UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA

FACULTAD DE INGENIERA AMBIENTAL

LABORATORIO N9: FABRICACIN DE BIODISEL INTEGRANTES : -MALDONADO ZAPATA, DAVID 20112175A -BECERRA-PACHAS, GONZALO 20112169A - CORDOVA GUILLEN, CRISTHOPER 20101409F Curso: QUIMICA II PROFESOR : ING. CESAR AUGUSTO MASGO SOTO

LIMA PER

2014-II

Objetivo:

Conocer el proceso de esterificacin y trans-esterificacin. Conocer la importancia de la pureza del alcohol metlico en la preparacin del

biodiesel. Obtener en la parte superior el biodiesel, mientras en la parte inferior la glicerina. Recordar el proceso de decantacin.

1) Fundamento Terico:

El biodisel es un biocombustible lquido que se obtiene a

partir de lpidos naturales como aceites vegetales

o grasas animales, con o sin uso previo,1mediante procesos

industriales de esterificacin y transesterificacin, y que se

aplica en la preparacin de sustitutos totales o parciales

del petrodisel ogasleo obtenido del petrleo.

El biodisel puede mezclarse con gasleo procedente

del refino del petrleo en diferentes cantidades. Se utilizan

notaciones abreviadas segn elporcentaje por volumen de biodisel en la mezcla: B100 en

caso de utilizar slo biodisel, u otras notaciones como B5, B15, B30 o B50, donde la

numeracin indica el porcentaje por volumen de biodisel en la mezcla.

El aceite vegetal, cuyas propiedades para la impulsin de motores se conocen desde la

invencin del motor disel gracias a los trabajos de Rudolf Diesel, ya se destinaba a la

combustin en motores de ciclo disel convencionales o adaptados. A principios del siglo XXI,

en el contexto de bsqueda de nuevas fuentes de energa, se impuls su desarrollo para su

utilizacin en automviles como combustible alternativo a los derivados del petrleo.

El biodisel descompone el caucho natural, por lo que es necesario sustituir ste

por elastmeros sintticos en caso de utilizar mezclas de combustible con alto contenido de

biodisel.

El impacto ambiental y las consecuencias sociales de su previsible produccin y

comercializacin masiva, especialmente en los pases en vas de desarrollo o

del Tercer y Cuarto mundo generan un aumento de la deforestacin de bosques nativos, la

expansin indiscriminada de la frontera agrcola, el desplazamiento de cultivos alimentarios y

para la ganadera, la destruccin del ecosistema y la biodiversidad, y el desplazamiento de los

trabajadores rurales.

Se ha propuesto en los ltimos tiempos denominarlo agrodisel ya que el prefijo bio- a

menudo es asociado errneamente con algo ecolgico y respetuoso con el medio ambiente.

Sin embargo, algunas marcas de productos del petrleo ya denominan agrodisel al gasleo

agrcola o gasleo B, empleado en maquinaria agrcola.

Procesos industriales

En la actualidad existen diversos procesos industriales mediante los cuales se pueden obtener biodisel. Los ms importantes son los siguientes:

1. Proceso base-base, mediante el cual se utiliza como catalizador un hidrxido. Este hidrxido puede ser hidrxido de sodio (sosa custica) o hidrxido de potasio (potasa custica).

2. Proceso cido-base. Este proceso consiste en hacer primero una esterificacin cida y luego seguir el proceso normal (base-base). Se usa generalmente para aceites con alto ndice de acidez.

3. Procesos supercrticos. En este proceso ya no es necesario la presencia de catalizador, simplemente se hacen a presiones elevadas en las que el aceite y el alcohol reaccionan sin necesidad de que un agente externo, como el hidrxido, acte en la reaccin.

4. Procesos enzimticos. En la actualidad se estn investigando algunas enzimas que puedan servir como aceleradores de la reaccin aceite-alcohol. Este proceso no se usa en la actualidad debido a su alto coste, el cual impide que se produzca biodisel en grandes cantidades.

5. Mtodo de reaccin ultrasnica. En el mtodo reaccin ultrasnica, las ondas ultrasnicas causan que la mezcla produzca y colapse burbujas constantemente. Esta cavitacin proporciona simultneamente la mezcla y el calor necesarios para llevar a cabo el proceso de transesterificacin. As, utilizando un reactor ultrasnico para la produccin del biodisel, se reduce drsticamente el tiempo, la temperatura y la energa necesarias para la reaccin. Y no slo reduce el tiempo de proceso sino tambin de separacin.2 De ah que el proceso de transesterificacin puede correr en lnea en lugar de utilizar el lento mtodo de procesamiento por lotes. Los dispositivos ultrasnicos de escala industrial permiten el procesamiento de varios miles de barriles por da. Especialmente durante el ltimo ao el uso del equipo ultrasnico aumentaba significativamente a causa de sus ventajas econmicas.

Mtodos de produccin

Proceso por lotes

Preparacin: se debe tener precaucin con la cantidad de agua y AGL presentes en el lpido (aceite o grasa). Si los niveles son muy altos, puede ocurrir una saponificacin y obtener jabn.

El catalizador es disuelto en el alcohol usando un mezclador comn. La mezcla de alcohol y catalizador es puesta en un contenedor y, ms tarde, el aceite o

grasa. El sistema es ahora cerrado hermticamente para prevenir la prdida del alcohol. La mezcla se mantiene unos pocos grados encima del punto de ebullicin del alcohol

(70 C) para acelerar la reaccin. El tiempo estimado de finalizacin es de 1 a 8 horas; bajo condiciones normales, el tiempo disminuye a la mitad cada 10 C incrementados. Se usa un exceso de alcohol para asegurar que la reaccin se complete totalmente (generalmente en proporcin 4:1 alcohol:triglicrido).

La capa de glicerina formada es ms densa que la del biodisel, por eso se pueden separar por gravedad. A veces se usa un centrifugador para separar los dos materiales ms rpido.

Una vez separados la glicerina del biodisel, el exceso de alcohol en cada capa es removido por destilacin. Hay que cuidar que el alcohol extrado no tenga agua.

Los productos extrados con la glicerina pueden ser separados para obtener glicerina pura. El biodisel es a veces purificado lavndolo cuidadosamente con agua tibia para remover

los restos de catalizador y jabn. Luego se seca y se almacena.

Proceso supercrtico

Un mtodo alternativo de transesterificacin sin catalizador usa metanol supercrtico en temperaturas y presiones altas continuamente. En estado supercrtico, el aceite y el metanol forman una nica fase y la reaccin ocurre espontnea y rpidamente. Adems tolera que la materia prima contenga agua. El paso de remocin del catalizador es suprimido. A pesar de las altas temperaturas y presiones, los costes energticos son similares y hasta menores que el proceso anterior.

Reactor ultrasnico

En este mtodo, las ondas ultrasnicas hacen que la mezcla produzca burbujas que chocan entre s constantemente. Esta cavitacin provee simultneamente el movimiento y el calentamiento requerido para la transesterificacin. Consecuentemente, usar un reactor ultrasnico reduce significantemente el tiempo, las temperaturas y la energa necesarios. Por consiguiente, este proceso puede cubrir varias etapas en un mismo perodo de tiempo en vez del proceso por lotes.

Mtodo de microondas

Se est investigando actualmente el uso de hornos microondas para proveer la energa necesaria en la transesterificacin. Los microondas proveen calor intenso concentrado que puede ser mayor que el mismo dentro del recipiente en una reaccin por lotes. Un proceso de 6 litros por minuto con una conversin de 99% ha demostrado que consume un cuarto de la energa requerida en el proceso por lotes. El proceso sigue siendo para uso cientfico y en etapa de desarrollo.

Usando enzimas lipasas

La lipasa es una enzima que se usa en el organismo para disgregar las grasas de los alimentos para que se puedan absorber. Se han hecho una gran cantidad e investigaciones usando enzimas como catalizador. Las mismas muestran que se pueden obtener un muy buen rendimiento. El uso de lipasas hace la reaccin menos sensible a grandes cantidades de AGL (que son un problema en la produccin comn).

2) Diagrama de flujos:

1. Pesar 100g. de aceite vegetal de 200 ml limpio y seco, calentar con agitacin lenta hasta 60C contralado con el termmetro de mercurio.

2. Pesar la cantidad estequiomtrica de alcohol metlico ms el 100% en exceso en el otro vaso de 100ml. Disuelva 1% en peso de KOH en el alcohol metlico agitacin constante utilizando el agitador magntico y tapando el vaso con la luna de reloj.

3. Cuando se disuelve todo el KOH, mezcle rpidamente el contenido del vaso de 100ml. en el de 200ml. y mantenga agitacin rpida utilizando el agitador mecnico durante 45 min.

4. Transcurrido el tiempo transfiera el contenido del vaso de 200ml. en la pera de decantacin.

5. Retire el estrato inferior de la pera de decantacin y pselo.

REACCIN QUMICAS.

Para realizar un balance de masa y estimar las cantidades necesarias de materia prima que se requiere para obtener biodiesel, se puede realizar un anlisis considerando que los Triglicridos (aceite o grasa), son Trioleina pura, en este caso se tiene:

+ CH3OH 3 CH3-O-CO-(CH2)7CH-(CH2)7-CH3 +

Trioleina (885.46g) Metanol (96.12g) Metiloleato biodiesel (889.5g) (92.1g) La reaccin es reversible y para asegurar un mximo rendimiento ser necesario adicionar un 100% de metanol o en su defecto remover uno de los productos, en este caso es ms efectivo retirar la glicerina que se va al fondo a medida que va transcurriendo la reaccin. El balance de masa sobre la base de 100Kg, de aceite, con 100% de exceso de metanol es el siguiente: Aceite + Metanol Biodiesel + Glicerina + Metanol (exceso) 100Kg 21.71Kg 100.45Kg 10.40Kg 10.86Kg

3) Recomendaciones:

Al momento de realizar las mezclas estas deben ser bien proporcionales entre si ya que al momento en que hagan reaccin estas puedan realizarse con el tiempo esperado.

4) Aplicacin a la especialidad:

Uso para vehculos y aceptacin de fabricantes

En 2005, Chrysler lanz la Jeep Liberty CRD basada en disel con mezcladores de 5% de biodisel. En 2007, la misma marca indic que incrementara la mezcla a 20% si se estandarizaba el biodisel en los Estados Unidos.

Desde el 2004, la ciudad Halifax, Nueva Escocia, actualiz su sistema de transporte pblico para que los autobuses anduvieran con biodisel puro de aceite de pescado. En un principio surgieron dificultades tcnicas, pero con el tiempo se superaron.

En 2007 McDonald's del Reino Unido anunci que convertira su aceite usado en biodisel para abastecer a los mnibus de este pas.

Uso en trenes Virgin Trains (compaa de trenes britnica) dijo que tiene el primer tren a biodisel B20 y que reduca en un 14% las emisiones.

El Tren Real el 15 de septiembre de 2007, complet su primer recorrido con B100 abastecidos por Green Fuels Ltd. La realeza, el prncipe de Gales y el director de Green Fuels, fueron los primeros pasajeros en un tren corriendo 100% biodisel. Desde ese entonces, el tren opera exitosamente con biodisel puro.

Tambin en Disney, los trenes del parque corren con B98 desde el 2007. En el 2008 se cancel el proyecto por falta de abastecimiento, pero en 2009 lo retomaron usando biodisel a partir de aceites usados del parque.

Aceite de calefaccin El biodisel puede ser usado tambin como combustible de calefaccin en calderas domsticas y comerciales. Una mezcla de 20% de biodisel y 80% de aceite es la recomendada para no tener que modificar nada.

Se debe tener cuidado en el primer uso porque los residuos del disel son removidos y pueden obstruir caeras: es necesario un cambio de filtro. Otra idea es usar biodisel progresivamente para que las obstrucciones no ocurran con tanta facilidad. Esto genera una ventaja: el sistema se limpia y su rendimiento aumenta.

Algunos estudios afirman que si se usara biodisel B20 en los hogares, las emisiones de CO2 se reduciran en 1,5 millones de toneladas por ao.

En Massachusetts, una ley ordena que todo disel para calentar debe ser 2% biodisel para 2010 y para 2013, 5%.

5) Conclusiones:

El biodiesel es una forma de obtener combustible de una forma sencilla, ms barato, de buena calidad y lo ms importante no contamina el medio ambiente; adems el residuo de la fabricacin de biodiesel tambin se puede utilizar para la fabricacin de jabones.

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