2. Química orgánica/IngenieríaAmbiental
Este proyecto es gracias al apoyo de nuestro profesor
de química, pues nos siempre nos ayuda, orientándonos
cuando tenemos alguna duda sobre nuestro proyecto, pues
gracias a eso, podemos elaborar nuestros proyectos.
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BIOCOMBUSTIBLE: BIODIESEL
1. RESUMEN:
En el presente trabajo planteamos la manera de contribuir al cuidado del medio ambiente,
reciclando un insumo que está dentro de los ingredientes para la elaboración de este
proyecto, para luego producir biodiesel. De esta manera podemos disminuir en algo a la
contaminación que sufriría el medio ambiente con la eliminación sin las medidas necesarias,
del aceite usado.
En este proyecto el insumo reciclable que hemos usado es el aceite, pues hoy en dia el
aceite se usa mucho para cocinar, después de haber usado el aceite, mayormente se bota al
lavadero ose tira a la basura, de cualquier manera se termina contaminando el medio
ambiente, es por eso que este proyecto aporta al desarrollo sostenible.
2. INTRODUCCIÓN:
Las actividades humanas demandan cada día mayor cantidad de energía. Dentro de las
fuentes de energía o combustibles más usados está el diesel, considerado como fuente
energética básica en todo el mundo, su consumo alcanza 934 millones de toneladas por año;
asimismo se prevé que las actuales reservas de diesel solo pueden ser usadas por otros 40
años más. La combustión de petróleo diesel es la mayor fuente de gases de Efecto
Invernadero y sus emisiones contaminantes dañan la salud humana: el sistema respiratorio,
el sistema nervioso y ocasiona enfermedades a la piel, entre otras.
El ascenso en los valores de comercialización de los combustibles fósiles así como el
impacto ecológico que estos causan en el medio ambiente, han motivado el estudio sobre
métodos de obtención de energías limpias (alternativas) que no produzcan emanaciones o,
en el peor de los casos las reduzca lo más posible.
3. PROBLEMÁTICA:
¿Cómo hacer biodiesel con insumo reciclable?
4. OBJETIVOS:
2.1. Objetivo general:
Conocer el Diseño de un módulo de transesterificación para un proceso de
producción de biodiesel a partir de aceites domésticos usados.
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2.2. Objetivo específico:
Promover el desarrollo de las fuentes renovables de energía
Conocer el diseño del módulo de transesterificación para procesar los aceites
usados mediante el calor.
Realizar una evaluación económica del costo de los elementos diseñados para
la implementación del módulo.
Promover Desarrollo Sostenible con el tema Biodiesel.
5. JUSTIFICACIÓN:
El presenta trabajo tiene como finalidad dar a conocer el biocombustible que se pueden
producir a partir de productos de aceites reciclados que se producen en cualquier actividad
alimentaria las exigencias ambientales y de demanda energética presentan la necesidad de
buscar fuentes alternativas de energía, dando especial interés a las energías renovables; entre
ellas los biocombustible que son una alternativa ecológica que se le puede dar a los desecho
de los aceites usados que genera una contaminación en los ecosistemas acuáticos y en vez de
desecharlos se puede generar biodiesel que permitirá dar valor agregado a este desecho y al
mismo tiempo aminorar la contaminación ambiental.
6. FUNDAMENTO TEORICO:
6.1. Conceptos y definiciones básicas:
6.1.1.¿Qué es el biodiesel?:
El biodiesel es un combustible diesel producido a partir de materias de base
renovables, como los aceites vegetales, que se puede usar en los motores
diesel.Químicamente: éteres de alquilo, de metilo y de etilo. Tiene buenas
propiedades lubricantes y puede usarse como combustible puro al cual se
suele denominar B100 o mezclado con gasoil fósil en una proporción
determinada como por ejemplo 20% de biodiesel y 80% de gasoil al cual se
llama B20. También se lo puede usar como aditivo del gasoil en
concentraciones del 1% o 5% dada sus buenas propiedades lubricantes ya que
esta realizado a bases de aceite.
6.1.2. Procedimiento de obtención:
El procedimiento de obtención desde la semilla cultivada se puede ver en
Ilustración, Luego de cultivada las plantas y obtenida la semillas se debe
proceder a la extracción del aceite, lo cual se logra por medio de una prensa en
la que la semilla es comprimida para que despida su contenido oleaginoso. En
esta etapa se obtienen dos productos: aceite virgen, el cual se empleara en las
posteriores etapas para la obtención del biocombustibles; y por otro lado
5. Química orgánica/IngenieríaAmbiental
espelet el cual es un subproducto que se encuentra muy difundido en la
obtención de alimentos balanceados para animales.
Luego este se debe filtrar para extraer todas las impurezas como vestigios de
semillas trituradas. Proceso que se logra haciendo pasar el aceite crudo por
uno o más filtros con mallas especialmente diseñadas para separar las partes
sólidas hasta el grado de pureza necesario.
A continuación se debe extraer el agua presente en el aceite por medio de una
destilación la cual consiste en calentar el aceite hasta el punto de evaporación
del agua(100C) el cual es menor que el del aceite. Con esto se consigue que
el agua presente se evapore y abandone el aceite. Este proceso es necesario
solo si el contenido de agua es importante.
6.1.3. Transesterificación:
A continuación se realiza el proceso de “Transesterificación” que es la
obtención de Biodiesel propiamente dicha. En esta se hace reaccionar al aceite
con alcohol metílico o etílico en presencia de un catalizador que acelera la
reacción el cual suele ser soda Cáustica.
Imagen 01: La Transesterificación
En la bibliografía se encuentran porcentajes aproximados derivados de los
estudios de los diferentes grupos de investigación que abordaron el problema
entre los que se puede decir que las cantidades están entre los siguientes
valores:
10 a 22,5% en volumen, de Alcohol Metílico
Alrededor del 1 al 3,5% de soda cáustica también en volumen
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80 a 90% de aceite
En algunos casos los investigadores recomiendan lo que llaman una “segunda
extracción” que consiste en hacer reaccionar nuevamente el biodiesel con
alcohol y soda cáustica de modo de lograr la total transeterificación del
material.
6.1.4. Ventajas y desventajas del biodiesel:
VENTAJAS DESVENTAJAS
Es un recurso renovable,
biodegradable (en caso de derrame se
disuelve fácilmente en la naturaleza) y
no tóxico.
Combustión más completa debido a la
presencia de oxígeno en su
composición química.
Tiene balance neutro respecto a la
contaminación con CO2 y
prácticamente no contiene sulfuros.
Se puede usar en motores diesel hasta
un 20% de mezcla sin necesidad de
cambios en el motor y para
porcentajes mayores no son
necesarias adaptaciones especiales.
Tiene mayor número de cetano; por lo
tanto presenta mayor capacidad de
autoencendido.
Posee punto de inflamación muy alto
cercano a los 130ºC y además no
produce vapores explosivos, lo cual
hace más seguro al momento de
operar, transportar y almacenar.
Puede ser bombeado, manipulado y
almacenado con los mismos equipos
que se emplean en el diesel
convencional.
Presenta mayor viscosidad cinemática,
lo que mejora su capacidad en lubricar
el motor; esto permite minimizar los
aditivos utilizados en el diesel
convencional.
Tiene menor poder calorífico (1 litro
de diesel equivale energéticamente a
1.1 litros de biodiesel) esto afecta la
potencia y el consumo del motor
Aumentan las emisiones de óxidos de
nitrógeno NOx (genera smog y
contribuye a la lluvia ácida).
Mayores costos de producción.
Su vida útil es inferior a los 6 meses,
debido a su escasa estabilidad
oxidativa, en otras palabras pierde la
capacidad de oxidarse en el proceso
de combustión en la cámara del
motor. El biodiesel viejo se vuelve
ácido y forma sedimentos saliendo de
los estándares de calidad.
Presenta problemas de fluidez a
bajas temperaturas, bajo los 0ºC se
puede congelar o generar depósitos
en el motor.
No es compatible con tanques cuyo
material sea de cobre, plomo, zinc y
estaño y sus aleaciones, pues estos
metales pueden catalizar reacciones
químicas de degradación del
combustible.
Debido a que es un buen solvente;
puede disolver sedimentos presentes
en el sistema de combustible del
motor y causar obstrucción de filtros
en su primer uso en motores que
operan con diesel, por lo que se
recomienda hacer una limpieza del
sistema de combustible.
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6.1.5. Aspecto Ecológico:
Una cuestión importante que impulsa el aprovechamiento de este tipo de
energía es, como se dijo arriba, el aspecto ecológico. Además de ser un tipo de
energía renovable tiene otros tipos de atributos importantes a tener en cuenta
como son los siguientes:
Las plantas absorben del medio ambiente dióxido de carbono (CO2) para su
fotosíntesis, luego estas son procesadas y convertidas en biodiesel el cual se
quema en los motores de combustión interna arrojando luego una cantidad de
dióxido de carbono al medio.
Imagen 02: Ciclo Ecológico
Se puede decir que parte del CO2 liberado al ambiente por la combustión es
consumido por las plantas que luego serán cosechadas para conseguir más
combustible. La diferencia entre este proceso y el del combustible fósil radica en
que el segundo es extraído de pozos y luego de consumido el CO2 no es
absorbido por ningún elemento necesario para su producción; en cambio en el
biodiesel son necesarios los cultivos que a su vez absorben el monóxido.
Otro aspecto ecológico es que él se degrada más rápidamente que el gasoil.
Según estudios realizados por otros grupos de trabajo se encontró que al cabo
de 28 días de derramado se degrada un 90% o más del producto. Esto es muy
conveniente ya que el impacto ecológico en casos de accidentes en mares o ríos
seria mucho menor y su plazo de recuperación más corto que en el caso de
combustibles derivados del petróleo.
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6.2. MARCO TEORICO:
La Universidad Agraria La Molina junto con Intermédiate Technology Development
Group – ITDG vienen realizando pruebas de producción de Biodiesel desde el año
2000.Con el respaldo de ésta universidad se han desarrollado estudios para zonas
urbanas: Producción de biodiesel a pequeña escala a partir de aceites de cocina
usados (UNALM).
Lanzamiento del primer bus ecológico alimentado con biodiesel en el Perú (UNALM).
Producción de biodiesel de aceites vegetales usados: bases para una producción a
mediana escala (UNALM).
Construcción y puesta en operación de la planta modelo de producción biodiesel
(Convenio CONCYTEC - UNALM).
Con el apoyo del Consejo Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación Tecnológica
(CONCYTEC) del Perú se han llevado a cabo proyectos de investigación científico-
tecnológica para zonas aisladas de selva.
El 31 de agosto de 1937, G. Chavanne de la Universidad de Bruselas, Bélgica, obtuvo
la patente por “transformar aceites vegetales para su uso como combustibles”. La
patente describía la transesterificación del aceite usando etanol o metanol para
separar la glicerina de los ácidos grasos y reemplazarla con alcoholes de cadenas
cortas. Esta fue la primera producción de biodiesel.
7. SOLUCION DEL PROBLEMA:
7.1. Materiales:
1L de aceite reciclado.
0.2 L de alcohol de 96°.
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4 gr. de soda caustica.
1 probeta.
1 olla. 1 recipiente adicional.
1 embudo.
Gasa.
1 cucharon.
1 balanza electrónica.
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7.2. Procedimiento:
a. Proceso de limpieza del aceite:
1. Poner el aceite reciclado en la olla y hervirla.
2. Dejar enfriar el aceite.
3. Colar el aceite.
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(2)
b. Proceso de formación del biodiesel:
1. Poner en una olla el litro de aceite.
2. Preparar en otro recipiente 200 ml de alcohol y 4 gr de soda caustica.
3. Mezclar el metóxico sódico con el aceite.
4. Calentar a fuego lento la mezcla, moviéndola constantemente a una
temperatura de 40-50 °C
5. Colocar la mezcla en un depósito y dejar reposar durante 12 horas.
6. Esperar a que se asiente el biodiesel.
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8. RESULTADOS:
El resultado que se obtiene es el biodiesel, esto se obtiene después de esperar por 12 horas
para que sedimente.
Este producto final, obtenido a partir de aceite reciclado, alcohol y soda caustica, es un
combustible. De esta manera se puede obtener un producto, a partir de otro.
9. CONCLUSIONES:
Se adoptó el método de Transesterificación alcalina en base - base para la producción de
biodiesel a partir de aceites usados de cocina.
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Al utilizar aceites usados de cocina pre tratados, se aprovecha y a la vez se da valor agregado
a un desecho contaminante.
El producto de la reacción es 90% de biodiesel y 10% de glicerina en promedio.
Se Promovió el tema del desarrollo sostenible gracias al reusó de los aceites.
10. RECOMENDACIONES:
Calentar el aceite usado antes de usarlo, pues es para que cualquier impureza que haya
en él sea eliminada, y se pueda usar adecuadamente.
Usar mascarilla al momento de calentar la mezcla de aceite y metóxico sódico, pues el
olor que emana es fuerte, debido al alcohol.
Al momento de calentar la mezcla final, es importante que se mueva constantemente.
11. BIBLIOGRAFIA:
II Congreso de Energías Renovables y Biocombustibles.
http://www.cober.pe/cobers.php
Carlos Zapata et al.
2006 Producción de biodiesel a partir de aceite crudo de palma. Dyna, (74): 71 – 82.
(Colombia).
http://www.corpoica.org.co/sitioweb/Documento/JatrophaContrataciones/CURSO-
BIODIESEL.pdf
Van Gerpen
2005 Biodiesel processing and production. Fuel Processing Technology, (86): 1097 – 1107.
(USA).
Fernando Acosta, Paula Castro, Elsa Cortijo
2008 Manual de construcción y uso de reactor para producción de biodiesel a pequeña
escala. Primera edición. Lima: Forma e Imagen.
