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METODOLOGÍA PARA LA FABRICACIÓN DE BIODIESEL A PARTIR
DEL ACEITE DE PALMA AFRICANA (Elais guineensis) Y ACEITE DE
SOYA USADO
G. Recinos, A. Rodríguez, C. Hernández1
, J. Yeomans
Universidad EARTH
Las Mercedes de Guácimo, Limón, Costa Rica
Recibido 16 de enero 2004. Aceptado 10 de junio 2005.
RESUMEN
El proyecto se fundamentó en desarrollar una metodología para la fabricación de biodiesel a
partir del aceite refinado y crudo de palma africana, y adicionalmente del aceite de soya usado.
El biodiesel es un combustible sintetizado del aceite vegetal que funciona como un sustituto de
los carburantes de origen fósil y posee la ventaja de provenir de una fuente renovable. Se
produce a partir de la reacción entre un aceite vegetal, un alcohol y un catalizador por un proceso
químico llamado transesterificación. Se evaluaron 15 tratamientos con variables independientes
de acuerdo al origen del aceite; y variables dependientes de acuerdo al tipo de alcohol y
catalizador empleado en la reacción de síntesis. Se obtuvieron dos metodologías: la primera
empleando metanol e hidróxido de sodio (Metodología A) y la segunda utilizando metanol, ácido
sulfúrico e hidróxido de sodio (Metodología B), para la fabricación del biodiesel. En la
Metodología B se sintetizó biodiesel en mayor proporción que en la Metodología A, debido a la
conversión de los ácidos grasos del aceite en esteres en el proceso de esterificación, previo a la
reacción de transesterificación. El análisis de calidad del biodiesel cumple con el 70 % de las
normas exigidas por ASTM para dicho combustible. El biodiesel producido es de calidad
aceptable para emplearlo en maquinaria agrícola.
Palabras clave: Aceite vegetal, ácidos grasos libres, alcohol, biodiesel, catalizador,
esterificación, hidrocarburos, palma africana, saponificación, transesterificación.
ABSTRACT
The main objective of this study was to develop a methodology to synthesize biodiesel from
refined and crude African palm oil, as well as from used soybean cooking oil. Biodiesel, a fuel
synthesized from vegetable oil, can be used as a substitute for fossil fuel sources and has the
advantage that it is derived from a renewable resource. Biodiesel is obtained by the reaction of
the vegetable oil with an alcohol in the presence of a catalyst (hydroxyl compound) in the
chemical process transesterification. A total of 15 trials evaluating different oils, alcohols and
catalysts were conducted. Two possible methodologies were developed, one using methanol and
sodium hydroxide (Method A) and the other using methanol, sulfuric acid and sodium hydroxide
(Method B). It was possible to use either method to synthesize biodiesel from either refined
African palm oil or used soybean cooking oil. However, more biodiesel was produced using
Method B due to the fact that the fatty acids in the oils were first converted to esters in a process
1
Contacto: Carlos Hernández (chernand@earth.ac.cr)
ISSN: 1659-2751

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of esterfication, before subjecting the oils to the transesterfication process. The results showed
that the biodiesel produced complied with 70 % of the standards for biofuels as required by
American Society for Testing Materials (ASTM). This means that the biodiesel produced is of an
adequate quality for use in agricultural machinery.
Key words: Vegetable oil, free fatty acids, alcohol, biodiesel, catalyst, esterification,
hydrocarbons, African palm, soap formation, transesterification.
INTRODUCCIÓN
Al analizar el impacto ocasionado en el medio ambiente por el uso de hidrocarburos y
combustibles fósiles, surge la necesidad de buscar alternativas energéticas sostenibles a largo
plazo. La relevancia de emplear tecnologías y fuentes alternativas de recursos y energía radica en
la contemplación de dos aspectos: minimización del impacto ambiental y capacidad de
renovación (Diaz et al., 2003). La obtención de energía renovable o biocombustibles a partir de
la biomasa vegetal es el origen del presente proyecto.
La tendencia fluctuante del mercado de la palma africana (Elais guineensis), y la consecuente
disminución en el precio del aceite, obliga al sector a la búsqueda de innovadoras y competitivas
alternativas. El aceite de palma africana es potencialmente el producto más apto para la
elaboración de biodiesel a escala industrial. Lo anterior debido a que la palma africana es
naturalmente la planta que mayor cantidad de aceite genera, con un estimado de 5,000 kg de
aceite ha año-1
(PORAM, 2002). El aceite de palma contiene una combinación de ácidos grasos:
saturados, monoinsaturados y poliinsaturados (Bulgarelli y Sterling, 2000; MPOPC, 2003).
Debido al alto porcentaje de ácidos grasos saturados presentes en el aceite crudo de palma, éste
es el menos aconsejable para la obtención de biodiesel (Alsberg y Taylor, 2000). Sin embargo, la
consideración del aceite crudo de palma africana para síntesis de biodiesel, representa una
ventaja en términos económicos y energéticos, al evitar el proceso de refinación del aceite.
La síntesis de biodiesel puede ser efectuada a partir de tres metodologías. La primera opción es
la transesterificación del aceite, empleando una base como catalizador. Ésta metodología es
ampliamente usada debido a que tiene un alto porcentaje de rendimiento y representa un proceso
de conversión directa. El segundo proceso es la transesterificación del aceite empleando un ácido
como catalizador. La tercera opción es la conversión de los ácidos grasos del aceite en ésteres y
posteriormente en biodiesel lo cual posee la ventaja de evitar la formación de jabón en la
reacción. Sin embargo ésta opción presenta la desventaja de requerir mayor tiempo de proceso,
debido a que involucra un proceso de esterificación seguido de un proceso de transesterificación
(National Biodiesel Board, 2002).

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CH2
CH
CH2 O
O
O C
O
R
C
O
R
C
O
R
R OH
R O C
O
R
R O C
O
R
R O C
O
R
CH2
CH
CH2 OH
OH
OH
+ 3 +
Catalizador
Aceite vegetal Alcohol Ésteres Glicerol
Figura 1. Reacción de transesterificación básica.
La estandarización de la metodología de fabricación del biodiesel se fundamentó en el empleo de
dos sistemáticas. La primer metodología o Metodología A es una síntesis de la expuesta por
Joshua Tickell (2000) en su libro “From the Fryer to the Fuel Tank”, fundamentada en un
proceso de transesterificación con el empleo de un alcohol como reactivo y una base como
catalizador (Figura 1). La segunda metodología o Metodología B desarrollada por Aleksander
Kac (2001a) es recopilada de la Organización no Gubernamental “Journey to Forever”. Dicha
metodología involucra dos fases: la primera un proceso de esterificación en condiciones ácidas
(Figura 2) y la segunda un proceso de transesterificación en condiciones cáusticas.
RCOO + R´OH RCOOR´ + H2O
Figura 2. Reacción de esterificación.
Ambas metodologías catalogan como variable independiente el tipo u origen del aceite que, para
efectos del presente proyecto, fueron el aceite refinado y el aceite crudo de palma africana como
principal objetivo. Adicionalmente se realizaron pruebas con el aceite de cocina de soya
desechado de la cafetería de la Universidad EARTH, considerando que representa una alternativa
viable ante la contemplación a corto plazo de producir biodiesel para la flotilla agrícola de la
institución. Los objetivos se enfocaron en justificar una serie de procedimientos químicos para la
fabricación de biodiesel a partir de estos aceites, identificar el procedimiento más adecuado en
eficiencia y rentabilidad para obtener biodiesel y comprobar las características del biodiesel al
realizar un análisis de calidad, comparándolo con el diesel comercial de acuerdo a la norma
D6751 American Society for Testing Materials (ASTM, 2003) para dicho combustible.
MATERIALES Y MÉTODOS
Se evaluaron 15 tratamientos con variables independientes de acuerdo al origen del aceite, y
variables dependientes de acuerdo al tipo de alcohol y catalizador empleado en la reacción de
síntesis (Cuadro 1, 2 y 3). En el caso de la Metodología A, las variables independientes de cada
uno de los tratamientos empleados lo constituyen: el tipo de reactante y el tipo de catalizador
empleado para la reacción de tranesterificación. Los reactivos o alcoholes empleados fueron el
etanol (CH3-CH2-OH) con un porcentaje de pureza del 95 % y el metanol (CH3-OH) al 99 % de
pureza. Los catalizadores-base utilizados fueron el hidróxido de sodio (NaOH) al 98.5 % de
pureza e hidróxido de potasio (KOH) al 87.1 % de pureza.

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Cuadro 1. Matriz de experimentación para la fabricación de un litro de biodiesel a partir del
aceite refinado de palma africana.
Variables dependientes
Tratamiento Metodología
Reactivo
Cantidad
(mL)
Catalizador
Cantidad
(g)
T1 A CH3-CH2-OH 300 NaOH 4
T2 A CH3-CH2-OH 300 KOH 10
T3 A CH3-OH 200 NaOH 4
T4 A CH3-OH 200 KOH 10
B Fase 1 CH3-OH 80 H2SO4 1 mL
T5
B Fase 2 CH3-OH 120 NaOH 3.5
La Metodología B es un proceso equilibrado que contempla dos fases. En este caso las variables
independientes son el tipo de catalizador, que en la primera fase lo constituye el ácido sulfúrico
(H2SO4) al 98 % de pureza y en la segunda fase el hidróxido de sodio (NaOH). El reactivo o
alcohol empleado en ambas etapas fue el metanol, por su propiedad de rápida y fácil reacción. En
los Cuadros 1, 2 y 3 se detalla la matriz de experimentación empleada con cada una de las
variables independientes para la obtención de un litro de biodiesel.
Cuadro 2. Matriz de experimentación para la fabricación de un litro de biodiesel a partir del
aceite crudo de palma africana.
Variables dependientes
Tratamiento Metodología
Reactivo
Cantidad
(mL)
Catalizador
Cantidad
(g)
T6 A CH3-CH2-OH 300 NaOH 9
T7 A CH3-CH2-OH 300 KOH 17
T8 A CH3-OH 200 NaOH 9
T9 A CH3-OH 200 KOH 17
B Fase 1 CH3-OH 80 H2SO4 1 mL
T10
B Fase 2 CH3-OH 120 NaOH 3.5
Cuadro 3. Matriz de experimentación para la fabricación de un litro de biodiesel a partir del
aceite de soya usado.
Variables dependientes
Tratamiento Metodología
Reactivo
Cantidad
(mL)
Catalizador
Cantidad
(g)
T11 A CH3-CH2-OH 300 NaOH 4
T12 A CH3-CH2-OH 300 KOH 11
T13 A CH3-OH 200 NaOH 4
T14 A CH3-OH 200 KOH 11
B Fase 1 CH3-OH 80 H2SO4 1 mL
T15
B Fase 2 CH3-OH 120 NaOH 3.5
El rendimiento de la reacción de biodiesel para cada una de las metodologías se realizó
cuantificando la cantidad de biodiesel y remanentes obtenidos en los tratamientos en los que se
sintetizó biodiesel. De manera paralela se determinó el tiempo de fabricación de biodiesel para
cada una de las metodologías procesadas. La determinación de la calidad del biodiesel producido

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se efectúa por medio de un análisis de cromatografía de gases, suministrado por las empresas
RECOPE y CELEC (Centro de Electroquímica y Energía Química, de la Universidad de Costa
Rica) con el objetivo de comparar el producto obtenido con la Norma ASTM D6751 desarrollada
para el biodiesel por la American Society for Testing Materials (ASTM, 2003) en Estados
Unidos.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En el proceso de desarrollo de una metodología para la fabricación de biodiesel, se desarrollaron
15 tratamientos. Los tratamientos T1, T6 y T11 no dieron resultado en la elaboración de
biodiesel debido a que se empleó etanol con un 95 % de pureza y para lograr la reacción de
esterificación sin que presente la reacción de saponificación de las grasas contenidas en los
aceites, es necesario utilizar anhidro etanol, el cual contiene un porcentaje mayor al 99 % de
pureza.
Los tratamientos T4, T9 y T14 no dieron resultado en la elaboración de biodiesel debido a que se
utilizó hidróxido de sodio (KOH) con un 87 % de pureza. Según la metodología de Tickell
(2000) para poder lograr que se de la reacción de tranesterificación con la ayuda de este
catalizador, éste debe tener un mínimo de pureza del 99 %. En el caso de los tratamientos T2, T7
y T12, no se pudo lograr la reacción de tranesterificación debido a que se utilizo KOH y etanol,
por lo que se presentaron las dos situaciones mencionadas anteriormente, y dio como resultado la
saponificación de las grasas.
El resultado de T6, T7, T8, T9 y T10 donde se utilizó aceite crudo de palma africana, fue un
producto saponificado debido a que el aceite crudo contiene de un 4 % a un 10 % de ácidos
grasos. Adicionalmente se suponen datos erróneos en la titulación, y posterior cuantificación del
catalizador capaz de neutralizar los ácidos grasos libres presentes en el aceite crudo de palma. De
esta manera, la cantidad estimada de catalizador a emplearse en la reacción debe considerar otras
metodologías como el empleo de fenoftaleína.
Los tratamientos a partir de los cuáles se sintetizó biodiesel fueron los de Metodología A con
metanol y NaOH, T3 y T13 (Figura 3), y los de la Metodología B, T5 y T15 (Figura 4). Durante
la elaboración del biodiesel con la Metodología A, en la fase de mezclado del metóxido de sodio
y el aceite, es decir, durante la reacción de transesterificación, se observó un cambio de color
notable tanto para T3, con aceite refinado de palma africana; como para T13, con aceite usado de
cocina. En los primeros minutos de agitación, se aprecia un color café cremoso.
Figura 3. Biodiesel obtenido del aceite refinado de palma africana (izquierda) (T3) y aceite de
soya usado (derecha) (T5), con la Metodología A.

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Conforme transcurre un período de 10 minutos de agitación en la licuadora, la mezcla se torna a
un color café translúcido, apariencia final del biodiesel. En este punto, la velocidad de agitación
en la reacción juega un papel imprescindible ya que propicia el contacto íntimo de los reactivos.
Este contacto provoca la reacción de transesterificación y, con ello, una alta eficiencia.
Paralelamente al cambio de color, se evidencia un aumento en la temperatura de la mezcla, lo
cual es inherente a la reacción de transesterificación y resultado de la ruptura de los enlaces del
aceite provocado por el alcóxido, el cual es una base sumamente fuerte.
Figura 4. Biodiesel obtenido del aceite refinado de palma africana (izquierda) (T13) y aceite de
soya usado (derecha) (T15), con la Metodología B.
En la Metodología B de Kac (2001a), se propicia, durante la primera etapa, la esterificación de
los ácidos grasos libres al tiempo que algunos triglicéridos son transesterificados. La segunda
etapa solo cumple la etapa de transesterificación, para la obtención de los metil-ésteres
(biodiesel). Sin embargo, es más rápida y completa. En la primera etapa de esterificación, la
reacción entre el metanol y el ácido sulfúrico es sumamente violenta. Por ésta razón, la mezcla
de ambos se realiza en presencia del aceite vegetal. Asimismo, la mezcla de un alcohol con
H2SO4 provoca la formación de dimetil-éter un gas altamente explosivo.
En ambas metodologías los remanentes encontrados, posteriormente al proceso de asentamiento,
en el fondo del recipiente son una mezcla de glicerina, jabones, y el exceso de alcohol y
catalizador empleados en la reacción. Las proporciones de cada una de las sustancias remanentes
dependen de la naturaleza del aceite y de la metodología empleada en la reacción.
El metanol que se encuentra asociado con la glicerina puede ser recuperado. Se considera que al
menos un cuarto del metanol empleado en la fabricación de biodiesel puede ser nuevamente
empleado, por medio de dos métodos: extracción de calor y extracción del calor al vacío (Kac,
2001b). La importancia de ello radica en que el metanol constituye cerca del 70 % de los costos
de producción del biodiesel. La glicerina, principal suproducto generado en la reacción de
tranesterificación, puede ser neutralizada y comercializada para la fabricación de jabones u otros
subproductos.
La obtención de biodiesel de calidad está sujeta a una serie de parámetros, entre los que
Ballesteros (2003) cita el exceso de alcohol y contenido de agua en él, la agitación y la
temperatura, como variables del proceso. El biodiesel, una vez que ha sido separado de la
glicerina y los residuos y asentado por una semana, tiende a ser alcalino. El lavado es una
práctica que estandariza su calidad, debido a que los remanentes del catalizador son eliminados
del biodiesel. Se justifica la importancia del lavado por cuanto los residuos de la reacción de
transesterificación en el biodiesel pueden ocasionar daños en el motor, en los inyectores y el

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filtro de combustible. La operación de lavado se debe realizar agitando suavemente el agua y el
biodesel. De lo contrario se forma una emulsión por la interacción del agua con los residuos del
catalizador suspendidos en el biodiesel. La unificación de ambas fases constituye un proceso de
saponificación, evidenciado en una mezcla color blanca cremosa.
Los análisis de calidad del biodiesel elaborado a partir de aceite refinado de palma africana, T3,
efectuado por CELEQ (Universidad de Costa Rica) (Cuadro 4) y de aceite refinado de palma
africana, T3 y T5, y aceite de soya usado, T13 y T15, efectuado por Laboratorio Moín
(RECOPE) (Cuadros 5 y 6), cumplen con el 70 % de las normas exigidas por American Society
for Testing Materials (ASTM, 2003) para dicho combustible. Se infiere, por lo tanto, que el
biodiesel producido es de calidad para emplearlo en maquinaria agrícola.
Cuadro 4. Análisis elaborado por CELEQ de la calidad de T3 (NaOH y metanol): biodiesel
elaborado a partir de aceite refinado de palma africana.
Prueba Aceite de palma, refinado (T3) Especificación
Densidad a 15°C (kg/m3
) 878 900
Agua y sedimento (% v/v) 0.05 0.05 máximo
Temperatura de inflamación (°C) >160 130 mínimo
Viscosidad a 40°C (cSt) 2.8 1.9 a 6.0
Contenido de azufre (% m/m) 0.17 0.5 máximo
Punto inicial (°C) 67 300
Índice de Cetano * 47 mínimo
Residuo Carbón Conradson (% m/m) 0.143 0.05 máximo
* no determinable por impurezas
Cuadro 5. Análisis elaborado por Laboratorio Moín (RECOPE) de la calidad del biodiesel
obtenido con Metodología A para el aceite refinado de palma africana y el aceite de
soya usado.
Prueba
Aceite de palma,
refinado (T3)
Aceite de soya,
usado (T13)
Especificación
Densidad a 15°C (kg/m3
) 877.3 881.1 900
Color ASTM 1.0 2.5 3.0 máximo
Aparencia (visual) Turbio Turbio N.A.
Agua y sedimento (% v/v) 0.1 0.1 0.05 máximo
Temperatura de inflamación (°C) 141.0 >150 130 mínimo
Corrasión de cobre (50°C, 3 h) 1a 1a Std. 2 máximo
Porcentaje de ceniza (% m/m) 0.003 0.006 0.01 máximo
Viscosidad a 40°C (cSt) 4.97 5.61 1.9 a 5.3
Contenido de azufre (% m/m) <0.0004 <0.0004 0.45 máximo
Punto de fluidez (°C) 10.0 9.0 5 máximo

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Cuadro 6. Análisis elaborado por Laboratorio Moín (RECOPE) de la calidad del biodiesel
obtenido con Metodología B para el aceite refinado de palma africana y el aceite de
soya usado.
Prueba
Aceite de palma,
refinado (T5)
Aceite de soya,
usado (T15)
Especificación
Densidad a 15°C (kg/m3
) 887.8 891.7 900
Color ASTM 1.0 3.0 3.0 máximo
Aparencia (visual) C-S C-S N.A.
Agua y sedimento (% v/v) 0.05 0.05 0.05 máximo
Temperatura de inflamación (°C) >150 >150 130 mínimo
Corrasión de cobre (50°C, 3 h) 1a 1a Std. 2 máximo
Porcentaje de ceniza (% m/m) 0.0002 0.0004 0.01 máximo
Viscosidad a 40°C (cSt) 8.19 10.76 1.9 a 5.3
Contenido de azufre (% m/m) <0.0004 <0.0004 0.45 máximo
Punto de fluidez (°C) 6.0 7.0 5 máximo
Al comparar los costos de la fabricación del biodiesel, se infiere que el aceite de cocina como
materia prima en el esquema de trabajo de la Metodología B, implica un menor costo. Sin
embargo, la disponibilidad del aceite usado es un factor limitante para la producción de biodiesel
a escala industrial, donde un cultivo oleaginoso, como la palma africana, posee mayor potencial.
CONCLUSIONES
La presencia de agua en la reacción de transesterificación induce un proceso de saponificación de
las grasas de los aceites, por efecto de la reacción entre los iones OH-
del catalizador alcalino con
las moléculas de agua. Por lo tanto, el porcentaje de pureza de los reactivos y los catalizadores es
un factor determinante en la obtención de biodiesel.
En la Metodología B se logró sintetizar ésteres metílicos en mayor proporción debido a la
conversión de ácidos grasos del aceite en esteres como resultado de un proceso de esterificación,
previo a la reacción de transesterificación. Por eso, la Metodología B resultó más eficiente en el
rendimiento de obtención de biodiesel, tanto en la reacción como en el consumo en el tractor.
La Metodología B involucra menor costo que la Metodología A, como resultado del empleo de
metanol en menor proporción. También, el empleo de aceite de soya usado resulta en menor
costo que el empleo de aceite refinado de palma. Sin embargo, el uso de este aceite constituye
únicamente una alternativa de diversificación, debido a que la oferta no puede suplir la demanda.
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