Rendimientos en el proceso de obtención de biodiesel de algodón.

Resumen: T-092
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL NORDEST E
Comunicaciones Científicas y Tecnológicas 2006
Rendimientos en el proceso de obtención
de biodiesel de algodón.
Brachna, Daniel O. - Diaz Yanevich, Claudia E.
Hryczyñski, Eduardo - López Walter G. - Judis, Omar V.
Facultad de Agroindustrias, Universidad Nacional del Nordeste
Cdte Fernández 755,3700. P. R. Sáenz Peña, Chaco, Argentina.
E-mail: [email protected]. T.E.: 03732-420137
ANTECEDENTES
La búsqueda de combustibles amigables con el Medio Ambiente, el incremento en los precios del petróleo y la reflexión
sobre lo limitado de este recurso, son los motivadores para la búsqueda de combustibles alternativos, entre los cuales
destaca el Biodiesel, que es un combustible de origen vegetal que reemplaza al Diesel derivado del petróleo, con una
serie de cualidades que superan por mucho su desempeño.
El Biodiesel se obtiene de fuentes renovable de energía, es no tóxico, biodegradable, seguro de manejar y almacenar, en
menos irritante, de aroma agradable, menos ruidoso y alarga la vida del motor. Sus buenas cualidades son una fuente
importante de incentivos, sobre todo desde el punto de vista social, para impulsar crecientemente su uso, ya que reduce
estratégicamente la dependencia tecnológica, genera gran cantidad de fuentes de trabajo y promueve el desarrollo
agroindustrial.
El Biodiesel tiene propiedades similares al Diesel obtenido de la refinación del petróleo o Petrodiesel, que se obtiene de
aceites vegetales o grasas animales. Esta compuesto principalmente de ésteres de metilo de ácidos grasos. En Europa se
emplea principalmente aceite de colza, mientras que en Estados Unidos se emplea principalmente aceite de soja. No
obstante, el Biodiesel puede elaborarse a partir de una amplia variedad de materias primas que incluyen aceite de maíz,
semilla de algodón, aceite de palma, aceite de coco, girasol y grasas animales.
El proceso de obtención de biodiesel de aceite de algodón es similar al de otros aceites vegetales, pero debido a que este
aceite presenta una mayor cantidad de gomas, materiales colorantes, etc hacen que es mismo presente un color oscuro
intenso por lo que se deben realizar etapas anexas a las consideradas con otros aceites.
El objetivo del presente trabajo es mostrar los rendimientos obtenidos en la producción de biodiesel a partir de aceite
crudo de algodón.
MATERIALES Y MÉTODOS
Para el análisis de este tema se realizaron las siguientes actividades:
•
Obtención del aceite de algodón crudo
• Prensado Mecánico: para el que se utilizó un extrusor.
• Filtrado: con filtro al vacío para la eliminación de impurezas.
•
Refinación y decoloración del aceite obtenido
• Desgomado: con agregado de agua acidificada para la eliminación de gomas (fosfolípidos).
• Neutralización: con solución alcalina para lograr la decoloración del aceite.
• Lavado: para eliminar residuos de alcalis.
• Secado: a 105 – 110 ºC para eliminar el agua del lavado.
•
Elaboración de Biodiesel
• Calentamiento: se efectuó a una temperatura de 60ºC para disminuir la viscosidad del aceite.
• Preparación del agente esterificante: se hizo reaccionar (NaOH) en presencia de alcohol (metanol) en un
recipiente cerrado (reactor alcóxido) bajo condiciones de agitación y temperatura.
• Obtención del combustible: en un reactor de mayor capacidad (reactor biodiesel), se mezcló el aceite vegetal
con el alcóxido obtenido bajo condiciones de temperatura, y agitación. Esta reacción generó biodiesel como
producto principal y como subproducto glicerina.
•
Purificación del Biodiesel obtenido
• Recuperación del solvente: se efectuó por aplicación de vacío y condensación, esto permitió recuperar el
alcohol excedente.
• Decantación: se realizó esta operación para eliminar el glicerol obtenido en dicha reacción.
• Lavado: se lavó al combustible con agua, para eliminar cualquier resto de glicerina, jabón u otra impureza. Se
realizó en varias etapas.
• Secado: para eliminar restos de agua que pudiera estar contenido en el biodiesel obtenido.
•
Balance de materia del proceso.
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Comunicaciones Científicas y Tecnológicas 2006
DISCUSIÓN DE RESULTADOS
Diagrama de Producción de Biodiesel a partir de Aceite de Algodón
Configuración Planta Base
Aceite de Algodón
Residuos
Filtrado
Solución Ácida
Gomas (Fosfolípidos)
Solución Álcalina
Pasta Neutral.
Decoloración
Aguas Residuales
Metanol
Na(OH)
Lavado
Preparación del Catalizador
Hidrólisis
Agua
Secado del Aceite
Solución Residual
Ácidos Grasos
Agua
Solución Ácida (H2SO4)
Aguas Residuales
Lavado
Agua
Catalizador
Secado Ácidos Grasos
Aceite Refinado Seco
H2SO4 96 %
Ácidos Grasos
Esterificados
Transesterificación
Metanol
Esterificación de Ácidos Grasos
Mezcla de
Reacción
Glicerina Cruda
Separación
Ácido
Orgánico
Metilester
Preparación Solución
Ácida
Flash Inicial
Lavado II
Flash Final
Biodiesel
Metanol
Húmedo
Aguas Residuales
Aguas Residuales
Agua
Metanol
Húmedo
Acidificado
Metanol
Destilación
De Metanol
Agua
Lavado I
Agua
Agua
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL NORDEST E
Comunicaciones Científicas y Tecnológicas 2006
TABLA 1. RENDIMIENTOS DEL PROCESO
Por 1000 ml de Metilester ( Producto Final )
Biodiesel – Proceso Procesando:
de Producción
Aceite de Algodón
Procesando:
Ácidos Grasos por Esterificación Ácida
Materia Prima
Aceite de Algodón
1396,79 lt
1278,06 kg
Pretratamiento
Aceite Refinado
Ácidos Grasos
1096,49 lt
1003,28 kg
300,30 lt
Producto Final
Metilester (Biodiesel)
Glicerina Cruda
1000 lt
96,49 lt
Metanol
Metóxido de Sodio
Ac. Orgánico
Ac.Sulfúrico(Hidrol.)
Hidroxido de Sodio
Ac. Sulfúrico
Agua (Pretratam.)
Agua de Proceso
Ac. Fosfórico
151,43 lt
875 kg
112,43 kg
Químicos
120 kg
55,43 kg
0.70 kg
41,68 lt
33,03 kg
1,50 lt
1,78 kg
0,63 lt
28,53 lt
0,74 kg
28,53 kg
5,02 kg
116,69 lt
100 lt
116,69 kg
100 kg
0,2093 kg
De los valores observados en la TABLA 1 se puede establecer que partiendo de aceite de algodón prensado se obtiene
un 78.5% de aceite refinado apto para ser utilizado en el proceso de transesterificación (triglicéridos).
Como resultado de la transformación se obtiene un 91.2% de biodiesel de aceite de algodón y el porcentaje restante lo
constituyen los subproductos y pérdidas de metiléster en el proceso de lavado.
CONCLUSIONES
El proceso general de obtención de biodiesel considerado desde la obtención del aceite, denota una relativa disminución
del porcentaje de transformación. Dicho proceso puede ser mejorado tratando la pasta de neutralización obtenida en la
etapa de decoloración, mediante una hidrólisis ácida para recuperar los ácidos grasos. Estos ácidos grasos son
transformados en metilésteres mediante catálisis ácida.
BIBLIOGRAFÍA
Ma, F.; Hanna, M. A. Biores. Tech. 1999, 70, 1.
A.J.C. Andersen. 1965. Refinación de Aceites y Grasas Comestibles. Editorial C.E.C.S.A.
A & G Libro 10ºAniversario Tomo II Recopilación de Artículos Técnicos. 2001
Alton E. Bailey. Aceites y Grasas Industriales. Editorial Reverté Argentina SCA.
Martínez R, Mercedes. Utilización de Aceites Vegetales para la Obtención de Biodiesel. Universidad Complutense de
Madrid, 2002.
• Larrosa, Rodolfo. Proceso de Producción de Biodiesel.
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