CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA INTRODUCCIÓN METODOLOGÍA

OBTENCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DEL ACEITE DE SEMILLAS
DE FRUTOS DE CHIRIMOYA (Annona cherimolla) Y SU
TRANSFORMACIÓN A BIODIESEL
1
3
1
2
3
De Jesús Romero Yanely Araceli , Benito Reyes Trejo , Lino Joel Reyes Trejo , Antonio Reyes Chumacero , Diana Guerra Ramírez ,
4
María de la Cruz Espindola Barquera
1
2
3
Departamento de Química Orgánica y Fisicoquímica, Facultad de Química, Universidad Nacional Autónoma de México Laboratorio de
Productos Naturales, Área de Química, Departamento de Preparatoria Agrícola, Universidad Autónoma Chapingo, Km 38.5 carretera
4
México-Texcoco, CP 56230, Texcoco, Estado de México. Fundación Sánchez Colín, Michoacán.
INTRODUCCIÓN
Hoy en día el panorama energético mundial se encuentra dentro de una grave crisis de
disponibilidad y abasto de combustibles fósiles a los diferentes sectores productivos, al
mismo tiempo se observa otro problema, el aumento de las emisiones de gases de efecto
invernadero. La biodiversidad de nuestro país representa opciones para el aprovechamiento de cultivos en la obtención de energía renovable, es decir que se cuenta con especies o residuos de éstas, que si bien no son destinadas para la alimentación humana pueden ser una fuente para la generación de biocombustibles.
Esta investigación tiene como objetivo obtener Biodiesel y estudiar algunas de sus propiedades, a partir de las semillas de la chirimoya (A. cherimolla ), las cuales pueden aprovecharse para obtener aceite el cual no es factible para la alimentación debido a su alto con1
tenido de acetogeninas, sustancias bioactivas y citotóxicas .
Esto indica que se obtiene mayores rendimientos con el método de Soxhlet ya que se
aplica calor para la extracción y de la cáscara se obtiene un rendimiento pobre.
♦El aceite de las semillas de A. cherimolla registró valores de densidad de 0.9072 g/
mL, viscosidad de 3.7354 mm2/s, índice de yodo de 100.48 I/100 g, calor de combustión de 39.4 KJ/g y un índice de acidez inferior al 2 %, límite suficiente para permitir la
obtención de biodiesel (como ésteres metílicos de ácidos grasos) por la reacción de
2
transesterificación alcalina .
♦Se obtuvo un rendimiento de biodiesel del 84 % a partir del aceite obtenido de Soxhlet y un rendimiento de 82.5 % a partir del aceite de maceración, posteriormente se
analizó la calidad de este producto comparándose con la Norma Europea EN 14214 lo
3
que muestra su posible uso como biocombustible (Ver Tabla 1).
Tabla 1. Pruebas de calidad del Biodiesel de A. cherimolla.
Biodiesel obtenido del aceite de Annona cherimolla
A partir del Aceite
Determinación
NORMA EUROPEA
3
Densidad Relativa 20°C
Índice de acidez
(mg KOH/g biodiesel)
Índice de yodo
(g I/ 100 g biodiesel)
Calor de combustión
(KJ/ g biodiesel)
Figura 1. Aspecto físico del fruto y las semillas de la chirimoya (A. cherimolla)
METODOLOGÍA
2
Viscosidad 40°C (mm /s)
Cáscara
Recepción de semillas de
Annona cherimolla
Molienda
Almendra
50 g / 300mL Hexano/ 18h/
Triplicado
Selección, limpieza y secado de semillas
Método Soxhlet
1 Kg / 1.5 L Hexano/ 3 extracciones
cada 72 h
Caracterización física
Extracción
Maceración
60°C/ 90 min
Reacción de
transesterificación
Biodiesel
O
KOH
O
R1
+
Pruebas de calidad
-Densidad
-Viscosidad
-Índice de yodo
- Índice de acidez
- Calor de combustión
H3CO
OH
OH
R3
+
H3CO
O
METANOL
---
3.7354
0.8621
a 40°C 3.5 – 5.0 mm2/s
a 15°C
860-900 Kg/m
3
Nombre
Palmitato
Estereato
Oleato
Linoleato
Tr
Área
% Área
(min)
3.065
4.236
4.285
4.484
(pA*s)
104994
191513
232354
24527
18.973
34.607
41.988
4.432
Gráfica 1. Resultados experimentales de calor de combustión de
diferentes anonáceas comparado
con el valor de diesel. Facultad
de Química, UNAM.
R1
O
GLICERINA
R2
CONCLUSIONES
O
OH
H3CO
TRIGLICÉRIDOS
(ACEITE )
---
—
Identificación de acetogeninas
O
3 CH3OH
O
39.8909 ± 0.0507
1
2
3
4
O
O
40.0719 ± 0.1471
Extracción líquido-líquido
0.143g KOH/ 13 mL MeOH
O
Máx. 120 g I/100 g
#
Extracto metanólico
Obtención del aceite
O
102.8998 ± 2.5688
♦Los valores pequeños de viscosidad y densidad permiten establecer que el biodiesel
obtenido no tendrá problema para fluir a través de los conductos hasta llegar al motor
de combustión. La cantidad de esteres metílicos de ácidos grasos insaturados determinada como el 46% por cromatografía de gases, constituye un dato relevante que
3
previene una mejor fluidez y grado de almacenaje a bajas temperaturas .En la Fig. 4
se muestra el cromatograma (CG) para el Biodiesel, el cual indicó un contenido del
46% de ésteres metílicos de ác. grasos de dobles enlaces (oleato y linoleato).
Bagazo
Evaporación
R2
100.5219 ± 0.0914
Soxhlet
0.8802 ± 0.0002
0.4640 ± 0.0011
Figura 4. Perfil de ésteres metílicos de ác. grasos del biodiesel de A. cherimolla.
Separación física de almendra y cáscara
25 mL de aceite
Densidad Relativa 40°C
Maceración
0.8789 ± 0.0005
0.4765 ± 0.0244
EN 14214
Límites
3
a 15°C 860-900 Kg/m
Máx. 0.50 mg KOH/g
O
A: Aceite B: Biodiesel G: Glicerina
R3
Eluyente:
MEZCLA DE ÉSTERES
METÍLICOS
(BIODIESEL)
Figura 2. REACCION DE TRANSESTERIFICACIÓN EN MEDIO ALCALINO
2
Hexano/AcOEt/Ac. Acético
(9: 1: 0.5)
Figura 3. Cromatoplaca del Biodiesel
obtenido de la reacción de transesterificación alcalina.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
♦ Las semillas de chirimoya son mas pequeñas, longitud (1.87 ± 0.13 cm) que las de A.
purpurea cuya longitud es de 2.71 ± 0.24 cm, razón por la que se obtuvo menor rendimiento en la extracción de aceite de A. cherimolla.
♦ El rendimiento de la extracción del aceite de la almendra y cáscara de la semilla de A.
cherimolla por el método de Soxhlet y maceración fue de 28.9341± 2.5621, 22.8889 %
y 0.6541 ± 0.0567 , 0.6152 % respectivamente.
Se obtuvo un rendimiento de biodiesel de 84 % y 82.5% del aceite de A. cherimolla
por los métodos de Soxhlet y maceración respectivamente, obteniendo como subproducto glicerina. El biodiesel obtenido a partir de las semillas de chirimoya posee características adecuadas para ser utilizado como biocombustible por ejemplo: su densidad, índice de acidez, calor de combustión (similar al del diesel petroquímico) e índice
de yodo además su perfil de ácidos grasos insaturados que permite su uso combinado
con diesel a bajas temperaturas.
BIBLIOGRAFÍA
1) Ocampo, S. D. M.; Betancur, J. L. A.; Ortiz, A.; Ocampo, C.R. (2007). Estudio cromatográfico comparativo de los ácidos
grasos presentes en semilla de Annona cherimolioides y Annona muricata L. Vector (2), pp.103 – 112.
2) M. Shahid, E. y Jamal, Y. (2011). Production of biodiesel: A technical review. Renewable and Sustainable Energy Reviews(15), pp.4732-4745.
3) Atadashi, I.M., Aroua, M.K. y Aziz, A.A. (2010). High quality biodiesel and its diesel engine application: A review
Renewable and Sustainable Energy Reviews (14 ), pp. 1999–2000.