalL 061e L 86093
Proceso de
produccioacuten
Catalizador
(KOH) 3260006 kcalkg 440f g 6002
Proceso de
produccioacuten
Agitacioacuten 1040407 kJh 100g h 104040 Eleacutectrica
Mantener el
reactor a
temperatura
de 68 ordmC
1440008 kJh 100h h 144000 Eleacutectrica
Lavado 1040409 kJh 008i h 8670 Eleacutectrica
Supervisioacuten 20000010 caldiacutea 1000j h 035 Humana
TotalTotalTotalTotal 557067 1 Pimentel y Patzek 2005 2 Guyton y Hall 2006 3 Sheehan et al 2005 4 Sheehan et al 2005 5 Pimentel y Patzek 2005 y tomando encuenta la purificacioacuten hasta el 956 6Pimentel y Patzek 2005 7 Sheehan et al 2005 8 Pelly 2005 9 Sheehan et al 2005 y 10 Guyton y Hall 2006
a Obtenido por estimacioacuten b Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y realizando el vertido por una persona c Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten d Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten e Cantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten fCantidad utilizada en el trabajo de investigacioacuten g Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten h No se necesitaba temperatura para la agitacioacuten i Tiempo calculado seguacuten el trabajo de investigacioacuten y j Suponiendo solo el control de temperatura y tiempo
Finalmente la energiacutea neta que se obtuvo del biodiesel producido por
desacidificacioacuten con etanol fue de 2732260 kJ (diferencia entre el output y el input) y la
relacioacuten de energiacutea es de 590
El anaacutelisis de costos se realizoacute reescalando de nivel experimental a una produccioacuten
de 1000 litros En la tabla 10 se encuentra el precio para producir biodiesel con metanol
y en la tabla 11 aquel precio de producir biodiesel con etanol
530 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 9Tabla 9Tabla 9Tabla 9 Energiacutea generada por el biodiesel producido con etanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea toEnergiacutea toEnergiacutea toEnergiacutea totaltaltaltal
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Biodiesel
Aceite usado
285729211
14400012
kJkg
KJh
100k
300l
kg
h
2857292
432000
Poder
caloriacutefico
Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3257292kJ
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garciacutea y Garciacutea 2006 k Produccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
Los precios de los reactivos a grado teacutecnico fueron un barril de 160 L de etanol a
1100 Bs un barril de 160 L de metanol a 11200 Bs una bolsa de 52 kg de NaOH a
3120 Bs y una bolsa de 52 kg de KOH a 4680 Bs Estos precios se obtuvieron de dos
empresas locales siendo estos los mismos en ambas empresas El precio del aceite se
consiguioacute en el restaurante Frankffurt
Por uacuteltimo los precios de electricidad y agua se obtuvieron de la empresa ELFEC y
SEMAPA respectivamente y el costo del gas natural vehicular se lo sacoacute de la paacutegina
web de la superintendencia de hidrocarburos
Al final se determinoacute que a nivel experimental el costo de un litro de biodiesel
producido con metanol es de 2007 Bsl y producido con etanol de 475 Bsl La
principal diferencia se debe al costo de los alcoholes ya que Bolivia produce etanol es
maacutes barato mientras que el metanol es importado
Tabla 10Tabla 10Tabla 10Tabla 10 Costo de producir biodiesel con metanol
InsumoInsumoInsumoInsumo CantidadCantidadCantidadCantidad UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
unitariounitariounitariounitario
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades PrecPrecPrecPrecio totalio totalio totalio total
-- Bs --
Metanol 1 L 7000 025 L 1764
NaOH 1 kg 6000 350 g 021
Aceite 1 L 050 100 L 050
Costos de
Agua
1
m3
565
40000 mL
023
Electricidad 1 kWh 065 200 kWh 131
Gas (GNV) 1 m3 166 025 m3 041
Costos tCostos tCostos tCostos totalesotalesotalesotales 2007
Precio en centavos Fuente En base a consultas de precio en empresas locales
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 531
Tabla 11Tabla 11Tabla 11Tabla 11 Costos de producir biodiesel con etanol
InsumoInsumoInsumoInsumo CantidadCantidadCantidadCantidad UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
unitariounitariounitariounitario Cantidad usadaCantidad usadaCantidad usadaCantidad usada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
totaltotaltotaltotal
Etanol
1
L
700
030 L
- Bs -
205
KOH 1 kg 9000 440 g 039
Aceite 1 L 050 100 L 050
H2SO4 1 L 7500 100 mL 007
Costos de
Agua 1 m3 565 40000 mL 023
Electricidad 1 kWh 065 200 kWh 131
Gas (GNV) 1 m3 166 025 m3 041
Costos totalesCostos totalesCostos totalesCostos totales 475
Precio en centavos
Fuente En base a consultas de precio en empresas locales
A nivel regional los paiacuteses que registran el precio del diesel maacutes bajo son Bolivia
372 Bsl Ecuador a 255 Bsl (036 $l) y Venezuela a 035 Bsl (005 $l) gracias a
que el Estado entrega importantes subsidios a los combustibles y en los uacuteltimos antildeos ha
mantenido el precio constante [9]
En el caso particular de Bolivia cada antildeo la autoridad competente desembolsa
entre 200 y 230 millones de doacutelares en subsidios para la industria manteniendo el precio
interno del petroacuteleo por debajo de los 30 doacutelaresbarril [9]
Sin embargo si Bolivia produce biodiesel tendriacutea un ahorro de 18 millones de
doacutelaresantildeo lo que equivale al 816 del dinero necesario para sustituir la importacioacuten
ademaacutes de la ventaja ambiental de tratar aceites desechados y generar energiacutea uacutetil
Por uacuteltimo la tabla 12 muestra los restaurantes encuestados y la cantidad de aceite
que utilizan por semana
En total se consume 9840 L de aceite por mes Seguacuten Fangrui [2] se producen
cerca de 25 de peacuterdidas se deben al filtrado del aceite entonces la cantidad desechada
por mes seria de 7380 L
La cantidad de aceite desechado (7380 L por mes) es un valor que resulta
interesante para una empresa que brinda transporte provincial porque si suponemos
que un vehiacuteculo necesita cerca de 400 L por mes se podriacutea mantener cerca de 18
vehiacuteculos funcionando con biodiesel puro (B100) pero si se utiliza B20 el
biocombustible disponible seriacutea de 36900 L por mes pudiendo hacer funcionar cerca
de 92 vehiacuteculos
532 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 12Tabla 12Tabla 12Tabla 12 Cantidad de aceite utilizado en los diversos restaurantes
encuestados
RestauranteRestauranteRestauranteRestaurante CantidadCantidadCantidadCantidad
Dumbo
-- Lsem --
80
Globos 80
Frankffurt 80
Burger King 80
Pollos Panchitas 840
Suacuteper Pollo 210
Pollos Choco 840
Pollo loco 210
La Chacha 40
2460
Adicionalmente estos vehiacuteculos tendriacutean beneficios como mejor lubricacioacuten en el
motor una mayor independencia del combustible foacutesil (diesel) y ambientalmente se
disminuiriacutea la contaminacioacuten de material particulado de dioacutexido de carbono y se
eliminariacutea por completo los oacutexidos de azufre en las carreteras de esta forma afectariacutea en
menor proporcioacuten a los ecosistemas cercanos al camino
5 Conclusiones
De los tres procedimientos probados el que presentoacute mejores resultados al utilizar
etanol como alcohol del proceso fue la esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica bajo las siguientes
condiciones
Para la parte aacutecida se debe conservar una temperatura ambiente de 20ordmC utilizar 1
mL de aacutecido sulfuacuterico con 15125 mL de etanol por cada litro de aceite y mantener a una
velocidad de agitacioacuten entre 500 y 600 rpm durante 3 horas
En la parte baacutesica la solucioacuten A debe ser preparada con 108 g de KOH (hidroacutexido
de potasio) diluidos en 15125 mL de etanol (relacioacuten alcoholaceite de 5 a 1) Se debe
seguir con la temperatura de la parte aacutecida (20ordmC) La velocidad de agitacioacuten se debe
mantener entre 500 y 600 rpm durante 15 horas Por uacuteltimo la mezcla se debe dejar
reposar por 2 semanas
Los valores del balance de energiacutea fueron para la produccioacuten con metanol la
cantidad de energiacutea entregada por el biodiesel fue de 3300880 kJkg y la relacioacuten de
energiacutea es de rε = 711 Para la produccioacuten con etanol cuando se utilizoacute esterificacioacuten
aacutecida ndash baacutesica la energiacutea entregada fue de 2841598 kJkg y la relacioacuten fue de rε = 600 y
para la desacidificacioacuten directa la energiacutea entregada fue de 2732260 kJkg y la relacioacuten
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 533
rε = 590 Lo que determinoacute que en todos los casos sea una actividad energeacuteticamente
viable y se puede considerar el biodiesel asiacute producido un combustible renovable
La produccioacuten de biodiesel seriacutea una interesante propuesta para el sector del
transporte debido a que los principales restaurantes de pollo frito y hamburguesas
desechan una cantidad de 7380 L de aceite por mes que en la mayoriacutea de los casos soacutelo
se vierte a alguacuten lugar sin realizar un tratamiento previo
Seriacutea interesante poder utilizar el biodiesel en Cochabamba porque nos ayudariacutea a
controlar la cantidad de material particulado de la ciudad debido a la reduccioacuten de
emisiones de combustioacuten en motorizados y a revalorizar los aceites desechados
generando una energiacutea mecaacutenica uacutetil
En relacioacuten a los costos la fabricacioacuten de biodiesel no es viable porque si se utiliza
metanol el precio seriacutea de 2007 BsL y con etanol seriacutea de 475 BsL pero si se
produce biodiesel Bolivia tendriacutea un ahorro de 18 millones de doacutelaresantildeo lo que
equivale al 816 del dinero necesario para suplir la importacioacuten
Finalmente si se mira el futuro energeacutetico con optimismo puede decirse que a
medida que las formas tradicionales de generar energiacutea (energiacutea foacutesil que en mayor o
menor grado son contaminantes de la bioacutesfera) se agoten y sus precios se eleven llegaraacute
un momento en que las energiacuteas no tradicionales (energiacutea solar energiacutea de biomasa
energiacutea eoacutelica y otras) hoy costosas podraacuten competir econoacutemicamente con las
tradicionales
Sin embargo el biodiesel no es una solucioacuten al problema energeacutetico por siacute solo La
cuestioacuten de fondo no es soacutelo buscar un reemplazo para el petroacuteleo sino tratar de
reducir el consumo energeacutetico y mejorar la eficiencia energeacutetica y esto requiere un
cambio de haacutebitos y de tecnologiacutea El biodiesel puede ser soacutelo una solucioacuten parcial y
quizaacutes temporal Ademaacutes su produccioacuten y uso auacuten tienen barreras sociales ambientales
teacutecnicas y poliacuteticas que se debe superar
Referencias
[1] Donato A Huerga I y Hilbert J 2008 ldquoBalance energeacutetico de la produccioacuten de
biodiesel a partir de soja en la Repuacuteblica Argentinardquo INTA Argentina
[2] Fangrui M y Milford A 1999 ldquoBiodiesel production a reviewrdquo Elsevier
Bioresource Technology Nordm 70
[3] Garciacutea J y Garciacutea A 2006 Biocarburantes liacutequidos biodiesel y bioetanol
Universidad Rey Juan Carlos del Ciacuterculo de Innovacioacuten en Tecnologiacuteas
Medioambientales y Energiacutea (CITME) Madrid Espantildea
[4] Geankoplis J 1999 Procesos de transporte y operaciones unitarias Continental
SA Meacutexico D F Meacutexico
[5] Guyton A y Hall J 2006 Tratado de fisiologiacutea meacutedica Elsevier Madrid
Espantildea
534 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
[6] Hilbert J 2006 ldquoEmpleo de los biocombustibles en motores dieselrdquo Instituto de
Ingenieriacutea Rural En httpwwwbiodieselcomar (Verificado en 12022008)
[7] IBCE (Instituto Boliviano de Comercio Exterior) 2008 ldquoBolivia Estudio de caso
para la mesa redonda sobre biocombustibles sosteniblesrdquo En comercio exterior
IBCE Nordm 163 Santa Cruz de la Sierra Bolivia
[8] Knothe G Van Gerpen J y Krahl J 2005 The Biodiesel Handbook AOCS
Press Champaign Illinois
[9] Marticorena J y Zuacutentildeiga P 2008 ldquoPrecio del diesel en Chile es el segundo maacutes
caro de Sudameacutericardquo En httpwwwlaterceraclcontenido26_17368_9shtml
(29012009)
[10] Morris E Pollack A Mansell E Lindhjem C Jia Y and Wilson G 2003
Impact of Biodiesel Fuels on AirQuality and Human Health National Renewable
Energy Laboratory (NREL) Novato California
[11] Pelly M 2005 ldquoHaz tu propio biodieselrdquo Organizacioacuten no Gubernamental
ldquoJourney to Foreverrdquo En httpjourneytoforeverorgesbiodiesel_fabricarhtml
(03012007)
[12] Pimentel D y Patzek T 2005 ldquoEthanol Production Using Corn Switchgrass
and Wood Biodiesel Production Using Soybean and Sunflowerrdquo En Natural
Resources Research Vol 14 No 1
[13] Sheehan J Camobreco V y Duffield J 2005 An Overview of Biodiesel and
Petroleum Diesel Life Cycles US Department Energy and US Department
Agricultural Colorado Estados Unidos
[14] Van Gerpen J Shanks B y Pruszko R 2004 Biodiesel production technology
National Renewable Energy Laboratory (NREL) Golden Colorado
530 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 9Tabla 9Tabla 9Tabla 9 Energiacutea generada por el biodiesel producido con etanol
OutputOutputOutputOutput
ValorValorValorValor UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades Energiacutea toEnergiacutea toEnergiacutea toEnergiacutea totaltaltaltal
Tipo de Tipo de Tipo de Tipo de
energiacuteaenergiacuteaenergiacuteaenergiacutea
Biodiesel
Aceite usado
285729211
14400012
kJkg
KJh
100k
300l
kg
h
2857292
432000
Poder
caloriacutefico
Energiacutea del
tratamiento
TotalTotalTotalTotal 3257292kJ
11Valor obtenido con la bomba calorimeacutetrica 12 Valor basado en Garciacutea y Garciacutea 2006 k Produccioacuten suponiendo 1 kg y l suponiendo que se realiza un tratamiento con bioreactores
Los precios de los reactivos a grado teacutecnico fueron un barril de 160 L de etanol a
1100 Bs un barril de 160 L de metanol a 11200 Bs una bolsa de 52 kg de NaOH a
3120 Bs y una bolsa de 52 kg de KOH a 4680 Bs Estos precios se obtuvieron de dos
empresas locales siendo estos los mismos en ambas empresas El precio del aceite se
consiguioacute en el restaurante Frankffurt
Por uacuteltimo los precios de electricidad y agua se obtuvieron de la empresa ELFEC y
SEMAPA respectivamente y el costo del gas natural vehicular se lo sacoacute de la paacutegina
web de la superintendencia de hidrocarburos
Al final se determinoacute que a nivel experimental el costo de un litro de biodiesel
producido con metanol es de 2007 Bsl y producido con etanol de 475 Bsl La
principal diferencia se debe al costo de los alcoholes ya que Bolivia produce etanol es
maacutes barato mientras que el metanol es importado
Tabla 10Tabla 10Tabla 10Tabla 10 Costo de producir biodiesel con metanol
InsumoInsumoInsumoInsumo CantidadCantidadCantidadCantidad UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
unitariounitariounitariounitario
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
usadausadausadausada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades PrecPrecPrecPrecio totalio totalio totalio total
-- Bs --
Metanol 1 L 7000 025 L 1764
NaOH 1 kg 6000 350 g 021
Aceite 1 L 050 100 L 050
Costos de
Agua
1
m3
565
40000 mL
023
Electricidad 1 kWh 065 200 kWh 131
Gas (GNV) 1 m3 166 025 m3 041
Costos tCostos tCostos tCostos totalesotalesotalesotales 2007
Precio en centavos Fuente En base a consultas de precio en empresas locales
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 531
Tabla 11Tabla 11Tabla 11Tabla 11 Costos de producir biodiesel con etanol
InsumoInsumoInsumoInsumo CantidadCantidadCantidadCantidad UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
unitariounitariounitariounitario Cantidad usadaCantidad usadaCantidad usadaCantidad usada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
totaltotaltotaltotal
Etanol
1
L
700
030 L
- Bs -
205
KOH 1 kg 9000 440 g 039
Aceite 1 L 050 100 L 050
H2SO4 1 L 7500 100 mL 007
Costos de
Agua 1 m3 565 40000 mL 023
Electricidad 1 kWh 065 200 kWh 131
Gas (GNV) 1 m3 166 025 m3 041
Costos totalesCostos totalesCostos totalesCostos totales 475
Precio en centavos
Fuente En base a consultas de precio en empresas locales
A nivel regional los paiacuteses que registran el precio del diesel maacutes bajo son Bolivia
372 Bsl Ecuador a 255 Bsl (036 $l) y Venezuela a 035 Bsl (005 $l) gracias a
que el Estado entrega importantes subsidios a los combustibles y en los uacuteltimos antildeos ha
mantenido el precio constante [9]
En el caso particular de Bolivia cada antildeo la autoridad competente desembolsa
entre 200 y 230 millones de doacutelares en subsidios para la industria manteniendo el precio
interno del petroacuteleo por debajo de los 30 doacutelaresbarril [9]
Sin embargo si Bolivia produce biodiesel tendriacutea un ahorro de 18 millones de
doacutelaresantildeo lo que equivale al 816 del dinero necesario para sustituir la importacioacuten
ademaacutes de la ventaja ambiental de tratar aceites desechados y generar energiacutea uacutetil
Por uacuteltimo la tabla 12 muestra los restaurantes encuestados y la cantidad de aceite
que utilizan por semana
En total se consume 9840 L de aceite por mes Seguacuten Fangrui [2] se producen
cerca de 25 de peacuterdidas se deben al filtrado del aceite entonces la cantidad desechada
por mes seria de 7380 L
La cantidad de aceite desechado (7380 L por mes) es un valor que resulta
interesante para una empresa que brinda transporte provincial porque si suponemos
que un vehiacuteculo necesita cerca de 400 L por mes se podriacutea mantener cerca de 18
vehiacuteculos funcionando con biodiesel puro (B100) pero si se utiliza B20 el
biocombustible disponible seriacutea de 36900 L por mes pudiendo hacer funcionar cerca
de 92 vehiacuteculos
532 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 12Tabla 12Tabla 12Tabla 12 Cantidad de aceite utilizado en los diversos restaurantes
encuestados
RestauranteRestauranteRestauranteRestaurante CantidadCantidadCantidadCantidad
Dumbo
-- Lsem --
80
Globos 80
Frankffurt 80
Burger King 80
Pollos Panchitas 840
Suacuteper Pollo 210
Pollos Choco 840
Pollo loco 210
La Chacha 40
2460
Adicionalmente estos vehiacuteculos tendriacutean beneficios como mejor lubricacioacuten en el
motor una mayor independencia del combustible foacutesil (diesel) y ambientalmente se
disminuiriacutea la contaminacioacuten de material particulado de dioacutexido de carbono y se
eliminariacutea por completo los oacutexidos de azufre en las carreteras de esta forma afectariacutea en
menor proporcioacuten a los ecosistemas cercanos al camino
5 Conclusiones
De los tres procedimientos probados el que presentoacute mejores resultados al utilizar
etanol como alcohol del proceso fue la esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica bajo las siguientes
condiciones
Para la parte aacutecida se debe conservar una temperatura ambiente de 20ordmC utilizar 1
mL de aacutecido sulfuacuterico con 15125 mL de etanol por cada litro de aceite y mantener a una
velocidad de agitacioacuten entre 500 y 600 rpm durante 3 horas
En la parte baacutesica la solucioacuten A debe ser preparada con 108 g de KOH (hidroacutexido
de potasio) diluidos en 15125 mL de etanol (relacioacuten alcoholaceite de 5 a 1) Se debe
seguir con la temperatura de la parte aacutecida (20ordmC) La velocidad de agitacioacuten se debe
mantener entre 500 y 600 rpm durante 15 horas Por uacuteltimo la mezcla se debe dejar
reposar por 2 semanas
Los valores del balance de energiacutea fueron para la produccioacuten con metanol la
cantidad de energiacutea entregada por el biodiesel fue de 3300880 kJkg y la relacioacuten de
energiacutea es de rε = 711 Para la produccioacuten con etanol cuando se utilizoacute esterificacioacuten
aacutecida ndash baacutesica la energiacutea entregada fue de 2841598 kJkg y la relacioacuten fue de rε = 600 y
para la desacidificacioacuten directa la energiacutea entregada fue de 2732260 kJkg y la relacioacuten
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 533
rε = 590 Lo que determinoacute que en todos los casos sea una actividad energeacuteticamente
viable y se puede considerar el biodiesel asiacute producido un combustible renovable
La produccioacuten de biodiesel seriacutea una interesante propuesta para el sector del
transporte debido a que los principales restaurantes de pollo frito y hamburguesas
desechan una cantidad de 7380 L de aceite por mes que en la mayoriacutea de los casos soacutelo
se vierte a alguacuten lugar sin realizar un tratamiento previo
Seriacutea interesante poder utilizar el biodiesel en Cochabamba porque nos ayudariacutea a
controlar la cantidad de material particulado de la ciudad debido a la reduccioacuten de
emisiones de combustioacuten en motorizados y a revalorizar los aceites desechados
generando una energiacutea mecaacutenica uacutetil
En relacioacuten a los costos la fabricacioacuten de biodiesel no es viable porque si se utiliza
metanol el precio seriacutea de 2007 BsL y con etanol seriacutea de 475 BsL pero si se
produce biodiesel Bolivia tendriacutea un ahorro de 18 millones de doacutelaresantildeo lo que
equivale al 816 del dinero necesario para suplir la importacioacuten
Finalmente si se mira el futuro energeacutetico con optimismo puede decirse que a
medida que las formas tradicionales de generar energiacutea (energiacutea foacutesil que en mayor o
menor grado son contaminantes de la bioacutesfera) se agoten y sus precios se eleven llegaraacute
un momento en que las energiacuteas no tradicionales (energiacutea solar energiacutea de biomasa
energiacutea eoacutelica y otras) hoy costosas podraacuten competir econoacutemicamente con las
tradicionales
Sin embargo el biodiesel no es una solucioacuten al problema energeacutetico por siacute solo La
cuestioacuten de fondo no es soacutelo buscar un reemplazo para el petroacuteleo sino tratar de
reducir el consumo energeacutetico y mejorar la eficiencia energeacutetica y esto requiere un
cambio de haacutebitos y de tecnologiacutea El biodiesel puede ser soacutelo una solucioacuten parcial y
quizaacutes temporal Ademaacutes su produccioacuten y uso auacuten tienen barreras sociales ambientales
teacutecnicas y poliacuteticas que se debe superar
Referencias
[1] Donato A Huerga I y Hilbert J 2008 ldquoBalance energeacutetico de la produccioacuten de
biodiesel a partir de soja en la Repuacuteblica Argentinardquo INTA Argentina
[2] Fangrui M y Milford A 1999 ldquoBiodiesel production a reviewrdquo Elsevier
Bioresource Technology Nordm 70
[3] Garciacutea J y Garciacutea A 2006 Biocarburantes liacutequidos biodiesel y bioetanol
Universidad Rey Juan Carlos del Ciacuterculo de Innovacioacuten en Tecnologiacuteas
Medioambientales y Energiacutea (CITME) Madrid Espantildea
[4] Geankoplis J 1999 Procesos de transporte y operaciones unitarias Continental
SA Meacutexico D F Meacutexico
[5] Guyton A y Hall J 2006 Tratado de fisiologiacutea meacutedica Elsevier Madrid
Espantildea
534 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
[6] Hilbert J 2006 ldquoEmpleo de los biocombustibles en motores dieselrdquo Instituto de
Ingenieriacutea Rural En httpwwwbiodieselcomar (Verificado en 12022008)
[7] IBCE (Instituto Boliviano de Comercio Exterior) 2008 ldquoBolivia Estudio de caso
para la mesa redonda sobre biocombustibles sosteniblesrdquo En comercio exterior
IBCE Nordm 163 Santa Cruz de la Sierra Bolivia
[8] Knothe G Van Gerpen J y Krahl J 2005 The Biodiesel Handbook AOCS
Press Champaign Illinois
[9] Marticorena J y Zuacutentildeiga P 2008 ldquoPrecio del diesel en Chile es el segundo maacutes
caro de Sudameacutericardquo En httpwwwlaterceraclcontenido26_17368_9shtml
(29012009)
[10] Morris E Pollack A Mansell E Lindhjem C Jia Y and Wilson G 2003
Impact of Biodiesel Fuels on AirQuality and Human Health National Renewable
Energy Laboratory (NREL) Novato California
[11] Pelly M 2005 ldquoHaz tu propio biodieselrdquo Organizacioacuten no Gubernamental
ldquoJourney to Foreverrdquo En httpjourneytoforeverorgesbiodiesel_fabricarhtml
(03012007)
[12] Pimentel D y Patzek T 2005 ldquoEthanol Production Using Corn Switchgrass
and Wood Biodiesel Production Using Soybean and Sunflowerrdquo En Natural
Resources Research Vol 14 No 1
[13] Sheehan J Camobreco V y Duffield J 2005 An Overview of Biodiesel and
Petroleum Diesel Life Cycles US Department Energy and US Department
Agricultural Colorado Estados Unidos
[14] Van Gerpen J Shanks B y Pruszko R 2004 Biodiesel production technology
National Renewable Energy Laboratory (NREL) Golden Colorado
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 531
Tabla 11Tabla 11Tabla 11Tabla 11 Costos de producir biodiesel con etanol
InsumoInsumoInsumoInsumo CantidadCantidadCantidadCantidad UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
unitariounitariounitariounitario Cantidad usadaCantidad usadaCantidad usadaCantidad usada UnidadesUnidadesUnidadesUnidades
Precio Precio Precio Precio
totaltotaltotaltotal
Etanol
1
L
700
030 L
- Bs -
205
KOH 1 kg 9000 440 g 039
Aceite 1 L 050 100 L 050
H2SO4 1 L 7500 100 mL 007
Costos de
Agua 1 m3 565 40000 mL 023
Electricidad 1 kWh 065 200 kWh 131
Gas (GNV) 1 m3 166 025 m3 041
Costos totalesCostos totalesCostos totalesCostos totales 475
Precio en centavos
Fuente En base a consultas de precio en empresas locales
A nivel regional los paiacuteses que registran el precio del diesel maacutes bajo son Bolivia
372 Bsl Ecuador a 255 Bsl (036 $l) y Venezuela a 035 Bsl (005 $l) gracias a
que el Estado entrega importantes subsidios a los combustibles y en los uacuteltimos antildeos ha
mantenido el precio constante [9]
En el caso particular de Bolivia cada antildeo la autoridad competente desembolsa
entre 200 y 230 millones de doacutelares en subsidios para la industria manteniendo el precio
interno del petroacuteleo por debajo de los 30 doacutelaresbarril [9]
Sin embargo si Bolivia produce biodiesel tendriacutea un ahorro de 18 millones de
doacutelaresantildeo lo que equivale al 816 del dinero necesario para sustituir la importacioacuten
ademaacutes de la ventaja ambiental de tratar aceites desechados y generar energiacutea uacutetil
Por uacuteltimo la tabla 12 muestra los restaurantes encuestados y la cantidad de aceite
que utilizan por semana
En total se consume 9840 L de aceite por mes Seguacuten Fangrui [2] se producen
cerca de 25 de peacuterdidas se deben al filtrado del aceite entonces la cantidad desechada
por mes seria de 7380 L
La cantidad de aceite desechado (7380 L por mes) es un valor que resulta
interesante para una empresa que brinda transporte provincial porque si suponemos
que un vehiacuteculo necesita cerca de 400 L por mes se podriacutea mantener cerca de 18
vehiacuteculos funcionando con biodiesel puro (B100) pero si se utiliza B20 el
biocombustible disponible seriacutea de 36900 L por mes pudiendo hacer funcionar cerca
de 92 vehiacuteculos
532 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 12Tabla 12Tabla 12Tabla 12 Cantidad de aceite utilizado en los diversos restaurantes
encuestados
RestauranteRestauranteRestauranteRestaurante CantidadCantidadCantidadCantidad
Dumbo
-- Lsem --
80
Globos 80
Frankffurt 80
Burger King 80
Pollos Panchitas 840
Suacuteper Pollo 210
Pollos Choco 840
Pollo loco 210
La Chacha 40
2460
Adicionalmente estos vehiacuteculos tendriacutean beneficios como mejor lubricacioacuten en el
motor una mayor independencia del combustible foacutesil (diesel) y ambientalmente se
disminuiriacutea la contaminacioacuten de material particulado de dioacutexido de carbono y se
eliminariacutea por completo los oacutexidos de azufre en las carreteras de esta forma afectariacutea en
menor proporcioacuten a los ecosistemas cercanos al camino
5 Conclusiones
De los tres procedimientos probados el que presentoacute mejores resultados al utilizar
etanol como alcohol del proceso fue la esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica bajo las siguientes
condiciones
Para la parte aacutecida se debe conservar una temperatura ambiente de 20ordmC utilizar 1
mL de aacutecido sulfuacuterico con 15125 mL de etanol por cada litro de aceite y mantener a una
velocidad de agitacioacuten entre 500 y 600 rpm durante 3 horas
En la parte baacutesica la solucioacuten A debe ser preparada con 108 g de KOH (hidroacutexido
de potasio) diluidos en 15125 mL de etanol (relacioacuten alcoholaceite de 5 a 1) Se debe
seguir con la temperatura de la parte aacutecida (20ordmC) La velocidad de agitacioacuten se debe
mantener entre 500 y 600 rpm durante 15 horas Por uacuteltimo la mezcla se debe dejar
reposar por 2 semanas
Los valores del balance de energiacutea fueron para la produccioacuten con metanol la
cantidad de energiacutea entregada por el biodiesel fue de 3300880 kJkg y la relacioacuten de
energiacutea es de rε = 711 Para la produccioacuten con etanol cuando se utilizoacute esterificacioacuten
aacutecida ndash baacutesica la energiacutea entregada fue de 2841598 kJkg y la relacioacuten fue de rε = 600 y
para la desacidificacioacuten directa la energiacutea entregada fue de 2732260 kJkg y la relacioacuten
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 533
rε = 590 Lo que determinoacute que en todos los casos sea una actividad energeacuteticamente
viable y se puede considerar el biodiesel asiacute producido un combustible renovable
La produccioacuten de biodiesel seriacutea una interesante propuesta para el sector del
transporte debido a que los principales restaurantes de pollo frito y hamburguesas
desechan una cantidad de 7380 L de aceite por mes que en la mayoriacutea de los casos soacutelo
se vierte a alguacuten lugar sin realizar un tratamiento previo
Seriacutea interesante poder utilizar el biodiesel en Cochabamba porque nos ayudariacutea a
controlar la cantidad de material particulado de la ciudad debido a la reduccioacuten de
emisiones de combustioacuten en motorizados y a revalorizar los aceites desechados
generando una energiacutea mecaacutenica uacutetil
En relacioacuten a los costos la fabricacioacuten de biodiesel no es viable porque si se utiliza
metanol el precio seriacutea de 2007 BsL y con etanol seriacutea de 475 BsL pero si se
produce biodiesel Bolivia tendriacutea un ahorro de 18 millones de doacutelaresantildeo lo que
equivale al 816 del dinero necesario para suplir la importacioacuten
Finalmente si se mira el futuro energeacutetico con optimismo puede decirse que a
medida que las formas tradicionales de generar energiacutea (energiacutea foacutesil que en mayor o
menor grado son contaminantes de la bioacutesfera) se agoten y sus precios se eleven llegaraacute
un momento en que las energiacuteas no tradicionales (energiacutea solar energiacutea de biomasa
energiacutea eoacutelica y otras) hoy costosas podraacuten competir econoacutemicamente con las
tradicionales
Sin embargo el biodiesel no es una solucioacuten al problema energeacutetico por siacute solo La
cuestioacuten de fondo no es soacutelo buscar un reemplazo para el petroacuteleo sino tratar de
reducir el consumo energeacutetico y mejorar la eficiencia energeacutetica y esto requiere un
cambio de haacutebitos y de tecnologiacutea El biodiesel puede ser soacutelo una solucioacuten parcial y
quizaacutes temporal Ademaacutes su produccioacuten y uso auacuten tienen barreras sociales ambientales
teacutecnicas y poliacuteticas que se debe superar
Referencias
[1] Donato A Huerga I y Hilbert J 2008 ldquoBalance energeacutetico de la produccioacuten de
biodiesel a partir de soja en la Repuacuteblica Argentinardquo INTA Argentina
[2] Fangrui M y Milford A 1999 ldquoBiodiesel production a reviewrdquo Elsevier
Bioresource Technology Nordm 70
[3] Garciacutea J y Garciacutea A 2006 Biocarburantes liacutequidos biodiesel y bioetanol
Universidad Rey Juan Carlos del Ciacuterculo de Innovacioacuten en Tecnologiacuteas
Medioambientales y Energiacutea (CITME) Madrid Espantildea
[4] Geankoplis J 1999 Procesos de transporte y operaciones unitarias Continental
SA Meacutexico D F Meacutexico
[5] Guyton A y Hall J 2006 Tratado de fisiologiacutea meacutedica Elsevier Madrid
Espantildea
534 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
[6] Hilbert J 2006 ldquoEmpleo de los biocombustibles en motores dieselrdquo Instituto de
Ingenieriacutea Rural En httpwwwbiodieselcomar (Verificado en 12022008)
[7] IBCE (Instituto Boliviano de Comercio Exterior) 2008 ldquoBolivia Estudio de caso
para la mesa redonda sobre biocombustibles sosteniblesrdquo En comercio exterior
IBCE Nordm 163 Santa Cruz de la Sierra Bolivia
[8] Knothe G Van Gerpen J y Krahl J 2005 The Biodiesel Handbook AOCS
Press Champaign Illinois
[9] Marticorena J y Zuacutentildeiga P 2008 ldquoPrecio del diesel en Chile es el segundo maacutes
caro de Sudameacutericardquo En httpwwwlaterceraclcontenido26_17368_9shtml
(29012009)
[10] Morris E Pollack A Mansell E Lindhjem C Jia Y and Wilson G 2003
Impact of Biodiesel Fuels on AirQuality and Human Health National Renewable
Energy Laboratory (NREL) Novato California
[11] Pelly M 2005 ldquoHaz tu propio biodieselrdquo Organizacioacuten no Gubernamental
ldquoJourney to Foreverrdquo En httpjourneytoforeverorgesbiodiesel_fabricarhtml
(03012007)
[12] Pimentel D y Patzek T 2005 ldquoEthanol Production Using Corn Switchgrass
and Wood Biodiesel Production Using Soybean and Sunflowerrdquo En Natural
Resources Research Vol 14 No 1
[13] Sheehan J Camobreco V y Duffield J 2005 An Overview of Biodiesel and
Petroleum Diesel Life Cycles US Department Energy and US Department
Agricultural Colorado Estados Unidos
[14] Van Gerpen J Shanks B y Pruszko R 2004 Biodiesel production technology
National Renewable Energy Laboratory (NREL) Golden Colorado
532 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
Tabla 12Tabla 12Tabla 12Tabla 12 Cantidad de aceite utilizado en los diversos restaurantes
encuestados
RestauranteRestauranteRestauranteRestaurante CantidadCantidadCantidadCantidad
Dumbo
-- Lsem --
80
Globos 80
Frankffurt 80
Burger King 80
Pollos Panchitas 840
Suacuteper Pollo 210
Pollos Choco 840
Pollo loco 210
La Chacha 40
2460
Adicionalmente estos vehiacuteculos tendriacutean beneficios como mejor lubricacioacuten en el
motor una mayor independencia del combustible foacutesil (diesel) y ambientalmente se
disminuiriacutea la contaminacioacuten de material particulado de dioacutexido de carbono y se
eliminariacutea por completo los oacutexidos de azufre en las carreteras de esta forma afectariacutea en
menor proporcioacuten a los ecosistemas cercanos al camino
5 Conclusiones
De los tres procedimientos probados el que presentoacute mejores resultados al utilizar
etanol como alcohol del proceso fue la esterificacioacuten aacutecida ndash baacutesica bajo las siguientes
condiciones
Para la parte aacutecida se debe conservar una temperatura ambiente de 20ordmC utilizar 1
mL de aacutecido sulfuacuterico con 15125 mL de etanol por cada litro de aceite y mantener a una
velocidad de agitacioacuten entre 500 y 600 rpm durante 3 horas
En la parte baacutesica la solucioacuten A debe ser preparada con 108 g de KOH (hidroacutexido
de potasio) diluidos en 15125 mL de etanol (relacioacuten alcoholaceite de 5 a 1) Se debe
seguir con la temperatura de la parte aacutecida (20ordmC) La velocidad de agitacioacuten se debe
mantener entre 500 y 600 rpm durante 15 horas Por uacuteltimo la mezcla se debe dejar
reposar por 2 semanas
Los valores del balance de energiacutea fueron para la produccioacuten con metanol la
cantidad de energiacutea entregada por el biodiesel fue de 3300880 kJkg y la relacioacuten de
energiacutea es de rε = 711 Para la produccioacuten con etanol cuando se utilizoacute esterificacioacuten
aacutecida ndash baacutesica la energiacutea entregada fue de 2841598 kJkg y la relacioacuten fue de rε = 600 y
para la desacidificacioacuten directa la energiacutea entregada fue de 2732260 kJkg y la relacioacuten
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 533
rε = 590 Lo que determinoacute que en todos los casos sea una actividad energeacuteticamente
viable y se puede considerar el biodiesel asiacute producido un combustible renovable
La produccioacuten de biodiesel seriacutea una interesante propuesta para el sector del
transporte debido a que los principales restaurantes de pollo frito y hamburguesas
desechan una cantidad de 7380 L de aceite por mes que en la mayoriacutea de los casos soacutelo
se vierte a alguacuten lugar sin realizar un tratamiento previo
Seriacutea interesante poder utilizar el biodiesel en Cochabamba porque nos ayudariacutea a
controlar la cantidad de material particulado de la ciudad debido a la reduccioacuten de
emisiones de combustioacuten en motorizados y a revalorizar los aceites desechados
generando una energiacutea mecaacutenica uacutetil
En relacioacuten a los costos la fabricacioacuten de biodiesel no es viable porque si se utiliza
metanol el precio seriacutea de 2007 BsL y con etanol seriacutea de 475 BsL pero si se
produce biodiesel Bolivia tendriacutea un ahorro de 18 millones de doacutelaresantildeo lo que
equivale al 816 del dinero necesario para suplir la importacioacuten
Finalmente si se mira el futuro energeacutetico con optimismo puede decirse que a
medida que las formas tradicionales de generar energiacutea (energiacutea foacutesil que en mayor o
menor grado son contaminantes de la bioacutesfera) se agoten y sus precios se eleven llegaraacute
un momento en que las energiacuteas no tradicionales (energiacutea solar energiacutea de biomasa
energiacutea eoacutelica y otras) hoy costosas podraacuten competir econoacutemicamente con las
tradicionales
Sin embargo el biodiesel no es una solucioacuten al problema energeacutetico por siacute solo La
cuestioacuten de fondo no es soacutelo buscar un reemplazo para el petroacuteleo sino tratar de
reducir el consumo energeacutetico y mejorar la eficiencia energeacutetica y esto requiere un
cambio de haacutebitos y de tecnologiacutea El biodiesel puede ser soacutelo una solucioacuten parcial y
quizaacutes temporal Ademaacutes su produccioacuten y uso auacuten tienen barreras sociales ambientales
teacutecnicas y poliacuteticas que se debe superar
Referencias
[1] Donato A Huerga I y Hilbert J 2008 ldquoBalance energeacutetico de la produccioacuten de
biodiesel a partir de soja en la Repuacuteblica Argentinardquo INTA Argentina
[2] Fangrui M y Milford A 1999 ldquoBiodiesel production a reviewrdquo Elsevier
Bioresource Technology Nordm 70
[3] Garciacutea J y Garciacutea A 2006 Biocarburantes liacutequidos biodiesel y bioetanol
Universidad Rey Juan Carlos del Ciacuterculo de Innovacioacuten en Tecnologiacuteas
Medioambientales y Energiacutea (CITME) Madrid Espantildea
[4] Geankoplis J 1999 Procesos de transporte y operaciones unitarias Continental
SA Meacutexico D F Meacutexico
[5] Guyton A y Hall J 2006 Tratado de fisiologiacutea meacutedica Elsevier Madrid
Espantildea
534 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
[6] Hilbert J 2006 ldquoEmpleo de los biocombustibles en motores dieselrdquo Instituto de
Ingenieriacutea Rural En httpwwwbiodieselcomar (Verificado en 12022008)
[7] IBCE (Instituto Boliviano de Comercio Exterior) 2008 ldquoBolivia Estudio de caso
para la mesa redonda sobre biocombustibles sosteniblesrdquo En comercio exterior
IBCE Nordm 163 Santa Cruz de la Sierra Bolivia
[8] Knothe G Van Gerpen J y Krahl J 2005 The Biodiesel Handbook AOCS
Press Champaign Illinois
[9] Marticorena J y Zuacutentildeiga P 2008 ldquoPrecio del diesel en Chile es el segundo maacutes
caro de Sudameacutericardquo En httpwwwlaterceraclcontenido26_17368_9shtml
(29012009)
[10] Morris E Pollack A Mansell E Lindhjem C Jia Y and Wilson G 2003
Impact of Biodiesel Fuels on AirQuality and Human Health National Renewable
Energy Laboratory (NREL) Novato California
[11] Pelly M 2005 ldquoHaz tu propio biodieselrdquo Organizacioacuten no Gubernamental
ldquoJourney to Foreverrdquo En httpjourneytoforeverorgesbiodiesel_fabricarhtml
(03012007)
[12] Pimentel D y Patzek T 2005 ldquoEthanol Production Using Corn Switchgrass
and Wood Biodiesel Production Using Soybean and Sunflowerrdquo En Natural
Resources Research Vol 14 No 1
[13] Sheehan J Camobreco V y Duffield J 2005 An Overview of Biodiesel and
Petroleum Diesel Life Cycles US Department Energy and US Department
Agricultural Colorado Estados Unidos
[14] Van Gerpen J Shanks B y Pruszko R 2004 Biodiesel production technology
National Renewable Energy Laboratory (NREL) Golden Colorado
ACTA NOVA Vol 4 Nordm 4 diciembre 2010 Artiacuteculos Cientiacuteficos 533
rε = 590 Lo que determinoacute que en todos los casos sea una actividad energeacuteticamente
viable y se puede considerar el biodiesel asiacute producido un combustible renovable
La produccioacuten de biodiesel seriacutea una interesante propuesta para el sector del
transporte debido a que los principales restaurantes de pollo frito y hamburguesas
desechan una cantidad de 7380 L de aceite por mes que en la mayoriacutea de los casos soacutelo
se vierte a alguacuten lugar sin realizar un tratamiento previo
Seriacutea interesante poder utilizar el biodiesel en Cochabamba porque nos ayudariacutea a
controlar la cantidad de material particulado de la ciudad debido a la reduccioacuten de
emisiones de combustioacuten en motorizados y a revalorizar los aceites desechados
generando una energiacutea mecaacutenica uacutetil
En relacioacuten a los costos la fabricacioacuten de biodiesel no es viable porque si se utiliza
metanol el precio seriacutea de 2007 BsL y con etanol seriacutea de 475 BsL pero si se
produce biodiesel Bolivia tendriacutea un ahorro de 18 millones de doacutelaresantildeo lo que
equivale al 816 del dinero necesario para suplir la importacioacuten
Finalmente si se mira el futuro energeacutetico con optimismo puede decirse que a
medida que las formas tradicionales de generar energiacutea (energiacutea foacutesil que en mayor o
menor grado son contaminantes de la bioacutesfera) se agoten y sus precios se eleven llegaraacute
un momento en que las energiacuteas no tradicionales (energiacutea solar energiacutea de biomasa
energiacutea eoacutelica y otras) hoy costosas podraacuten competir econoacutemicamente con las
tradicionales
Sin embargo el biodiesel no es una solucioacuten al problema energeacutetico por siacute solo La
cuestioacuten de fondo no es soacutelo buscar un reemplazo para el petroacuteleo sino tratar de
reducir el consumo energeacutetico y mejorar la eficiencia energeacutetica y esto requiere un
cambio de haacutebitos y de tecnologiacutea El biodiesel puede ser soacutelo una solucioacuten parcial y
quizaacutes temporal Ademaacutes su produccioacuten y uso auacuten tienen barreras sociales ambientales
teacutecnicas y poliacuteticas que se debe superar
Referencias
[1] Donato A Huerga I y Hilbert J 2008 ldquoBalance energeacutetico de la produccioacuten de
biodiesel a partir de soja en la Repuacuteblica Argentinardquo INTA Argentina
[2] Fangrui M y Milford A 1999 ldquoBiodiesel production a reviewrdquo Elsevier
Bioresource Technology Nordm 70
[3] Garciacutea J y Garciacutea A 2006 Biocarburantes liacutequidos biodiesel y bioetanol
Universidad Rey Juan Carlos del Ciacuterculo de Innovacioacuten en Tecnologiacuteas
Medioambientales y Energiacutea (CITME) Madrid Espantildea
[4] Geankoplis J 1999 Procesos de transporte y operaciones unitarias Continental
SA Meacutexico D F Meacutexico
[5] Guyton A y Hall J 2006 Tratado de fisiologiacutea meacutedica Elsevier Madrid
Espantildea
534 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
[6] Hilbert J 2006 ldquoEmpleo de los biocombustibles en motores dieselrdquo Instituto de
Ingenieriacutea Rural En httpwwwbiodieselcomar (Verificado en 12022008)
[7] IBCE (Instituto Boliviano de Comercio Exterior) 2008 ldquoBolivia Estudio de caso
para la mesa redonda sobre biocombustibles sosteniblesrdquo En comercio exterior
IBCE Nordm 163 Santa Cruz de la Sierra Bolivia
[8] Knothe G Van Gerpen J y Krahl J 2005 The Biodiesel Handbook AOCS
Press Champaign Illinois
[9] Marticorena J y Zuacutentildeiga P 2008 ldquoPrecio del diesel en Chile es el segundo maacutes
caro de Sudameacutericardquo En httpwwwlaterceraclcontenido26_17368_9shtml
(29012009)
[10] Morris E Pollack A Mansell E Lindhjem C Jia Y and Wilson G 2003
Impact of Biodiesel Fuels on AirQuality and Human Health National Renewable
Energy Laboratory (NREL) Novato California
[11] Pelly M 2005 ldquoHaz tu propio biodieselrdquo Organizacioacuten no Gubernamental
ldquoJourney to Foreverrdquo En httpjourneytoforeverorgesbiodiesel_fabricarhtml
(03012007)
[12] Pimentel D y Patzek T 2005 ldquoEthanol Production Using Corn Switchgrass
and Wood Biodiesel Production Using Soybean and Sunflowerrdquo En Natural
Resources Research Vol 14 No 1
[13] Sheehan J Camobreco V y Duffield J 2005 An Overview of Biodiesel and
Petroleum Diesel Life Cycles US Department Energy and US Department
Agricultural Colorado Estados Unidos
[14] Van Gerpen J Shanks B y Pruszko R 2004 Biodiesel production technology
National Renewable Energy Laboratory (NREL) Golden Colorado
534 middot Abularach amp Amurrio Obtencioacuten de biodiesel a partir de aceite desechado hellip
[6] Hilbert J 2006 ldquoEmpleo de los biocombustibles en motores dieselrdquo Instituto de
Ingenieriacutea Rural En httpwwwbiodieselcomar (Verificado en 12022008)
[7] IBCE (Instituto Boliviano de Comercio Exterior) 2008 ldquoBolivia Estudio de caso
para la mesa redonda sobre biocombustibles sosteniblesrdquo En comercio exterior
IBCE Nordm 163 Santa Cruz de la Sierra Bolivia
[8] Knothe G Van Gerpen J y Krahl J 2005 The Biodiesel Handbook AOCS
Press Champaign Illinois
[9] Marticorena J y Zuacutentildeiga P 2008 ldquoPrecio del diesel en Chile es el segundo maacutes
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