Sintesis Refinacion Biodiesel

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Escuela de Bioqumica y Farmacia Qumica de Alimentos

Anlisis Orgnico Funcional

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE CIENCIAS QUMICAS

Sntesis y Refinacin de biodiesel y glicerina obtenidos a partir de grasa vegetal

Quito DM, Marzo 2007 William Calero Cceres Erika ChicaizaWilson ChicaizaDavid Vizuete

2do Qumica de Alimentos A

ndicePginas

Proceso para la produccin de Biodiesel Objetivos del Proyecto Introduccin Mecanismo de Reaccin Produccin de Biodiesel Reactivos Materiales Procedimiento Bibliografa de la tcnica

1 1 1 2 3 3 3 3 10

Procedimiento experimental Primera Parte: Valoracin de la acidez de la materia grasa Segunda Parte: Purificacin del metanol Tercera Parte: Preparacin del metxido de sodio Cuarta Parte: Transesterificacin de los steres metlicos y glicerina Quinta Parte: Separacin del biodiesel y purificacin de la glicerina Sexta Parte: Lavado del biodiesel 11 12 13 14 15 15

Rendimiento Experimental Conclusiones del Rendimiento Anlisis Ensayo de estabilidad oxidativa Ensayo de componentes del biodiesel luego del lavado Ventajas del biodiesel Discusiones y Recomendaciones Conclusiones Generales Comentario Bibliografa Anexos

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Proceso para la produccin de BIODIESEL (metilester o esteres metlicos de cidos grasos) Refinacin de glicerina

Objetivos del Proyecto

1. Transesterificar materias grasas vegetales para la obtencin de biodiesel (metilester o esteres metlicos de cidos grasos).

2. Refinar la glicerina obtenida como subproducto de la produccin de biodiesel.

3. Comprobar analticamente la pureza de los productos obtenidos mediante mtodos cromatogrficos e instrumentales.

BIODIESEL

Introduccin:

El Biodiesel es un combustible sustituto del gas-oil para motores diesel, el cual puede ser producido partiendo de materias primas agrcolas (aceites vegetales y/o grasas animales), aceites o grasas de fritura usados 1 y metanol o etanol (estos tambin puede ser obtenidos a partir de productos agrcolas) 2 3 .

El biodiesel posee las mismas propiedades del combustible diesel empleado como combustible para automviles, camiones, mnibus y puede ser mezclado en cualquier proporcin con el diesel obtenido de la refinacin del petrleo.

No es necesario efectuar ninguna modificacin en los motores para poder emplear este combustible. Importantes fabricantes de vehculos europeos efectuaron pruebas con resultados satisfactorios en automviles, camiones y mnibus.

1 2 3

Quimica Nova, Costa, Rossi 24(4) 2000 Chemical Engineering 100, 2, Feb 1993 La Chimica Verde Italo Pasquon Luciano Zanderighi Hoepli Milano 1987

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Mecanismo de la reaccin de transesterificacin 4

4

Schuchardt, U., Sercheli, R. & Vargas, R.M.., (1998). Transesterification of Vegetable Oils. J. Braz.

Chem Soc. Vol. 9 N 1

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PRODUCCIN DE BIODIESEL:

Reactivos 1. Aceite de cocina usado o nuevo 2. Metanol 99% mnimo 3. Hidrxido de sodio p.a. 4. Alcohol isoproplico 99% mnimo 5. Agua destilada 6. Solucin de fenolftalena 7. cido actico o vinagre Materiales 1. 2 vasos de precipitacin de 1000 mL 2. 3 matraces Erlenmeyer de 1000 mL 3. Embudos de separacin 4. Equipo de destilacin 5. Termmetro 6. Bureta 7. Probeta 8. Pipetas de varias escalas 9. Agitadores mecnicos o taladro con mezclador de pintura 10. 2 Frascos de polietileno de 1000 mL y 1 de 250 mL 11. Cocineta Procedimiento 1. Filtra el aceite para quitarle los restos slidos. 2. Calintalo para quitarle el agua 3. Efectuar la valoracin segn la cantidad de biodiesel a obtener 4. Preparar el metxido de sodio. 5. Calentar el aceite, y verter dentro el metxido mientras se agita 6. Deja que sedimente, separar la glicerina. 7. Lavar y secar el producto final. 8. Comprobar su calidad.

Este proceso se llama transesterificacin, y es similar a la saponificacin. En esta reaccin las cadenas de ester, tambin llamadas lpidos, se separan de la glicerina y se unen al sodio para

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formar jabn. Uno de sus extremos es atrado por molculas polares como el agua, y el otro es atrado por molculas apolares como el aceite. Esa es la caracterstica que hace tiles a los jabones.

En la transesterificacin la hidrxido de sodio y el metanol se unen para formar metxido de sodio (Na+ CH3O-). Cuando se mezcla el metxido con aceite, rompe las uniones de la molcula de aceite, liberando glicerina y cidos grasos. Estos ltimos se unen al metanol formando biodiesel, y un poco de jabn a veces. Si se utiliza metanol el producto final se llama metilster, y si se utiliza etanol se llama etilster. 1. Filtrado Filtrar el aceite para quitarle los restos de comida. Pueda que tenga que calentarlo hasta 35 C (95 F), aproximadamente, para que est ms fluido y pase bien por el filtro. Puede usar un pao o un filtro de caf. 2. Quitar el agua Mucha gente calienta el aceite para quitarle el agua. El aceite que ha sido utilizado para cocinar suele contener agua, que ralentiza la reaccin y favorece la saponificacin. Cuanta menos agua, mejor. As es como lo hacen. Hay que calentar hasta 100 C (212 F) y mantener la temperatura mientras el agua se evapora. Agita constantemente para evitar que se formen burbujas de vapor, que luego explotan salpicando aceite caliente. Tambin puedes drenar el agua segn se va hundiendo hasta el fondo; despus puedes recuperar el aceite que se haya ido con el agua.

Cuando empiece a salir menos vapor aumenta la temperatura hasta 130 C (265 F) y mantenla durante diez minutos. Luego deja de calentar y espera a que se enfre. 3. Valoracin Para saber cuanto hidrxido de sodio es necesaria, hay que medir la acidez del aceite con un mtodo que se llama valoracin. Es la parte ms importante y ms difcil del proceso. La valoracin debe ser lo ms exacta posible.

Preparar una disolucin de un gramo de hidrxido de sodio en un litro de agua destilada asegurndote de que queda totalmente disuelta. Esta muestra sirve como valor de referencia en

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la valoracin. Es importante que esta disolucin no se contamine porque ser utilizada en muchas valoraciones.

Mezclar en un recipiente pequeo 10 ml de alcohol isoproplico con 1 ml del aceite (asegurar de que es exactamente 1 ml). Coger la muestra de aceite despus de haberlo calentado y agitado.

Aade dos gotas de fenolftalena, que es un indicador cido-base incoloro en presencia de cidos, y rojo en presencia de bases.

Con un cuentagotas graduado (que permita medir dcimas de mililitro), o algn otro instrumento calibrado, poner en la disolucin de aceite/isoproplico/fenolftalena gotas de la solucin de hidrxido de sodio. Cada gota debe tener dos dcimas de ml, medidas con mucha exactitud.

Despus de cada gota agita vigorosamente la disolucin. En climas fros puede que el aceite se espese y tengas que hacer la valoracin dentro de casa. Si todo sale bien la disolucin se volver magenta (rosa) y mantendr ese color durante diez segundos. El magenta indica un pH de entre 8 y 9 (mira la fotografa de la columna izquierda de esta pgina, "Color de la muestra cuando el pH es correcto"). Es importante que heches la cantidad exacta para alcanzar ese pH, no pongas ms gotas de las necesarias! El objetivo de la valoracin es averiguar el nmero de ml de solucin de hidrxido de sodio necesarios para alcanzar un pH de entre 8 y 9.

Es recomendable hacer la valoracin ms de una vez para comprobar que la medida sea correcta. Dependiendo del tipo de aceite, de la temperatura que alcanz en la freidora, de los alimentos que fueron cocinados en l y del tiempo de uso, la cantidad de disolucin de hidrxido de sodio necesaria en la valoracin suele ser de entre 1,5 y 3 ml. Tambin sirven el papel tornasol y los medidores de pH digitales en sustitucin de la fenolftalena. Si pruebas con aceite de cocina sin usar, necesitar mucha menos hidrxido de sodio para alcanzar el pH 8-9.

El clculo El siguiente paso es calcular la cantidad de hidrxido de sodio necesaria para la reaccin. Multiplica el nmero de ml medidos en la valoracin por el nmero de litros de aceite que vas a convertir en biodiesel.

En el clculo hay que incluir algo ms. Cada litro de aceite que NO ha sido cocinado (aceite nuevo) necesita 3,5 gr de hidrxido de sodio para la reaccin. Por eso hay que sumar 3,5 gr de hidrxido

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de sodio por cada litro de aceite cocinado que se vaya a transesterificar.

Por ejemplo: en la valoracin fueron necesarios 2,4 ml para alcanzar el pH 8-9 y vas a usar 150 litros de aceite.

2,4 g hidrxido de sodio x 150 L aceite = 360 g hidrxido de sodio 3,5 g hidrxido de sodio x 150 L aceite = 525 g hidrxido de sodio 360 g + 525 g = 885 gramos de hidrxido de sodio

Otro ejemplo: si el resultado de la valoracin hubiera sido de 1,8 ml la cantidad final de hidrxido de sodio habra sido de 795 gramos.

Normalmente hacen falta entre seis y siete gramos de hidrxido de sodio por cada litro de aceite.

Lotes de prueba Las primeras veces que hagas esto, y tambin cuando vayas a procesar grandes cantidades de aceite, debes hacer pequeas pruebas de un litro con una batidora de cocina. Es un mtodo que funciona bien, y no hace falta calentar mucho el aceite, slo lo suficiente para poder batirlo bien.

Empieza mezclando el hidrxido de sodio y el metanol con la batidora. La batidora y los dems utensilios deben estar secos. Cuando se forma el metxido el recipiente se calienta un poco. Sigue batiendo hasta que la hidrxido de sodio est totalmente disuelta.

Despus de preparar el metxido de sodio aade un litro de aceite. Asegrate de que los pesos y los volmenes son precisos. Si no ests seguro de que el resultado de la valoracin sea correcto puedes poner 6 - 6,25 g de hidrxido de sodio por litro de aceite usado, 3,5 g/l para el aceite nuevo. En estas pruebas hay que ba