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  • 1. CENTRO DE BIOTECNOLOGIA INDUSTRIAL SENA-PALMIRA
    • Producción de BIODIESEL y subproductos
    • Ing. Ernesto Josué Mendoza Pérez
    • Instructor de Biotecnología
    • E-mail: [email_address]
    • Palmira 2011
    Glicerol AG AG AG
  • 2. El biodiésel es un combustible líquido de origen biológico (biocarburante/agrocombustible). Químicamente se define como una mezcla de ésteres alquílicos o alquíl ésteres que se obtiene principalmente a partir de triglicéridos de los ácidos grasos de aceites vegetales (colza, girasol, palma, soja, etc.), aceites de fritura usados y grasas animales.
  • 3. PRODUCCIÓN DE BIODIESEL ESCALA LABORATORIO MATERIA PRIMAS: Semillas de Oleaginosas Grasa Animal Algas y microalgas (Lípidos) Aceites Usados (AFU) SEMILLA DE Cucurbita moschata <35 %E.E
  • 4. COMPOSICION DE LAS GRASAS ESTA FORMADO POR TRIGLICERIDOS: Un triglicérido posee una molécula de glicerol y tres ácidos grasos estos pueden ser de cadena larga o cadena corta, insaturados o polinsaturados. UN GLICEROL 3 ACIDOS GRASOS G AG AG AG
  • 5. ACIDOS GRASOS
  • 6. TRATAMIENTO DEL ACEITE El aceite se puede obtener de la fuente a través de procedimientos físicos o químicos: FISICO: Extracción por prensado QUIMICO: Extracción Soxhlet
  • 7. Resultado de laboratorio de Biodiesel
  • 8. TRATAMIENTO DEL ACEITE
  • 9. Transesterificación del aceite Para llevar a cabo la transesterificación del aceite se debe tener en cuenta el tipo de catalizador a usar… G AG AG AG + A 3 Catalizador G + 3 AG A
  • 10. Catálisis homogénea NaOH KOH Química Candida rugosa, Candida antarctica Rhizomucor miehei Pseudomonas cepacia Rhizopus orizae MgO CaO Ba(OH) 2 CaCO 3 Catálisis heterogénea Bioquímica HCl H 2 SO 4 Ácida Básica Catalizadores mas usados
  • 11. Cat á lisis Á cida Cat á lisis B á sica
    • Ventajas
    • Conversiones altas
    • Reactivos no requieren ser anhidros
    • No hay formaci ó n apreciable de jabones
    • Desventajas
    • Tiempos largos de reacci ó n ( > 3 h)
    • Temperaturas superiores a los 100 o C
    • Equipos resistentes a la corrosi ó n
    • Dif í cil purificaci ó n
    • Ventajas
    • Tiempos cortos de reacci ó n (1 h)
    • Operan a condiciones de T y P moderadas
    • Relativamente barata
    • Separaci ó n f á cil de los productos
    • No requiere equipos costosos ni complicados
    • Mayor utilizaci ó n industrial
    • Desventajas
    • Reactivos deben ser anhidros
    • Formaci ó n de jabones y perdida de esteres
    • Necesidad de etapas de purificaci ó n
  • 12. Cat á lisis Enzim á tica Cat á lisis Supercr í tica
    • Ventajas
    • Condiciones de T y P moderadas
    • No hay formaci ó n de jab ó n
    • Es renovable
    • No requiere catalizadores qu í micos
    • F á cil de purificar
    • Desventajas
    • Cin é ticas relativamente lentas ( > 8 h )
    • Alguna veces se requiere de solventes
    • Algunas enzimas son costosas
    • El m é todo a un no es viable comercialmente
    • Ventajas
    • No requieren catalizador
    • La cin é tica es 10 veces mas r á pida
    • Rendimientos superiores al 99%
    • Desventajas
    • Se requiere equipos costosos y complicados
    • Condiciones criticas de T y P 350ºC y 30Mpa
    • Inviable para la producción a gran escala
  • 13. GLICERINA BIODIESEL
  • 14. BALANCE DE MASA: Transesterificación del aceite en 3 pasos
  • 15. QUMICA DE LA REACCIÓN R-COOH + CH 3 OH R-COOCH 3 + H 2 O Catalizador Acido graso Alcohol Biodiesel
  • 16. PESOS MOLECULARES DE LOS COMPUESTOS
  • 17. ESTRUCTURA QUIMICA
  • 18.
  • 19. RESUMEN PARA EL BALANCE DE MASA IDEAL
  • 20. Variables que afectan la reacción transesterificación Temperatura de reacción Tiempo de reacción Relación molar alcohol:aceite Tipo de alcohol
    • Depende del alcohol empleado.
    • A mayor T, mayor es el rendimiento y menor el tiempo de reacción.
    • Depende del alcohol empleado (metanol < etanol) y del tipo de catálisis.
    • A mayor t, mayor es el rendimiento de la reacción y mayores los costos.
    • Depende del tipo de catálisis.
    • A mayor A:A: rendimiento, problemas de separación, costos de producción.
    • El tipo de alcohol depende: costos, origen y desempeño en la etapa de separación.
    • El rendimiento es mayor en la etanólisis (NaOH) que en la metanólisis.
  • 21. Tipo de catalizador Concentración de catalizador Intensidad de mezclado Contenido de AGL y humedad
    • Depende de la naturaleza del aceite y su costo.
    • AGL y agua alta, catalizador ácido o enzimático.
    • Catalizador básico (< T y t, < relación A:A, corroen menos los equipos).
    • El aumento de la [catalizador] aumenta el rendimiento hasta ciertos valores .
    • [Catalizador] promueve la formación de sales, emulsificación de la mezcla y genera costos adicionales.
    • Valores óptimos en Catálisis ácida: 1 y 4%; Catálisis básica: 1% en peso.
    • Depende del tipo de catálisis.
    • Se requiere al inicio y durante de la reacción.
    • Valor óptimo (360 y 600 rpm)
    • A mayor contenido de AGL y humedad menor es el rendimiento.
    • Valor óptimo (AGL < 3%, agua < 1%)
  • 22. Ventajas del Biodiesel Tecnológicas y para el motor Prolongan la vida del motor (mayor lubricidad) Contribuye a mantener el interior del motor mas limpio El motor presenta menos vibración y menos ruido El motor diesel no requiere modificaciones importantes Es mas seguro para su transporte y almacenamiento (flash point-PI, alto) Las instalaciones de distribución y venta no requieren modificaciones Energéticas Constituye una fuente de energía renovable y limpia Reduce la dependencia de los combustibles fósiles El poder calorífico y el rendimiento es casi igual al petrodiesel
  • 23. Para el medio ambiente
    • Las emisiones del hollín (humo) se reducen en un 60%
    • Los gases generados contienen un 75% menos de elementos tóxicos
    • El CO se reduce entre el 10 y el 50%
    • No afecta el neto de carbono en la atmósfera
    • Alta biodegradabilidad
    • La materia prima es renovable y/o reutilizable
    • Contenido de azufre menor al 0.1%
    • Contiene un 11% de oxígeno en peso
    • No es tóxico (10 veces menos tóxico que la sal común)
    • Reduce en 90% la cantidad de C x H y no quemados y en 80% lo aromáticos
    • Reduce el riesgo de explosiones
    • No contiene hidrocarburos policíclicos
    • El análisis del ciclo de vida para el BioDiésel indica que:
    • 1 galón de diesel produce 12,7 Kg de emisiones de CO 2
    • 1 galón de B100 produce 2,7 Kg de emisiones de CO 2
  • 24. Desventajas del Biodiesel
    • A bajas temperaturas se generan problemas de fluidez (< a 0°C)
    • Su costo depende del costo de las materias primas
    • Escasa estabilidad hidrolítica y oxidativa, teniendo una vida útil
    • máxima de 6 meses y sus cualidades técnicas se ven alteradas
    • Como disolvente, es incompatible con una serie de plásticos
    • derivados del caucho natural.
  • 25. Conpes de Biocombustibles El documento 35 � 10 titulado Lineamientos de Política Para Promover la Producción Sostenible de Biocombustibles en Colombia , es un documento del Consejo Nacional de Política Económica y Social, Conpes, que establece una política orientada a promover la producción sostenible de los biocombustibles, aprovechando las oportunidades de desarrollo económico y social que ofrecen estos nuevos mercados. Leyes Ley 1083 de 2006 (julio 31): por medio de la cual se establecen algunas normas sobre planeación urbana sostenible y se dictan otras disposiciones Ley 1028 Código Penal (junio 12): “Del apoderamiento de los hidrocarburos, sus derivados, biocombustibles o mezclas que los contengan y otras disposiciones” Ley 939 de 2004 (diciembre 31): Incentivo para la producción de biocombustibles. Marco legal
  • 26. Características Físico/químicas del biodiesel Fuente: panoramaenergético.com
  • 27.
  • 28.
  • 29. Subproductos de la Producción de Biodiesel
  • 30. Glicerina
    • No tóxica
    • Biodegradable
    • Viscosa
    • Inodora
    • Incolora
    • Sabor dulce
    • Higroscópica
    • Tiene propiedades humectantes
  • 31.
  • 32. CONCLUSIONES
    • Todas las fuentes existentes de materias primas viables para obtención de biodiesel merecen llevarse a investigación con el fin de tener alternativas para la eficiencia energética y el cuidado del medio ambiente.
    • Conocer todos los procesos de producción de biocombustibles a todas las escalas permite establecer las necesidades actuales de el mundo y la sociedad y que depara a futuro.