“Producción de Biodiesel a Escala de Laboratorio”

Curso: Energías Renovables

Profesora: Ing. Judith Ramirez

Grupo: “E”

Especialidad: Ingeniería Ambiental

Integrantes:

Arcayo Palacios, Giancarlos

Bellota Aguilar, Elizabeth Claudia

Flores Calderón, Elvis Hedim

Rodríguez Rodriguez , Junior Alexander

Peralta Espinoza, Giancarlo

2013-II

ÍNDICE

I. INTRODUCCIÓN..........................................................................................................................3

II. DEFINICIONES.............................................................................................................................4

III. DISCUSION.................................................................................................................................5

IV. DIAGRAMAS (METODOLOGIA)..................................................................................................6

V. PLANTA PILOTO DE LA UNALM...................................................................................................7

VI. RESULTADOS Y DISCUSION.....................................................................................................8

VII. CONCLUSIONES......................................................................................................................9

VIII. REFERENCIAS........................................................................................................................10

I. INTRODUCCIÓN

II. DEFINICIONES

III. DISCUSION SEGURIDAD ALIMENTARIA Y BIOCOMBUSTIBLES:

A menudo se cree que el producir biocombustibles generaría una amenaza contra la producción de alimentos de consumo básico, de algún modo esto es cierto pero no de manera general como se trata de mal informar. La producción de biocombustibles es verdad que implica la utilización de aproximadamente 1% de la tierra de producción agrícola a nivel mundial, que esto llevaría ejercer una presión hacia las tierras que se usan para la producción de alimentos de consumo humano, aunque esto traería beneficio para personas que invierten su dinero en el sector de agricultura, ya que hay personas que usan sus tierras para otras actividades como el pastoreo, e ignoran el potencial que tienen y la oportunidad para producir cultivos como el aceite de palma y caña de azúcar para la producción de biocombustibles, incluso se sabe que las zonas tropicales tienen mayor rendimiento energético por hectárea de las materias básicas, lo que les daría ventaja con otros lugares que realizarían la misma producción.

Los biocombustibles hoy en día más importantes son el etanol y el biodiesel. Se sabe que la producción mundial de etanol proviene de la caña de azúcar de Brasil y menor escala del maíz producido en EE.UU. El avance del consumo de etanol como alternativa energética se ve reflejado en que 10% de la energía mundial en estas últimas décadas es de etanol. Todo esto reflejo del aumento de los precios tanto del petróleo como el del gas que aunque en ya menor escala son nuestras principales fuentes de energías convencionales no renovales, por lo cual la bioenergía es una alternativa muy competitiva en el mercado mundial tanto en la energía, calefacción y en el transporte. Lo que propone la expansión de los biocombustibles es la seguridad energética que se ve en peligro por la escasez de fuentes de energías, una alternativa de lucha contra el cambio climático.

Se sabe que el mercado energético y el de agricultura están muy relacionados, pues es de conocimiento que en la agricultura produce y consume energía. Los mercados son mucho más grandes que los mercados agrícolas, un cambio en el mercado energético produciría más implicancias negativas en la agricultura, que en caso se de lo contrario. Un claro ejemplo es la subida del precio de petróleo, que provoco la subida de precios en alimentos que consumen grandes cantidades de energía para su producción, como los fertilizantes y los distintos tipos de mecanización. Y es claro también que producir biocombustibles afectara los precios de algunas materias básicas como en es el caso del maíz y de las semillas oleaginosas que se han doblado en los últimos años. Pero este efecto podría darse de manera indirecta, ya que por la globalización los mercados se han integrado, y un aumento en los precios de los mercados internacionales afecta a los mercados nacionales, cuando el centro del problema no ha sido en su país, por eso se dice que la producción de biocombustible en un país determinado tendrá implicancias negativas para la seguridad alimentaria de otros países.

En esta figura observamos los impactos que causa la producción de biocombustibles, tanto en el sector social, económico y ambiental.

FUENTE: CEPAL- NACIONES UNIDAS

VIABILIDAD Y SOSTENIBILIDAD:

Lograr que sea 100% viable y sostenible los biocombustibles es algo que no se podría lograr, o al menos hasta ahora no se podría decir a ciencia cierta. Lo que se busca más que todo es mejorar su sostenibilidad, que tenga menos efectos negativos en todos los sectores involucrados en su producción desde la obtención de la materia prima hasta la distribución del producto final. Actualmente existen alternativas que podrían ayudar a disminuir el impacto negativo y que por motivos como inversiones para su mejora no es la adecuada no se viene dando, como dije antes aplicarlas ayudaría a disminuir pero no a eliminar el daño, de cualquier modo vivir en un mundo con combustibles que tanto daño causan al medio ambiente y no tomar alternativas que mejoran el estilo de vida mundial es un error.

La tecnología creemos que tendrá que ver mucho en la mejora de la sostenibilidad en el uso y producción de biocombustibles, del simple hecho de mejorar los rendimientos de los cultivos, mejorar la productividad, obtener una mayor producción de biomasa por hectárea, que cultivos tengan mayor cantidad de carbohidratos o que tengan mayor contenido de aceite por dar un ejemplo. De esta manera se produce biocombustibles de primera generación que son importantes para disminuir el impacto que los combustibles convencionales como el petróleo tanto daño causan al medio ambiente, pero existe una manera más eco-eficiente de lograr mitigar este impacto que es la de producir biocombustibles de segunda generación, y es aquí donde entra la biotecnología que podrían ayudar lograr esta producción desarrollando microorganismos y enzimas eficientes en la transformación de la celulosa en azucares que pueden fermentar en biocombustibles, todo esto no es muy comercial por decirlo debido a su elevado costo, pero la materia base podemos encontrar en cualquier planta, ya que como se sabe todas las plantas contienen celulosa.

Otra forma de hacer sostenible la producción de biocombustibles, es usar áreas baldías y contribuir en esas zonas el desarrollo de cultivos energéticos. Esto no causaría que tierras que ya vienen usando para la producción de alimentos de consumo humano se vea afectada, es cierto que de todas maneras se usarían otros recursos como agua, fertilizantes y mecanización, pero como dijimos en un inicio vivimos en tiempos en la que se buscan soluciones para poder disminuir el impacto al medio ambiente nuestro actual modo de vida, por ello somos de la solución por escalas, buscar y aplicar soluciones que no son completas del todo pero de algún modo nos ayudan a mejorar la relación tan deteriorada de la naturaleza con el medio ambiente, tratar de disminuir las consecuencias creemos que vendría ser en la actualidad un solución temporal hasta encontrar alguna permanente.

Es esta figura se observa la cadena de valor del bioetanol, desde su producción hasta su ultimo destino.

FUENTE: SGS

IV. DIAGRAMAS (METODOLOGIA)

1. Proceso de obtención de biodiesel a pequeña escala

PRETRATAMIENTO ACEITE (de ser necesario)

ENTRADA: Aceite usado

PRODUCTO: Biodiesel y glicerol

ESTERIFICACIONDECANTACION

CENTRIFUGACIONACEITE

SECADOACEITE

TRANSESTERIFICACION GLICEROL

BIODIESEL

PURIFICACION GLICERINA

GLICERINA PURA

LAVADOy

SECADO

BIODIESEL

CATALIZADOR

METANOL

ACEITE

2. Proceso de obtención de biodiesel a gran escala

ENTRADA: Residuos, sebo, aceite usado

PRODUCTO: Alimento para ganado, biodiesel, fertilizante, glicerina

3. Señale cuales son las diferencias en la cadena de valor

El elemento de entrada en la elaboración de biodiesel a pequeña escala es únicamente aceite usado, es el más fácil de obtener y generalmente no requiere un pre tratamiento

Los elementos de entrada en la cadena de elaboración de biodiesel a gran escala son diversos productos: Palma de aceite, pepas, sebo animal, aceite usado, etc. dado que a gran escala se dispone de mayores maquinarias e inversión para usar grandes cantidades, se usara lo mayor posible para obtener lo mayor posible

Los productos de la elaboración de biodiesel a pequeña escala, es el biodiesel en si y glicerol (sub producto menos importante)

Los productos de la elaboración de biodiesel a gran escala además del biodiesel en si, están: alimento para ganado, fertilizante y glicerina.

En la elaboración de biodiesel a gran escala requiere catalizador en más de una etapa del proceso, además de más de un reactor.

En la cadena de valor del biodiesel a pequeña escala, el catalizador ingresa en solo una etapa del proceso.

En la cadena a gran escala, existe proceso de refinación, en la cadena de pequeña escala no existe refinación

La diferencia que determina la escala, es el volumen de entrada y de salida que se genera.

V. PLANTA PILOTO DE LA UNALM

VI. RESULTADOS Y DISCUSION

Materia Prima

Proceso Insumos(Reactivos)

ReaccionesProducidas

Cálculos

Aceite usado Determinación de acidez

Aceite reciclado Solución de

KOH a 0.1N Alcohol etílico Fenolftaleina

Reacciones ácido - base

IA aceite = 0.95

Transesterificación Aceite reciclado Alcohol metílico Soda caustica Agua destilada

Reacciones de transesterificación

Cantidad de biodiesel: 158.1 gRendimiento: 77.8%

Grasa o sebo Determinación de acidez

Grasa reciclada Solución de

KOH a 0.1N Alcohol etílico Fenolftaleina

Reacciones ácido - base

IA aceite

Transesterificación Grasa reciclado Alcohol metílico Soda caustica Agua destilada

Reacciones de transesterificación

Cantidad de biodieselRendimiento

El índice de acidez es particularmente importante que se encuentre en un rango de 0-4 para el proceso de producción de biodiesel (transesterificación), ya que de lo contrario los ácidos grasos libres reaccionarían con el catalizador de la transesterificación (NaOH ó KOH) formando jabones (saponificación), lo cual llevaría a un menor rendimiento en la producción de biodiesel. La saponificación no sólo consume el catalizador necesario para la transesterificación, sino que además los jabones producidos promueven la formación de emulsiones que dificultan la purificación de biodiesel. En nuestro caso el IA del aceite es

Cantidad de aceite a pesar (g) 203gVolumen de Metanol (g) 40.5gPeso de catalizador (g) 2 gAcidez del aceite (mg/g aceite)

0.95

Temperatura del proceso 55°CTiempo de agitación 2 horasCantidad de glicerina (g) 44.9 gCantidad de biodiesel 158.1 gRendimiento (%) 77.8%

de 0.95, encontrándonos dentro del rango, por lo que no tuvimos problemas de saponificación.

Para el proceso de transesterificación usamos metanol, debido a que el KOH se disuelve más fácilmente en él que en etanol. Además la etanólisis forma emulsiones que son más estables y hacen más compleja la separación y purificación de los ésteres. En cambio las emulsiones en la metanólisis son rápidas y fácilmente descompuestas para formar una capa inferior rica en glicerol y una capa superior rica en metílesteres. Además el metanol que se encuentra asociado con la glicerina puede ser recuperado.

En este proceso también se usó un catalizador (KOH o NaOH), en nuestro caso usamos el KOH. La ventaja del KOH es que la glicerina que queda del proceso es mucho menos tóxica que cuando se utiliza NaOH. En este caso, es posible procesarla glicerina para producir un fertilizante artificial. El KOH tiene también la ventaja de que se disuelve mucho mejor en metano.

La realización de la mezcla durante el proceso de transesterificación se hizo a una temperatura entre 50-55°C, esto se debe a que el punto de ebullición del metanol es a 60°C, por ello se realiza a una temperatura menor de 60°C sino el metanol se evaporaría.

Rendimiento debe de estar en un rango de 80 – 95% dependiendo del índice de acidez del aceite; el rendimiento que nosotros obtuvimos fue de 77.8%, a pesar de que nuestro índice de acidez (0.95) fue bajo. Esto pudo haberse debido a que la separación dl biodiesel y la glicerina no se hizo mediante el embudo de decantación, además que tampoco no se hizo los lavados con el agua destilada; sino que en nuestro, por falta de tiempo, simplemente el biodiesel fue traspasado de un vaso Beacker a otro.

VII. CONCLUSIONES

El biodiesel es un biocombustible sintético líquido que se obtiene a partir de lípidos naturales como aceites vegetales o grasas animales, nuevas o usadas.

El índice de acidez fue de 0.95, encontrándose dentro del rango adecuado (0-4). Como producto principal, se obtuvo 158.1 g de biodiesel, a partir de 203 g de aceite

reciclado. Como subproducto del proceso se produjo 44.9 g de glicerina. La tecnología creemos que tendrá que ver mucho en la mejora de la sostenibilidad en el

uso y producción de biocombustibles, también el uso de áreas baldías en las que se instalarían las zonas de cultivos energéticos; además por otro lado promover el uso aceites y grasas recicladas para la producción de biocombustibles.

VIII. REFERENCIAS

Opciones para la producción de biodiesel a pequeña escala para autoabastecimiento energético en comunidades aisladas de la amazonia. Javier Coello, Fernando Acosta y Jean Velasquez. Disponible en: http://www.hedon.info/docs/BP56_JC_Biocombusrtibles_Esp.pdf

Avances en la evaluación de la eficiencia energética del proceso de producción de biodiesel para distintas escalas. Huerga L., Donato L. Instituto de Ingeniería Rural – Centro de Investigación de Agroindustria. Buenos Aires. Argentina.

INTERNATIONAL FOOD POLICYRESEARCH INSTITUTE.2009.<< www.ifpri.org>> EUROPABIO. Asebio.2006.<<

www.europabio.org/Biofuels/Biofuels_about.htm>> FAO. Conferencia De Alto Nivel Sobre La Seguridad Alimentaria Mundial: Los Desafíos

Del Cambio Climático Y La Bioenergía.2008.

Estudio y obtención de biodiesel a partir de residuos grasos de origen bovino. Andrea Vivas Castaño. Universidad Tecnológica de Pereira. Disponible en:< http://repositorio.utp.edu.co/dspace/bitstream/11059/2038/1/6626V856.pdf>

Proceso para la producción de biodiesel. Ing. Rodolfo J. Larosa. Disponible en:< http://www.inia.org.uy/gras/cc_cg/biocombustibles/r_larosa_prod_biodiesel.pdf>