Informacion sobre biomasa para ecologia

1. DOCENTE: Biólogo Luis García
INTEGRANTES
• BECERRA VÁSQUEZ, IVÁN HAGLER
• HOYOS CUBAS, FRANKLIN
• HUARIPATA SAGON, MIGUEL ORLANDO
• MURGA LÓPEZ, MIGUEL ÁNGEL
• ORTIZ GUEVARA, JHONN HALLSS
• RODRIGO CAMPOS, LUZ ROXANA
• RODRIGUEZ VILLANUEVA, ALEXANDER GALVANI
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2. Introducción
De todas nuestras fuentes de energía es la más antigua, es la
que más ha contribuido al desarrollo tecnológico de la
humanidad y, en la actualidad, es la energía renovable que
presenta una de las mejores tarjetas de visita a la hora de
resolver los problemas energéticos de nuestros días.
Y ello es así porque la biomasa puede emplearse como
combustible en instalaciones que generan calor o electricidad.
Además, en algunos casos puede transformarse para
convertirse en un producto que puede emplearse como
substituto del petróleo en los motores de los coches.
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3. Objetivos
• Recalcar la biomasa como fuente de energía
renovable.
• Descubrir que la biomasa tiene una utilización
energética para muchas de las facetas de nuestro
desarrollo social.
• Conocer el funcionamiento de un biodigestor.
• Describir la importancia y funcionamiento del
biodiesel.
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4. ENERGÍA
La capacidad para realizar un trabajo. En
tecnología y economía, «energía» se refiere
a un recurso natural (incluyendo a su
tecnología asociada) para extraerla,
transformarla y darle un uso industrial o
económico; y puede ser de dos tipos.
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5. TIPOS DE ENERGÍA
Energías Renovables: Fuentes de energía que se
producen de forma continua y que son inagotables a
escala humana. Son además, fuentes de abastecimiento
energético respetuosas con el medio ambiente.
Ejemplo:
Agua
Aire
Sol
Biomasa, Etc.
Energías No Renovables: Fuentes de energía que se
encuentran en la naturaleza en una cantidad limitada y se
agotan a manera que se van . consumiendo
Ejemplo:
Combustibles Fósiles (petróleo)
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6. BIOMASA
Todo resto de origen VEGETAL o ANIMAL que se
encuentra en la naturaleza y posee carácter
ORGÁNICO
TIPOS DE BIOMASA
 BIOMASA NATURAL
Es la que se produce en la naturaleza sin
ninguna intervención humana.
Ej. Excretas animales.
El problema que presenta este tipo de biomasa
es el transporte del recurso al lugar de
utilización.
 BIOMASA RESIDUAL (SECA y
HÚMEDA)
Son los residuos que se generan en las
actividades humanas como: Agricultura
(leñosos y herbáceos) y ganadería, en las
forestales, en la industria maderera y
agroalimentaria, entre otras y que todavía
pueden ser utilizados y considerados
subproductos. Como ejemplo podemos
considerar el Aserrín, cáscara de frutas, las
podas de frutales, etc.
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7. BIOMASA, POR SU ORIGEN
Biomasa Agrícola
 Restos de cosecha
 Residuos vegetales
Biomasa industrial
 Residuos de Fábricas
 Residuos alimenticios
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8. Biomasa Animal
 Restos de animales
 Excretas animales
Recurso Biomasa en ganado vacuno
El estiércol vacuno, tiene desde la antigüedad, usos fertilizantes
como abono orgánico en la agricultura.
Sin embargo, también se le da usos energéticos, el caso más
común es el uso de bosta (estiércol seco) como combustible en las
cocinas de muchas familias en distintas partes del Planeta (Latino
América, Asia, África).
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9. Por lo tanto:
Podemos afirmar que el estiércol tiene
potencial Fertilizante y Energético.
Ante esta situación, una tecnología que permita
el aprovechamiento de ambas potencialidades,
es de gran utilidad. Este es el caso de los
biodigestores, que a distintas escalas de tamaño
se pueden adaptar a las necesidades de energía
de la gente.
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10. Cantidad de estiércol animal producido
En pastoreo con encierro nocturno sólo se puede recoger la ¼
parte
10

11. 11

12. BIODIGESTOR
Es un sistema que
utiliza la digestión
anaeróbica para
transformar los
residuos orgánicos
(biomasa) en
energía y
biofertilizante.
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13. Tipos más comunes de BIODIGESTORES
CAMPANA FLOTANTE (Hindú) CHINO
TUBULAR
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14. Características del Biodigestor Tubular
Unifamiliar (BTU)
REACTOR
Material: Geomembrana tubular de PVC de 0.5 mm
Dimensiones: 8m de largo x 1.27m de diámetro
Capacidad: 10 m3
Tiempo de retención: 60 - 80 días
Temperatura necesaria: Mayor de 20 °C
pH: 6.5 – 7.5
Carga diaria: 20 Kg de excreta + 60 litros de agua.
Producción de gas: 2-3 horas de cocina/día
Producción de biol: 80 litros /día
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15. ESQUEMA GENERAL DEL SISTEMA
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16. BIODIGESTOR DE
PLÁSTICO
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17. BIODIGESTOR DE
GEOMEMBRANA
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18. PROCESO GENERAL DE BIODIGESTIÓN
Metano
O2
Hidrólisis
Fermentación
Acetogénesis
Dehidrogenación
Metanogénesis
CO2
Amonio
H2S
Mezcla de
gases
Medio anaeróbico
BIOGÁS
BIOL
AGUA,
EXCRETAS
Bacterias termofílicas
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19. Instalación de 4 BD de Geomembrana (INIA Cajamarca)
Cajamarca 2, Cochamarca 2
Instalación de 1 BD de Geomembrana (CEFOP Cajamarca)
Octubre 2009
Instalación de 10 BD de Geomembrana
Lugares:(Yanacancha 6, Chanta 1, El Alumbre 2, Cusco 1)
Octubre 2009 - marzo 2010
Proyectos de
Investigación
en ITDG
Proyecto
Wisions
Instalación de 4 BD Tubulares de Polietileno
Lugares: (Yanacancha 2, El Alumbre 1, Magdalena 1)
Setiembre 2007
Proyecto
piloto ITDG
ITINTEC* y UNC* en los Años 80, instalaron de más de 100
Biodigestores en la región; todos de tipo Chino e hindú
El Proyecto Fracasó
Programa
de Biogás
BIODIGESTORES EN CAJAMARCA
Instalación de 5 BTU en Yanacancha Grande – La Encañada
Octubre 2010
Proyecto
Planificación y dº
energético ITDG
*ITINTEC: Instituto de Investigación Tecnológica Industrial de Normas Técnicas (desaparecido)
*UNC: Universidad Nacional de Cajamarca
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20. Ambientales
 Proporcionar combustible limpio libre de Humo.
 Reducir emisiones de gases de efecto invernadero.
 Reducir deforestación.
Económicos
 Aumentar el rendimiento de los cultivos.
 Aumentar el ingreso de la familia.
Sociales
 Disminuir el tiempo de recolección de leña.
 Mejorar la organización de la familia.
 Mejorar la salud.
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21. PROCESO DE INSTALACIÓN
DEL BTU
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22. CONSTRUCCION DE ZANJA
Construcción de
paredes de tapial
Medidas para zanjas y paredes
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23. CONSTRUCCION DE ZANJA
Longitud de zanja : 8.4 m.
Ancho superior : 1.2 m.
Ancho de la base : 0.8 m.
Profundidad en la entrada : 0.8 m.
Profundidad en la salida : 0.95 m.
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24. ACONDICIONAMIENTO DE LA ZANJA
Se utiliza un plástico cobertor y
paja en la zanja, que cumplen las
siguientes funciones:
•Proteger la Geomembrana
•Conservar mayor Tº
•Impedir el ingreso de Hº
•Disminuir el tiempo de retención
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25. INFLADO DEL REACTOR
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26. UBICACIÓN DEL REACTOR
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27. INSTALACIÓN DE LA SALIDA DE SÓLIDOS
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28. INSTALACIÓN DE SALIDA DE GAS
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29. VÁLVULA DE SEGURIDAD
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30. CONSTRUCCIÓN DE TECHO INVERNADERO
Arcos de Fe + Tubería + Soguilla + Plástico invernadero
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31. INSTALACIÓN DE CONDUCCIÓN DE GAS
Manguera de
conducción de gas
Asegurarse de que la conducción del
biogás no tenga curvas en forma de
“U”
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32. CONSTRUCCIÓN DE TECHO INVERNADERO
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33. CONSTRUCCIÓN DE POZAS DE ENTRADA Y SALIDA
Una vez construida la poza de entrada se
realiza la primera carga del Biodigestor
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34. ESQUEMA DEL REACTOR EN EL BTU
Techo
invernadero
Pared
Biodigestor de
geomembrana
Mezcla de
estiércol + agua
Paja aislante térmica
Plástico protector 34

35. INSTALACIÓN DE RESERVORIO (plástico)
Reservorio para almacenamiento
de Biogás
Capacidad: (3 m3)
Medidas: 1 m Ø x 3 m de largo
Se ubica debajo del
techo de la cocina
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36. RESERVORIO DE GEOMEMBRANA
Peso para aumento de
presión de biogás
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37. FILTRO PARA ÁCIDO SULFHÍDRICO (H2S)
Construida en base a viruta de hierro
para atrapar el H2S
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38. INSTALACIÓN DE COCINAS
Utilización del gas metano producido por los BTU en la cocción de alimentos
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39. 39

40. 40

41. PRODUCTOS DEL
B.T.U.
usos
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42. BIOGÁS
Mezcla de gases, producidos por fermentación
anaerobia, en su mayoría metano (40-70%) que
es utilizado como combustible para generación
de energía calórica o eléctrica.
Metano
(CH4)
COMPOSICION DEL BIOGÁS
Componente Porcentaje (%)
Metano 40-75
Dióxido de carbono 25-55
Vapor de agua 0-10
Nitrógeno 0-5
Oxigeno 0-2
Hidrogeno 0-1
Aminoácidos 0-1
Compuestos de azufre 0-1
Our energy working for you.
Cummins Power Generation
Nota: La composición puede variar dependiendo del tipo de
sustrato
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43. USOS DEL BIOGÁS PARA GENERACIÓN DE ENERGÍA ELECTRICA
43

44. Producción: aspectos técnicos
44
TECNOLOGÍA PREFERIDA EN LA ACTUALIDAD:
reacción catalítica en medio básico, por conveniencia y
economía
• Condiciones operativas moderadas de P y T
• Altos rendimientos de conversión (hasta 98%) con tiempos de
residencia relativamente cortos y muy pocas reacciones
secundarias
• Conversión directa al producto final en una sola etapa de
reacción
• Posibilidad de utilizar materiales convencionales (acero al C) en
la construcción de equipos, por la baja agresividad química de los
reactivos empleados

45. BIOCOMBUSTIBLES
Es Cualquier tipo de
combustible que
derive de la biomasa
Su definición
comúnmente se
relaciona con el
etanol y biodiesel.
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46. Etanol
Se puede producir con las plantas que
tienen azúcar y granos ricos en almidón,
maíz, algodón trigo y cebada.
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47. BIODIESEL
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48. 48
BIODIESEL
• Es un combustible de origen vegetal o animal:
sirve para ser usado en motores diesel mezclado
con el gasoil o en forma pura, sin modificaciones
o adaptaciones de los motores.
• Es la resultante de procesar (transesterificar) el
aceite contenido en semillas y plantas que nos
brinda la naturaleza como girasol, colza, soja,
ricino, tártago, sésamo, palma, lino, maní, coco,
entre otras. También puede obtenerse a partir de
grasas animales o aceites vegetales usados.

49. 49

50. Utilización del biodiesel
• Biodiesel: La Agencia de Protección
Ambiental (EPA/EE.UU.) lo tiene
registrado para utilización como
combustible puro (100% de biodiesel,
o B100), como mezcla-base (con 20%
de biodiesel y el resto de gasoil, B20),
o como aditivo de combustibles
derivados del petróleo en proporciones
del 1 al 5%.
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51. Calidad del biodiesel
51
• Biodiesel: En diferentes países se han
establecido diversas normas y ensayos para
estandarizar este biocombustible. A manera
de ejemplo, se presenta en el cuadro 1 la
normativa fijada en Argentina para biodiesel
puro (100%)

52. 52
Especificaciones del biodiesel B=100 de Uso Puro
Cuadro 1: Especificación técnica de biodiesel puro – Argentina
PROPIEDAD METODO ASTM (o
IRAM según el caso)
LIMITES UNIDADES
Punto de inflamación ASTM D93 100.0 min ° C
Agua y sedimentos ASTM D1796 0.050 max %
Viscosidad cinemática a
40 °C
IRAM – IAP A 6597 3,5 a 5 centistokes
Azufre ASTM D4294 o IRAM –
IAP A 6539 o A 6516
0.01 max % en peso
Número de cetano ASTM D613/96 46 min
Densidad ASTM D1298 0,875 a 0,900
Alcalinidad ASTM D664 0.50 max mg KOH/g
Glicerina libre ASTM 6584-00
o NF T 60-704
0.020 max % en peso
Glicerina total ASTM 6584-00
o NF T 60-704
0.24 max % en peso

53. Biodiesel
Ventajas Desventajas
• 100% biodegradable
• No genera residuos tóxicos
ni peligroso.
• Las emisiones del CO2 es de
20 a 80% menor que los
combustibles fósiles.
• El biodiesel como
combustible vegetal no
contiene ninguna substancia
nociva para la salud.
• Su utilización produce la
perdida de potencia en un
motor.
• Produce un consumo en
un motor debido a que
tiene menor poder
calorífico (cantidad de
energía).
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54. Medio Ambiente
• Aspecto esencial: el biodiesel es un
combustible obtenido mediante un proceso
sustentable a partir de materias primas
vegetales renovables, a diferencia de los
derivados del petróleo, que dependen de
reservorios fósiles no renovables. Por ello
se dice que el biodiesel tiene un efecto
positivo sobre el ciclo del carbono
54

55. Medio Ambiente
• La combustión emite a la Atmósfera
Dióxido de Carbono (CO2), elemento que
es fijado por los vegetales, que lo utilizan
como materia prima para construir sus
tejidos
55

56. Medio Ambiente
El Ciclo Biológico en la Producción y el uso
del Biodiesel reduce aprox 80 % las
Emisiones de Anhídrido Carbónico.
Y el 99 % del Dióxido de Azufre : -Agente
Responsable de la Lluvia Acida.
Proporciona significativas reducciones en la
emanación de Partículas y de Monóxido de
Carbono,con respecto al Diesel de Petróleo.
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57. Medio Ambiente
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58. Datos
• La alternativas de sustitución de los
combustibles requiere definir y cuantificar
las materias primas utilizables.
• Como se ha mencionado, el biodiesel puede
fabricarse a partir de aceites vegetales de
todo tipo y de grasas animales, inclusive de
baja calidad
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59. Insumos
BIOMASA:
• Contenido en aceite: varía en un amplio rango, desde
alrededor del 10 al 15% en peso para el coco, hasta más
del 50% para las almendras de la palma.
• Carbohidratos (básicamente polisacáridos): constituyen
entre el 15 y el 30% del peso de las semillas oleaginosas y
un porcentaje menor en otros recursos .
• Proteína: Muy alto en el caso de la soja (hasta un 40%,
lo que justamente define a este producto como proteico,
constituyendo el aceite prácticamente un subproducto de
la explotación integral del recurso); pero bastante menor
en otras semillas oleaginosas (15 a 25%) y mas bajo aún
en los restantes recursos
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60. Granos más utilizados:
• SOJA: a nivel mundial, en la actualidad,
es la más importante fuente de aceite,
aunque también es ampliamente
consumida como grano y como un
conjunto de productos derivados (leche de
soja, sucedáneos de la carne) debido a su
alto contenido en proteínas de las
oleaginosas
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61. Datos
Granos más utilizados:
• PALMA ACEITERA: produce racimos de
frutos cuyo mesocarpio carnoso rodea una
almendra con una cáscara sumamente
dura. El aceite de palma se extrae de la
pulpa (el rendimiento de un racimo oscila
entre el 17 y el 27%) mientras que las
almendras también son oleaginosas, con
un contenido de aceite de entre el 4 y el
10%.
61

62. Datos
Granos más utilizados:
• GIRASOL: sus semillas son valorizadas
fundamentalmente por su contenido en
aceite, aunque un pequeño porcentaje de
la producción total se destina al consumo
directo como alimento humano y
componente en las raciones para
alimentación de pájaros.
62

63. Datos
Granos más utilizados:
COLZA: el valor comercial de la colza
(“rapeseed”) reside básicamente en su
contenido en aceite, (también llamado
aceite de canola), con la salvedad de que
las variedades más antiguas son ricas en
ácido erúcico, considerado insalubre.
ALGODÓN: se cultiva tanto por su fibra
como por sus semillas, que contienen entre
un 55 y un 65% de aceite.
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64. PORCENTAJES EXTRACCIÓN DE
ACEITE SEGÚN LA SEMILLA (CADA 100 KGR.)
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Palma 36 litros
Sésamo 50 litros
Colza 37 litros
Mostaza 35 litros
Lino 42 litros
Algodón 13 litros
Soja 14 litros
Palma 20 litros
Maní 42 litros
Castor ricino 36 litros
Girasol rayado 32 litros
Jatropha curca 62 litros

65. • Métodos tradicionales: requieren de
varias operaciones preliminares
(molienda, pelado, decascarado, etc.)
luego de las cuales el producto se
compacta como una pasta y se hierve
en agua agitando hasta que el aceite
se separe
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EXTRACCIÓN

66. EXTRACCIÓN
• Eficiencia: las técnicas mas
convencionales (que por lo general
son manuales) presentan muy baja
eficiencia. Si en cambio el aceite se
extrae por prensado sin calentar, se
consigue la calidad mas pura desde el
punto de vista de alimento que no
requiere refinado posterior
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67. • Métodos modernos: incluyen tanto la
molienda como el prensado a escala
industrial, además de la extracción
del aceite mediante un solvente
adecuado, usualmente hexano, que es
la técnica más eficiente. El residuo de
extracción se usa habitualmente en
raciones animales
67
EXTRACCIÓN

68. 68
BIODIESEL :
PROCESAMIENTO
• Aceites crudos: degomado o filtrado
• Aceites para consumo humano:
refinación para eliminar impurezas,
toxinas y olores desagradables (lo que
implica una pérdida del 4 al 8%
respecto de la masa original de aceite
crudo)

69. COMPOSICIÓN
• Por contraste con las grasas animales, en los
aceites vegetales predominan dos tipos de ácidos
grasos insaturados (líquidos de baja densidad a
temperatura y presión ambientes)
– monoinsaturados (ácido oleico, como en el
caso del aceite extra virgen de oliva) y
– poliinsaturados (ácidos linoleico y linolénico,
como en los aceites extraídos de semillas
oleaginosas)
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BIODIESEL:

70. COMPARACIÓN DE ALGUNOS ACEITES VEGETALES
70
ACE I TE GIR ASOL SOJ A COLZA P ALMA
Refinado semidesgomado refinado refinado
Indice de iodo 139 132.6 104.3 53
Densidad a 25°C 0.917 0.920 0.908 0.899
Aspecto Líquido Líquido Líquido semisólido
Indice de refracción a 25°C. 1.473 1.473 1.472 (40°) 1.454
Indice de saponificación 190 193 175 200
Ácidos Grasos saturados 12.5 15.8 6.8 51
Ácidos Grasos no saturados 87.5 84.2 93.2 49
Ácidos grasos libres % 0.5 0.5 1.3 > 5
Materia insaponificable < 1.5% < 1.5% < 1.5 < 0.8

71. Producción: aspectos técnicos
• PROCESO: transesterificación catalítica
de glicéridos, en el cual se hace reaccionar
aceite vegetal o grasa animal , en presencia
de un catalizador adecuado, a baja presión y
temperatura.
• PRODUCTOS: se genera biodiesel con un
rendimiento de conversión del 98% y, como
subproducto principal, glicerina.
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72. Producción: aspectos técnicos
TECNOLOGÍAS: A escala industrial existen tres
rutas básicas para la elaboración de ésteres
metílicos a partir de grasas y aceites:
Transesterificación catalítica del aceite en medio
72
básico con catalizadores
Transesterificación catalítica directa del aceite en
medio ácido con reactivos
Conversión del aceite en ácidos grasos en una
primera etapa y luego a ésteres organicos

73. Conclusiones
 Es un sistema muy importante, por el beneficio que presenta a la
familia, de recursos bajos, ayudando a mejorar sus condiciones de
vida.
 Desarrolla dos productos importantes, como la energía en el biogás,
salud en la cocina
 El biol la cual genera rendimientos efectivos, para los cultivos y
futuramente forjando una explosión latente de negocio en el biol, en
sus comunidades.
 Tratamiento de desechos orgánicos, reduciendo la carga contaminante,
la eliminación de los olores contaminantes, junto con la reducción de
la emisión de gases de efecto invernadero que viene hacer el metano,
ácido sulfhídrico y la incorporación directa de contaminantes de
patógenos hacia el agua, durante la alimentación del ganado, por la
escorrentía de la misma por los lugares de acceso a la toma de los
mismos.
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74. GRACIAS
74