Titulo

“PRODUCCION DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITES RESIDUALES

DOMÉSTICOS”

AUTORES

CONDORI FLORES, Herli

TERZI CABALLERO, Edgar William

ESPINOZA ROJAS, Jorge Américo

GUTIERREZ ALARCÓN, Raysa Arelis

Resumen

El Biodiesel constituye una alternativa de generación de energía limpia, por las

oportunidades ambientales que ofrece, así como por su alta biodegradabilidad y baja

toxicidad para el medio, además; porque a través de su elaboración en base a aceites

residuales de cocina, se evita el vertimiento a las alcantarillas, las que terminan

contaminando las fuentes hídricas superficiales; cuyos principales impactos negativos se

resume en la disminución de Oxigeno Disuelto causa de la eutrofización y degradación de

los ecosistemas acuáticos existentes en la zona.

En la producción del biodiesel, el equipo de trabajo ha iniciado con el diagnóstico de la

situación problemática a través de la obtención de información relevante que sustenta el

estudio. Sabiendo que el consumo promedio de aceite en nuestra localidad es de 42 789

litros/mes, de los cuales, el 50% es vertido a las redes de alcantarillas; vale decir que, si

un litro de aceite contamina cinco mil litros de agua en promedio según el Instituto

Nacional de Tecnología Industrial, en Abancay, se llega a contaminar el 50% del

volumen total de aguas obtenidas según cálculo de las cinco principales fuentes hídricas,

cuya disposición final llega a las aguas del río Mariño,

Operaciones Unitarias como la filtración, sedimentación, neutralización, evaporación,

transesterificación, lavado y secado, permiten convertir sucesivamente el triglicérido en

diglicérido, monoglicérido y glicerol, obteniéndose como producto final el biodiesel.

Palabras claves: Biodiesel, aceite residual, transesterificación, contaminación, vertido,

caracterización, energía limpia.

Abstract

The Biodiesel constitutes an alternative of generation of clean energy, for the

environmental opportunities that it offers, as well as for his high biodegradability and low

toxicity for the way, in addition; because across his production on the basis of residual

oils of kitchen, the spillage is avoided to the sewers, which end up by contaminating the

water superficial sources; whose principal negative impacts it is summarized in the

decrease of dissolved oxygen it causes of the eutrophication and degradation of the

aquatic existing ecosystems in the zone.

In the production of the biodiesel, the equipment of work has initiated with the diagnosis

of the problematic situation across the obtaining of relevant information that sustains the

study. Knowing that the average consumption of oil in our locality is 42 789 liters /

month, of which, 50 % is spilt to the networks of sewers; it is worth saying that, if a liter

of oil contaminates five thousand liters of water in average according to the National

Institute of Industrial Technology, in Abancay, it manages to contaminate 50 % of the

total volume of waters obtained according to calculation of five principal water sources,

which final disposition comes to the waters of the river Mariño.

Unitary operations as the filtration, sedimentation, neutralization, evaporation,

transesterificación, washed and dried, allow to turn successively the triglyceride in

diglyceride, monoglyceride and glycerol, the biodiesel being obtained as final product.

Keywords: Biodiesel, waste oil, transesterification, pollution, waste, characterization,

clean energy.

INTRODUCCIÓN

No será posible dar respuesta a los complejos problemas ambientales ni revertir sus causas, sin transformar el sistema de conocimientos

que conforman la actual racionalidad social que los genera. Enrique Leff

En la época actual, caracterizada por problemas de todo tipo y con un mundo cada vez

más globalizado, inmerso en una gran lucha por la captación de los distintos mercados y

una gran competitividad, el estado y las empresas tienen que hacer frente, además, al reto

que significa la protección del medio ambiente, el incremento del nivel y la calidad de

vida. Esta necesidad ha ocasionado trastornos ambientales no contemplados en la historia

humana, la que viene creando una brecha enorme en el desafío de alcanzar un equilibrio

razonable entre población y producción.

Por un lado, el crecimiento acelerado del parque automotor y el uso de combustibles

fósiles, constituyen uno de los factores de contaminación atmosférica de gran

importancia, debido a la emisión de gases de efecto invernadero. Por otra parte, resulta

insignificante la elección de alternativas limpias, por el desconocimiento de los

beneficios ambientales y de los costos elevados que demanda y el uso incipiente de los

mismos.

Conocimientos que se hacen imprescindibles para entender cada vez más la dinámica

poblacional y sus impactos en el medio. Por ejemplo, abordar el tema de aguas residuales

en nuestra localidad, resulta rehuyente por su complejidad; más aún si se trata de

contaminantes como los aceites vertidos a las redes de desagüe, cuyo estudio demanda

mucha más tiempo, economía, es por ello que quienes apenas incursionamos en los

intentos de brindar aportes que coadyuven en la minimización, ponemos de manifiesto el

presente trabajo titulado “Producción de Biodiesel a partir de Aceites Residuales

Domésticos” que implica el análisis minucioso de cada uno de los procesos y operaciones

unitarias de balance de masa, así como su modelamiento matemático respectivo con el

afán de deslindar una temática con precedentes en la investigación.

Sin embargo, frente a la problemática identificada, es preciso el planteamiento de

propuestas que contribuyan al mejoramiento de nuestro entorno, alternativas orientadas a

la reducción progresiva del consumo de petróleo, ampliando preferencias como el

biodiesel a partir de aceites residuales de cocina, que presenta beneficios ambientales: por

una parte el reciclaje y al mismo tiempo la generación de combustibles limpios.

Al respecto La National Biodiesel Board (la asociación de productores norteamericanos

de biodiesel) (2007) define al biodiesel como un combustible compuesto de ésteres

mono-alquílicos de ácidos grasos de cadena larga derivados de aceites o grasas, vegetales

o animales. Para su mejor entendimiento, resulta necesario recurrir al pasado para

entender los orígenes del presente combustible alternativo:

La idea de usar aceites vegetales como combustible para los motores de combustión

interna data de 1895, con el Dr. Rudolf Diesel, quien en la Exposición Mundial de París,

presenta un combustible a partir de aceite de maní usado en motores diesel. «El motor

diesel puede funcionar con aceites vegetales, esto podría ayudar considerablemente al

desarrollo de la agricultura de los países que lo usen así». Hacia 1912 afirmaría que «el

uso de los aceites vegetales como combustibles para los motores puede parecer

insignificante hoy en día, pero con el transcurso del tiempo puede ser tan importante

como los derivados del petróleo y el carbón en la actualidad» (Shay, 1993).

Sin embargo las predicciones de Diesel tomarían su tiempo para empezar a tomar cuerpo

y, en este lapso de, más o menos un siglo, los motores diesel evolucionarían y se

perfeccionarían utilizando fundamentalmente destilados medios de petróleo con mucha

menor viscosidad que los aceites vegetales. La principal razón por la que actualmente no

podríamos usar aceites vegetales directamente en los motores es, precisamente, su mayor

viscosidad. La química proporciona una solución para disminuir esta viscosidad: la

transesterificación desarrollado por los científicos E. Duffy y J. Patrick a mediados del

siglo XIX, expresan Paola Castro y Otros (2007).

Al respecto D. Bonet (2008) manifiesta sobre la transesterificación en un lenguaje

sencillo, como la acción de reemplazar el glicerol (alcohol trivalente) por un alcohol

monovalente («más ligero») usualmente metanol o etanol, formando moléculas más

pequeñas (ésteres monoalquílicos, comúnmente denominado biodiesel), con una

viscosidad similar a la del combustible diesel derivado del petróleo. Sin embargo, el

resurgimiento de la idea de Diesel, de emplear aceites vegetales en sus motores, empieza

a cobrar fuerza nuevamente hacia finales del siglo XX, esta vez bajo la forma de

biodiesel, e impulsado, principalmente, por preocupaciones ambientales relacionadas con

el cambio climático y la necesidad de encontrar alternativas al uso de combustibles

fósiles.

Oportunidades Ambientales que ofrece el Uso del Biodiesel

Resultaría impreciso resumir las oportunidades que ofrece el uso del biodiesel en meras

generalidades sin antes abordarla científicamente. Entonces, apoyados en los estudios

científicos, diremos que:

The Environmental Protection Agency (EPA, 2002) expresa que el biodiesel reduce

las emisiones de partículas sólidas menores a 10 micrones (PM10), monóxido de

carbono (CO) y óxidos de azufre (SOx), peligrosos agentes contaminantes. En un

estudio compilatorio de diversas investigaciones sobre emisiones vehiculares con

biodiesel, concluyó que las emisiones vehiculares de material particulado se reducían

en un 47% cuando se usaba biodiesel, y las de monóxido de carbono en un 48%

como ilustra en la tabla Nº 01 Sheehan et al., (1998)

En el caso de las emisiones durante la combustión, las reducciones eran mucho más

significativas: 68% para las PM10, 46% el CO y 100% los SOx, ya que el biodiesel

no contiene azufre.

En el caso de los hidrocarburos (HC), si bien el biodiesel produce mayor cantidad en

su ciclo de vida, durante la combustión las emisiones disminuyen en un 37%

(Sheehan et al., 1998).

Asimismo; el estudio de la EPA (2002) encontró que las emisiones de HC durante la

combustión disminuyen un 67%. Las emisiones del biodiesel también tienen niveles

menores de hidrocarburos policíclicos aromáticos (HPA, posibles cancerígenos),

debido a que el biodiesel no contiene compuestos aromáticos de ningún tipo. Beer et

al., (2002)

En lo que respecta al benceno, las emisiones se reducen prácticamente en un 95% en

todo el ciclo de vida del biodiesel, con una combustión totalmente libre de este

compuesto cancerígeno. Sheehan et al., (1998)

La combustión del biodiesel produce menos humo visible y menos olores nocivos

que el diesel derivado del petróleo. Lin et al., (2006)

Demuestra alta bidegradabilidad y baja toxicidad:

La concentración de biodiesel para que llegue a ser letal por ingestión oral es muy

elevada, alrededor de 17,4 g/kg de peso corporal, lo cual significa que una persona de

80 kg tendría que tomar alrededor de 1,6 l de biodiesel para que tenga efectos

mortales. La sal común (NaCl) es aproximadamente diez veces más tóxica, entonces

prácticamente no es tóxico en caso de ingestión, tanto para los peces como para los

mamíferos.

En cuanto a la toxicidad acuática, ésta es muy baja. Se requieren concentraciones

altísimas en el agua, mayores a 1.000 mg/l, para llegar a niveles letales. Por ello el

biodiesel es bastante inofensivo para la fauna acuática, así lo afirma The National

Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) de los Estados Unidos

Además el biodiesel es altamente biodegradable en el agua. En una prueba de la

Universidad Idaho de los EEUU en solución acuosa, a los 28 días se había degradado

el 95% del biodiesel, mientras que el diesel convencional se había degradado en un

40%.

La mezcla de biodiesel con diesel o con gasolina incrementa la biodegradabilidad del

combustible, debido a efectos sinérgicos de «cometabolismo». Así, el tiempo

necesario para alcanzar un 50% de biodegradación se reduce de 28 a 22 días en el

caso del B5 (mezcla de 5% de biodiesel y 95% de diesel) y de 28 a 16 días en el caso

del B20 (Pasqualino et al., 2006). Estos efectos sinérgicos son importantes por dos

razones: El biodiesel se comercializa actualmente de manera principal mezclado con

diesel, y los riesgos de derrame son los mismos que para el diesel puro. El biodiesel

podría ser utilizado como un «acelerador» de la biodegradación en caso de derrames

de hidrocarburos en medios acuáticos.

El aprovechamiento de los aceites residuales domiciliarios en la fabricación de

biodiesel, disminuye los volúmenes de aceite vertidos en las alcantarillas, ya que un

litro de aceite contamina mil litros de agua, creando una película sobre la superficie

del agua debido a la diferencia de densidades, evitando la oxigenación de la fuente e

incrementando la probabilidad de eutrofización de la fuente tal como lo expresa el

Instituto Nacional de Tecnología Industrial INTI.

Tabla 06

Variación de las Emisiones Contaminantes del Biodiesel respecto al

Diesel Convencional

RESULTADOS Y DISCUSIONES

Para la identificación del problema, ha sido precisa la aplicación de encuestas a una

muestra aleatoria de 40 domicilios y 20 lugares de expendio de alimentos como pollerías,

salchipaperías y restaurantes de la ciudad de Abancay, la que nos permitió la obtención

de datos significativos que nos permitieran entender la problemática abordada, sobre las

características y comportamiento del consumo de aceites domiciliarios y sobretodo la

disposición final.

He aquí, información básica producto de la tabulación de datos.

Tabla 01

Información General sobre Consumo de Aceites en Domicilios

de la ciudad de Abancay

DESCRIPCION CANTIDAD Unidad

Nº De Domicilios 40

Nº De miembros 185

Total volumen de consumo 31,75 Litros

Consumo Per cápita/semana 0,17 Litros persona/semana

Consumo Per cápita/mes 0,69 Litros persona/mes

Consumo Per cápita/año 8,86 Litros persona/año Fuente Propia

Asimismo, con la finalidad de contrastar el consumo domiciliario con el área comercial,

se aplicó 20 encuestas a los principales lugares de expendio de alimentos de mayor

consumo de aceites, el cual se distribuyó de la siguiente manera:

Tabla 02

Información General sobre Consumo de Aceites en Zonas de Expendio

de la ciudad de Abancay

PRINCIPALES LUGARES DE EXPENDIO

Nº DE MUESTRAS

Cantidad de Comensales

Vo. CONSUMO (L/DIA)

RESTAURANT (D. A. C.) 10 1355 56,5

POLLERIAS 5 3200 54

SALCHIPAPERIAS 5 710 14,5

TOTAL 20 5265 125

CONSUMO PERCAPITA DE ACEITE DOMICILIARIO POR PERSONA/MES

0.71 L/MES

FUENTE PROPIA

De las tablas anteriores, podemos deducir que, en nuestra ciudad de Abancay, el

consumo per cápita de aceites comestibles domiciliarios por persona corresponde a 0.70

litros/mes promedio. Aún más, sabiendo que en la población del distrito de Abancay

según Censo del 2007 registra 51 225 habitantes; correspondiendo 45 864 habitantes a

la zona urbana, y 5 361 habitantes a la zona rural, y teniendo en cuenta que la tasa de

crecimiento anual de la zona urbana del distrito de Abancay corresponde a 3.9%,

podemos proyectamos el crecimiento poblacional al presente año además de la relación

con el consumo per cápita de aceites comestibles, que es como sigue:

Tabla 04

Resumen Informativo de CPA en la Zona Urbana

Abancay-Tamburco

DESCRIPCION

DATOS (Proyección

al 2012) Unidad

Población Urbana total del distrito de Abancay 56 220 Habitantes

Población Urbana total del distrito de Tamburco 5 794 Habitantes

TOTAL DE HABITANTES ZONA URBANA 62 014 Habitantes

Consumo percápita de Aceites comestibles por habitante por mes de en la ciudad de Abancay

0,69 Litros. persona/

mes

VOLUMEN TOTAL PROMEDIO DE CONSUMO DE ACEITES COMESTIBLES EN LA ZONA URBANA DEL DIST, ABANCAY y TAMBURCO POR MES

42 789.66 Litros/mes

FUENTE PROPIA

Por consiguiente. A la pregunta ¿Cómo dispone los aceites residuales? según encuesta

aplicada a los dos tipos de ámbitos, obtuvimos que:

Gráfica N 01

FUENTE PROPIA.

Según la encuesta aplicada, del total de volumen de aceite utilizado, deducimos que el

42.5% disponen sus residuos directamente a la alcantarilla, mientras que el 32.5% de los

encuestados vierten a los residuos sólidos cuyo destino termina en el botadero de Quitasol

y clandestinos.

42,50%

32,50%

22,50%

2,50%

DISPOSICIÓN DE ACEITES RESIDUALES DOMICILIARIOS DE LA ZONA

URBANA ABANCAY

VERTIDO A DESAGÜE MEZCLA CON RS ACOPIA EN ENVASES OTROS

Un porcentaje considerable de 22.5% de personas encuestadas, acopian en envases

descartables, envases que en la mayoría de los casos terminan en los botaderos, o son

reutilizados como lubricantes o alimento de animales.

Por otra parte. en el ámbito comercial, observamos que de un total de 20 establecimientos

de expendio de alimentos, el 55% de los encuestados, afirman que vierten sus residuos de

aceite al desagüe, mientras que un 15 % mezcla sus fluidos con los residuos sólidos,

asimismo; el 30% de encuestados afirman que acopian en envases de plásticos para la

venta y rehuso de los mismos. El destino de los últimos, terminan muchas veces en la

reutilización para la preparación de alimentos (salchipaperías), alimento para animales

menores y mínimamente se dispone para el botadero de Quitasol o botaderos

clandestinos.

Grafica Nº 02

Fuente Propia

Relacionando la variable vertido de aceites residuales con el volumen de agua potable:

Según información de la Empresa Municipal de Servicios de Agua Potable y

Alcantarillado (EMUSAP), nuestra ciudad es beneficiaria de agua para consumo humano

de 4 fuentes importantes:

Tabla Nº 05

55%

15%

0%

30%

Disposición de Aceites Comestibles Comerciales de la Zona Urbana - Abancay

VERTIDO A DESAGÜE MEZCLA CON RS ACOPIA EN ENVASES OTROS

Información Fuentes de Agua Potable Abancay

APORTANTES VOLUMEN

(l/s) VOLUMEN

(L/DIA)

Marca Marca 72 6 220 800

Amaruyoc 25 2 160 000

Chinchichaca 15 1 296 000

Marcahuasi 8 691 200

Rontoccocha 40 3 456 000

TOTAL 13 824 000

VOLUMEN OBTENIDO DE AGUA AL MES

414’720 000 L

VOLUMEN DE AGUA VERTIDO A LA ALCANTARILLA

(80% fuente EMUSAP)

331’776 000 L FUENTE PROPIA

Del análisis de consumo de aceites en la población urbana de Abancay y Tamburco (42

789.66 litros/mes), el 50% en promedio se vierte a las alcantarillas; es decir un

promedio de 21 mil litros/mes. Esta información contrastamos con lo afirmado por el

Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI), quienes manifiestan que 1 litro de

RAUC (Residuos de Aceites Utilizados de Cocina) puede contaminar de 1000 a 10 000

litros de agua.

DEDUCIMOS QUE: en nuestra localidad se vierten al desagüe un promedio de 21 395

litros de aceite al mes para un volumen de 331’776 000 litros de agua /mes, por lo que se

estaría contaminando de 21’395 000 a 213’950 000 de litros al mes; es decir de 6 al 60 %

del total de agua que termina en el río Mariño.

Ahora bien, el tema de investigación para gran parte de la población es irrelevante; por la

falta de conocimiento o por la indiferencia que se observa; pero ante tales resultados

obtenidos y apoyados en la teoría científica, creemos que el caudal del río Mariño no

garantiza una resiliencia o autodepuración para este contaminante, por lo que urge el

tratamiento de las aguas residuales, de manera que se minimicen los impactos negativos

en el ambiente.

MATERIALES, INSUMOS

Tabla Nº 07

Materiales Utilizados en la Construcción del Proyecto

Nº Concepto Descripción Dimensiones

Unidad Cantidad Espesor Largo Ancho Diámetro

1 Plancha Acero Inoxidable 2 Mm

2 Tubo PVC 1/2 " Pulgadas

3 Codo PVC 1/2 " Pulgadas 6

4 Válvulas PVC 1/2 " Pulgadas 5

5 Élice Acero Inoxidable 20 Cm 1

6 Frasco de pegamento Cemento 1/4 Fco. 1

7 Electrodos Punta azul 4

Estructura

8 Tubo cuadrado Fierro 6 m 1/2 " Varilla 01

9 Argollas de soporte Fierro 30 Cm 04

Equipo

10 Motor de Agitación Batidora acondicionada

02

12 Termómetro ambiental Digital 01

13

Sistema de calentamiento

Terminales de Termas

01

Fuente propia

Insumo

Aceite

El aceite es el principal insumo para la producción de biodiesel. Puede ser producido a

partir de cualquier aceite o grasa de origen orgánico (animal o vegetal), incluyendo

aceites residuales ya usados en frituras o recuperados de trampas de grasas, etc.

Sin embargo, de la calidad de este insumo dependerá la necesidad de un pre tratamiento

más o menos complejo que hará el proceso más o menos caro. No es posible elaborar

biodiesel a partir de aceites minerales como los lubricantes.

Alcohol

Se emplea alcohol metílico o metanol de 95% de pureza. La cantidad requerida para la

elaboración de biodiesel es de aproximadamente el 15% ó 20% del volumen de aceite a

procesar. Su manipulación debe hacerse tomando todas las precauciones del caso.

Catalizador

El catalizador puede ser hidróxido de sodio (NaOH, soda cáustica) o hidróxido de potasio

(KOH, potasa cáustica), de grado industrial, en escamas o en perlas. Se sugiere el

hidróxido de potasio, pues sus ventajas al momento de disolverlo en el alcohol: favorece

una transformación más completa del aceite en biodiesel, en caso se desee purificar la

glicerina para su venta; permite obtener un subproducto utilizable como fertilizante

(fosfato de potasio); en caso de trabajar con grasas, la glicerina se mantiene en estado

líquido al enfriar, mientras que el NaOH se solidifica y hace difícil su separación del

biodiesel por decantación en el reactor.

La cantidad a aplicar de catalizador depende de la acidez del aceite a tratar. Tanto el

NaOH como el KOH son corrosivos para diversos materiales, y resultan irritantes para la

piel y las mucosas.

Agua

Se requiere agua corriente para el proceso de lavado del biodiesel. El efluente resultante

es alcalino y tiene un contenido significativo de jabones, grasas y trazas de metanol.

Energía Eléctrica

Se necesita energía eléctrica (monofásica o trifásica, de 220 voltios) para los motores,

bombas y otros equipos utilizados en el proceso de producción.

Equipos

Reactor

Comprende los siguientes componentes:

Dos tanques de almacenamiento de aceite (T1) cilindro de acero inoxidable, vertical

abierto y con una tapa. Por su parte, el tanque de metóxido (T2), reacción del catalizador

y metanol en proporciones especificadas.

El reactor propiamente dicho: corresponde al tercer tanque (T3), atravesado por la parte

superior por una hélice acondicionada a un motor, un termómetro ambiental y una terma

eléctrica de 220v.

Dos tanques de polipropileno, destinados al almacenamiento, sedimentación y lavado del

biodiesel (T4) y (T5)

GRAFICA Nº 03

METODOLOGÍA

Para la obtención del biodiesel a partir de aceites residuales domiciliarios, se tomó en

cuenta el método de Whitman Direct Action, así como referencias de la Técnica del Dr.

Pepper, que a continuación se detalla. El proceso de producción de biodiesel se resume

en el siguiente flujograma:

GRAFICA Nº 04

FLUJOGRAMA DEL PROCESO DE OBTENCIÓN DE BIODIESEL

Recolección

(De Aceite)

Determinación de

acidez

Sólidos

Uso

Transesterificación

Neutralización

(Ácidos grasos libres)

Filtración (De ácidos

saponificados

Alcohol + Catalizador Glicerina

Sedimentación

(En los cilindros)

Lavado / Secado /

Filtrado

Filtración

(De sólidos gruesos)

Produccion de

biodiesel

Evaporación

(De agua del aceite)

> 2g KOH/L

Operaciones unitarias

Procedimientos químicos

Insumos

Residuos de procesos

Actividades

SI

NO

Tabla 08

DESCRIPCION A DETALLE DEL PRETRATAMIENTO EN LA PRODUCCIÓN

DE BIODIESEL

Proceso Operación

Unitaria Descripción

Pretratamiento:

Acopio

Para una fácil manipulación , recomendamos su almacenamiento

preferentemente en cilindros o baldes de 20 litros, previo registro

de la cantidad y calidad del aceite recibido, con la finalidad de

poder conocer las características de aceite por cada proveedor.

Filtración Se filtra manualmente tanto restos gruesos de alimentos con grados

de degradación variable (según la temperatura y el tiempo que se ha

usado para freír), en una malla metálica o filtro grueso (filtrables).

Si la viscosidad del el aceite es mayor, se procede al calentamiento.

Almacenamiento

Determinación de

la humedad

Sedimentación Procedemos a la sedimentación de los residuos finos.

El lodo será separado y destinado al compostaje o alimentación

animal.

Si se cree que la muestra tiene restos de agua, se toma una muestra

pequeña de aceite de no más de medio litro, se pone en una cocina

o plancha eléctrica y se calienta hasta llegar a los 100 ºC; entonces

habrá que secarlo antes de transformarlo en biodiesel

Secado Podemos optar dos maneras:

a) Se emplea un cilindro de 4 L abierto. Se calienta hasta 90ºC y

se deja que concluya el proceso de burbujeo y crujido; es

importante un cuidadoso control de la temperatura para evitar

que se queme el aceite, se acidifique o se rancie.

b) Empleando el mismo reactor de biodiesel (T3), se calienta hasta

60 ó 70 ºC, después dejamos sedimentar. Por diferencia de

densidades, se podrá separar manualmente por la válvula de

drenaje inferior V3.

Tabla 09

DESCRIPCION DEL PROCESO DE LABORATORIO

Proceso Materiales Descripción del Procedimiento

Pretratamiento:

Determinación

de la Acidez

Equipo para

titulación:

Bureta, soporte,

vaso pequeño,

matraz.

Pipetas de 1 ml y

10 ml.

Solución al 0.1%

Este paso es muy importante para saber qué cantidad de

catalizador es necesaria para la reacción. Se necesita un

equipamiento básico de laboratorio para medir pesos y

volúmenes exactos

Tomar 1 ml de muestra de aceite con la pipeta y

ponerlo en el matraz.

de KOH en agua

destilada (1 gr de

KOH diluido en 1

L de agua

destilada).

Fenolftaleína.

Metanol.

Muestra de aceite

Diluir con 10 ml de metanol. Mezclar bien. Si no se

diluye totalmente, calentar ligeramente.

Aplicar 5 gotas de fenolftaleína y volver a mezclar.

Llenar la bureta con solución de KOH 0.1%.

Dejar caer la solución de la bureta a la mezcla de

aceite y alcohol gota a gota hasta que el color se

torne rosado (este procedimiento se denomina

titulación).

Anotar el gasto de KOH. Llamaremos a este valor X.

Repetir la prueba un mínimo de tres veces para

asegurar que los resultados sean exactos.

Interpretación de la

prueba La cantidad 3.5g de NaOH gastado en la titulación

indica la acidez del aceite, causada por la presencia

de ácidos grasos libres, liberados cuando se fríe en

exceso. Esta es también la cantidad de catalizador

necesaria para neutralizar la acidez del aceite, la cual

se expresa de esta manera: “3.5 g de NaOH / litro de

aceite”.

Si X es menor a 2 gr NaOH/litro, entonces se hace la

transesterificación directamente. En este caso, la

cantidad de catalizador a utilizar sería de 7+X por

cada litro de aceite que se vaya a procesar.

Si X es mayor a 2 gr NaOH/litro, puede haber

problemas de formación de jabones, lo cual interfiere

en la producción de biodiesel, lo que requiere su

neutralización.

Neutralización del aceite

Se pone el aceite en un recipiente grande, de preferencia de acero inoxidable, y

nunca de aluminio, pues este se corroe de forma rápida con el KOH o el NaOH.

Por cada litro de aceite a procesar, disolver X gramos de KOH en 20 ml de agua.

Este procedimiento debe hacerse con cuidado, utilizando guantes y lentes de

protección, pues el KOH es irritante y podría quemar las manos.

Cuando la solución esté bien disuelta, esta se debe agregar lentamente y con

mucho cuidado al aceite, removiendo con constancia.

Se verá que se empiezan a formar pequeños grumos, que son jabones producidos

al reaccionar el KOH con los ácidos grasos libres.

Después de que todo esté bien mezclado, filtrar nuevamente el aceite a fin de

separar el jabón que se formó.

Por último, volver a titular el aceite para determinar si disminuyó la acidez. Si

esta es menor a 2 gr KOH/litro, se procederá a la transesterificación.

Tabla 10

DESCRIPCION DEL PROCESO DE TRATAMIENTO EN A

PRODUCCION DE BIODIESEL

Proceso Operación

Unitaria Descripción

Tratamiento

Operación del

Reactor

Transesterificación

Asegurarse de que todas las válvulas que entran al reactor

(T3) y salen de él están cerradas.

Transferir el aceite desde el tanque de almacenamiento

(T1) hasta el reactor (T3), manualmente abriendo la

válvula (T1).

Encender el sistema de calentamiento (SC) y el motor de

agitación del reactor (M1) y calentar el aceite hasta 50ºC

con agitación constante.

Usar un mínimo de 3 litros de aceite o una cantidad que

cubra por completo el sistema de calentamiento para que

este no se malogre.

Incorporar en el tanque (T2) el metóxido (catalizador con

metanol) en las proporciones calculadas con el método de

la titulación. Considerando que se utilizara el 200 mL de

etanol por cada litro de aceite neutro y seco.

Registrar las cantidades de insumos utilizados (aceite,

metanol y catalizador) cualquier otro parámetro que

afecte la reacción.

Cuando el aceite llegue a los 50ºC, se debe abrir las

válvulas que comunican el tanque de metóxido (V2) con

el reactor (T3).

Cuando se haya transferido todo el metóxido al reactor

(T3), volver a cerrar la válvula del tanque de metóxido.

Dejar la mezcla en agitación por 1.5 horas manteniendo

una temperatura constante.

Apagar los equipos y abrir la válvula (V3) para transferir

la disolucion al tanque decantador (T4) y dejar reposar

hasta el día siguiente (mínimo 6 horas). Luego del reposo,

se habrán separado dos productos: el biodiesel (arriba) y

la glicerina (abajo).

Drenar primero la glicerina abriendo las válvulas (V4).

Almacenar la glicerina en una galonera aparte. Cuando el

líquido se empiece a aclarar y hacer menos espeso, es que

ya está saliendo una mezcla de glicerina y biodiesel. En

este momento, se debe cerrar la válvula que se esté

utilizando, esperar unos segundos a que el contenido del

reactor se asiente y, luego, volver a abrirla ligeramente,

para drenar lo último que quede de glicerina.

Transferir el biodiesel al tanque de lavado (T5)

manualmente. Para esto, asegure cerrar la válvula

correspondiente a este tanque.

1.3. Control de calidad del proceso de transesterificación

Para verificar que la transesterificación se haya realizado con éxito, se deben

controlar dos puntos:

Se debe observar una separación de fases marcada de biodiesel y glicerina. Si no

hay separación, entonces no ha habido reacción. En este caso se debe evaluar cuál

es el motivo de este problema.

Observar que la prueba de lavado del biodiesel sea exitosa. La prueba de lavado

consiste en tomar una pequeña muestra de biodiesel (100 a 200 ml), ponerla en

una botella limpia de vidrio o plástico, agregar aproximadamente la misma

cantidad de agua, agitar por 10 a 15 segundos hasta que el agua y el biodiesel se

mezclen completamente, y dejar reposar por algunos segundos. Si se da una

separación rápida de ambos líquidos (30 minutos aproximadamente), significa que

el biodiesel es de buena calidad. Si se separan, pero entre ambas fases hay una

capa de espuma o jabón, se puede continuar con el lavado de todo el lote

añadiendo ácido fosfórico al agua para facilitar la separación, y se debe procurar

mejorar el proceso de transesterificación. Si el agua y el biodiesel no se separan

adecuadamente, sino que permanecen mezclados formando una emulsión lechosa,

quiere decir que el proceso de transesterificación no ha sido completo.

TABLA Nº 11

DESCRIPCION DEL POSTRATAMIENTO EN LA OBTENCION DEL

BIODIESEL

Proceso Operación

Unitaria Descripción

Postratamiento

Lavado

Se realizarán tres lavados durante los tres días posteriores a la

transesterificación. La metodología para cada lavado es la siguiente:

Agregar 1,5 litros de agua al tanque de lavado al que previamente se

ha transferido el biodiesel para 3 litros de biodiesel.

Encender el motor de agitación (M2) y dejar funcionar por lo menos

durante 3 horas.

Una vez terminado el tiempo desconectar el motor de agitación

(M2)

Dejar reposar por varias horas hasta que el agua se asiente al fondo.

Drenar el agua sucia por la válvula (V5) y desechar.

Cuando se haya drenado toda el agua de lavado, volver a echar

otros 1,5 litros de agua al tanque y conectar de nuevo el motor de

agitación (M2). En la tarde volver a desconectar.

Al siguiente día drenar el agua, volver a echar 1,5 litros de agua

limpia y conectar el motor de agitación (M2). En la tarde volver a

desconectar.

Cuando se separa el agua de lavado, en algún momento empezará a

salir una mezcla de biodiesel con agua, posiblemente en forma de

emulsión (color blanco a amarillo lechoso). Colectar esta emulsión

en un balde o recipiente aparte y dejar reposar por 2 a 3 días.

Lentamente, se separará una capa de biodiesel en la parte superior.

Recuperar este biodiesel y mezclarlo con el que se esté lavando.

Desechar el agua con el jabón restante.

Secado El secado se realizará una vez se hayan terminado los tres lavados y se

haya dejado tiempo suficiente (mínimo 4 a 6 horas) para que el agua y el

biodiesel se separen completamente.

Primero verificar que salga biodiesel y no agua, y que el biodiesel

esté relativamente transparente, no mezclado con agua. Si esto no es

así, puede deberse a dos causas:

Demasiada agua en el tanque y por lo tanto aún estamos drenando la

capa de agua en lugar de drenar la capa de biodiesel. En este caso,

utilizando la válvula (V5) para drenar un poco de agua de lavado y

descartar.

Una capa de emulsión, es decir mezcla de biodiesel con agua, que

se produce por la presencia de impurezas. Esta emulsión (líquido de

color lechoso, amarillento o blancuzco) se debe separar del

biodiesel limpio. En este caso, drenar la emulsión hasta que

empiece a salir biodiesel limpio y dejar reposar durante unos días

para que el biodiesel se vaya separando en la parte de arriba. Este

biodiesel se recupera y el resto se puede descartar.

Después de realizar el lavado, se prende el sistema de calentamiento

(SC2) y se calienta el biodiesel manteniendo una temperatura

constante de 90 ºC, evitando llegar a temperaturas mayores a 100 ºC

pues el biodiesel se degrada y acidifica. Mientras se va calentando,

hay que purgar poco a poco el secador abriendo la válvula del

tanque de secado (V5) para eliminar el agua que se vaya

acumulando en la base, con esta operación se ahorra tiempo y

energía.

El biodiesel estará totalmente seco cuando:

No se vea formación de burbujas ni se oigan crujidos del agua

hirviendo.

El líquido esté totalmente translúcido (y se pueda ver el fondo). Si

está un poco turbio, es que aún tiene agua o jabón

Filtrado Luego del secado, el biodiesel se filtra para evitar todo tipo de

impurezas.

Asegurarse de que el biodiesel no esté demasiado caliente antes del

filtrado (la temperatura no debe superar los 50 ºC).

Rotular y controlar adecuadamente la cantidad obtenida. Asimismo,

llevar el registro de la cantidad de biodiesel obtenido en cada lote.

Cálculo Matemático de los procesos:

Los aceites recuperados para efectos de producción de biodiesel, requieren de procesos u

operaciones unitarias físicas y químicas, según la fase pre tratamiento, tratamiento y post

tratamiento, en razón a la calidad de los insumo, las cuales se detallan en el siguiente

balance da materia:

a) Titulación de la calidad del Aceite Residual.

b) Proporción para la Reacción

Conclusión

1. Según encuesta realizada a una muestra representativa de domicilios y comercio de

expendio en la localidad de Abancay (domiciolios, pollerías, restaurantes y

salchipaperías), se obtuvo que el consumo promedio de aceites comestibles es 42

789.66 litros; del cual, según encuesta, el 50% es vertido a las redes de alcantarilla.

2. El volumen de RAUC (Residuos de Aceites Utilizados de Cocina) vertidos a la

alcantarilla es de 21 394.83 litros por mes, en razón al volumen promedio de aguas

del río Mariño 331’776 000, presenta una grado de contaminación del 6 al 60% del

volumen total, considerándose una fuente importante de contaminación.

3. Una de las alternativas eficientes para el tratamiento de Aceites Residuales de

Cocina, es la implementación de un sistema de aprovechamiento y fabricación de

biodiesel, por las oportunidades ambientales que ofrece, por su alta

biodegradabilidad y baja toxicidad para el medio; así como los beneficios

económicos y sociales que muestra.

4. El combustible obtenido a partir de aceites residuales de cocina ….

FOTOGRAFÍAS

Proceso de Construcción del Sistema de Producción de Biodiesel a partir de Aceites Residuales

de Cocina.

Tanque Nº 01 Contiene el Aceite Residual Pre tratado

Tanque Nº 02, contiene el Metóxido

Tanque Reactor, contiene la turbina de Agitación, la Resistencia y el Termómetro

digital

Depósito y tanque de lavado de Biodiesel

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