Proceso de obtención de Biodiesel a partir de cereales oleaginosas

Grupo: Aguirre, Andrade, León, Mancero, Ruiz

Docente: Ing. Corina Mosquera

Materia: tec. De cereales

Objetivos:

Conocer el proceso de Transesterificación para la obtención de biodiesel.

Conocer el impacto beneficioso que tiene hacia el medio ambiente.

Conocer el proceso de obtención de Biodiesel a partir de semillas de soya.

1 Introducción

Los aceites vegetales utilizados en la producción de biodiesel se obtienen por procedimientos convencionales a partir de plantas oleaginosas que precisan una preparación consistente en un desengomado y filtración previos. Las semillas son prensadas mecánicamente separándose el aceite y la torta. Normalmente se somete a las semillas a un calentamiento previo y a la acción de un solvente, con lo que se logran rendimientos de extracción de aceite cercanos al 100%. La torta, que se obtiene como residuo del prensado, tiene un alto contenido en proteína y se comercializa para alimentación animal, ayudando a disminuir los costes que el proceso de precio final del aceite.

Estos aceites son tratados para transformarlos químicamente mediante un proceso de transesterificacion, capaz de mejorar substancialmente las características como carburante de los aceites vegetales.

Además la obtención de biodiesel a partir de plantas oleaginosas (comestibles y no comestibles) está limitada por varios inconvenientes tales como los largos periodos de producción (meses o años) inherentes a la tecnología agrícola, el rendimiento lipídico restringido (menor al 5% del peso seco total) y la dependencia a las condiciones climáticas, la ubicación geográfica, la fertilidad de los suelos y la variedad cultivada; no obstante, el principal obstáculo es la extensa superficie de cultivo requerida y el enorme volumen de agua necesario para el riego. La sustentabilidad de la industria del biodiesel requiere de materias primas alternas que permitan operar continuamente y superar las limitaciones señaladas; una alternativa prometedora es la obtención de aceites a partir de cultivos de microalgas

Biocombustibles (Biodiesel)

características

Combustible limpio.

Es biodegradable.

No tóxico.

Alto índice de lubricidad.

Libre de azufre y aromáticos.

Materias Primas

El biodiesel puede producirse a partir de una gran variedad de cultivos oleaginosos, de grasas animales y de aceites y grasas recicladas. Entre algunas semillas que se emplean como insumo para la obtención de este biocombustible son: la semilla de colza, soya, jatropha, girasol, y cártamo. También se emplea sebo de animal y en otros casos aceite reciclado.

El biodiesel

Definicion: Es un combustible compuesto de ésteres monoalquílicos de ácidos grasos de cadena larga derivados de lípidos renovables, como aceites vegetales; empleado en motores de ignición y compresión, y además en calderas de calefacción.

El término bio- hace referencia a su naturaleza renovable y biológica en contraste con el combustible diesel tradicional derivado del petróleo; por su parte, diesel alude a su uso en motores de este tipo. El biodiesel sustituye como combustible limpio y renovable a los derivados del petróleo, concretamente al diesel y lo hace con ventaja ecológica ya que reduce las emisiones de gases que provocan el efecto invernadero. Así, por ejemplo, el uso de una tonelada de biodiesel, evita la producción de 2.5 toneladas de dióxido de carbono (CO2) y sobre todo elimina, si se usa el biodiesel sólo en los motores, las emisiones de azufre (SO2) del diesel, evitando las lluvias ácidas.

Además, lo que es fundamental: es un combustible renovable y no finito como los hidrocarburos.

Se emplea puro (B100% biodiesel) o mezclado con diesel petróleo en proporciones de 5% (B5) a 20% (B20). Por otro lado puede usarse en calderas u hornos de calefacción diseñados para utilizar los aceites de petróleo.

Ventajas del uso de Biodiesel

Reducción de emisiones contaminantes:

–SO2en un 100%.

–CO entre 10 a 80%.

–HC cancerígenos: fenantrén, benzofluorantrén, benzopirenos.

–Partículas (hollín).

Reduce emisiones de CO2provenientes de combustibles fósiles y puede ayudar a mitigar el problema del cambio climático.

No genera malos olores.

Altamente biodegradable en el agua.

Baja toxicidad.

Producción de Biodiesel

El proceso de producción debiodiesel

La obtención del biodiesel se basa en la reacción con metanol o etanol en presencia de un catalizador (transesterificación) de las moléculas de triglicéridos para producir ésteres. De esta manera se consigue que las moléculas grandes y ramificadas iniciales, de elevada viscosidad y alta proporción de carbono, se transformen en otras de cadena lineal, pequeñas, con menor viscosidad y porcentaje de carbono y de características físico-químicas y energéticas similares al gasóleo. Generando el ester etílico o metílico, y como subproducto el glicerol.

Las dos etapas necesarias para la obtención de biodiesel a partir de aceites vegetales, son:1. La conversión de la materia prima en aceite vegetal2. Su transformación química en éster.

Fundamento químico

Transesterificación

La reacción de transesterificación con alcohol consiste en reacciones reversibles consecutivas. El primer paso es la conversión de triglicéridos a diglicéridos, mientras es seguido por la conversión de diglicéridos a monoglicéridos y de monoglicéridos a glicerol produciendo una molécula de metil éster de cada glicérido por paso.

Especialmente el metanol es el alcohol de mayor uso, por ser el de menor costo en comparación a los alcoholes empleados para este proceso, como el etanol e isopropanol.

La reacción es reversible, por lo cual se utiliza exceso de alcohol para desplazar el equilibrio hacia la producción de ésteres. La reacción estequiométrica requiere 1 mol de un triglicérido y 3 moles de alcohol; sin embargo, se usa alcohol en exceso para aumentar la producción de ésteres alquílicos y permitirles separar el glicerol de la fase formada. Los aceites vegetales pueden ser transesterificados calentándolos con un gran exceso de metanol anhidro y catalizador.

La reacción de biodiesel requiere un catalizador, puede ser catalizada por bases, ácidos o enzimas; usualmente se utiliza una base fuerte. Pero existen dos clases de catalizadores que podemos considerar para la reacción. La cual procede bien con catalizadores homogéneos como el hidróxido de potasio e hidróxido de sodio y acido sulfúrico o catalizadores heterogéneos como óxidos metálicos o carbonatos. El hidróxido de sodio es muy bien aceptado y extensamente usado.

Los tipos de transesterificacion son:

Transesterificación con catalizador ácido. Transesterificación con catalizador alcalino. Transesterificación enzimática.

Fundamento químico El primer paso es la conversión de triglicéridos a diglicéridos, mientras es seguido por la

conversión de diglicéridos a monoglicéridos y de monoglicéridos a glicerol produciendo una molécula de metil éster de cada glicérido por paso.

se usa alcohol en exceso para aumentar la producción de ésteres alquílicos y permitirles separar el glicerol de la fase formada. Los aceites vegetales pueden ser transesterificados calentándolos con un gran exceso de metanol anhidro y catalizador.

Variables que afectan la reacción de Transesterificación

Las variables más importantes que afectan el rendimiento del éster de metilo durante la reacción de transesterificación son:

Presencia de ácidos grasos libres (su utilización debe ser -3%)

Contenido de agua (el exceso de agua provoca que se forme jabones)

Relación molar de alcohol/aceite

Tipo de alcohol

El catalizador

Temperatura de reacción

Tiempo de reacción

Intensidad de mezcla.

Pureza de los reactivos.

Diagrama de Flujo del proceso de Biodiesel a partir de semillas de Soya

Bibliografía

  HAAS, M.e.a., A process model to estimate biodiesel production costs.

BIORESOURCE TECNOLOGY, 2006. 97: p. 671-678. AGEJAS DOMÍNGUEZ, LUIS ÁNGEL. Biocombustibles. Madrid: Ministerio

de Agricultura, Pesca y Alimentación, 1996. CASTRO GIL, M. & SÁNCHEZ NARANJO. Biocombustibles. Sevilla:

Progensa, 1997.