26 Biodiesel

BIODIESEL
LA TRANSESTERIFICACIÓN
El biodiesel es un combustible compuesto por ésteres (etílicos o metílicos) producidos en una
reacción química de transesterificación (Figura 1).
Esta ocurre entre aceites vegetales y alcohol (etanol o metanol), en presencia de un catalizador
inorgánico o enzimático (lipasas). Da como subproducto glicerol (5 a 10% del producto bruto), que
es aprovechado por algunas industrias (de alimentos, cosmética, de medicamentos).
Figura 1: La reacción de transesterificación.
Se trata de una transesterificación de triacilgliceroles (triglicéridos), donde R representa la cadena de carbono
de los ácidos grasos y R, la cadena de carbono del alcohol.
H2C – O – CO -R
HC – O – CO - R
CH2OH
+3R’ – OH
H2C – O – CO - R
Triglicéridos
H+/OH-
HCOH
+
3R – O – CO - R’
CH2OH
Alcohol
Glicerol
Ésteres
El biodiesel representa entre el 88 y 95% de la energía del diesel, pero cuando se mezcla con el
diesel convencional (B1 con 1% de biodiesel a B20 con 20% de biodiesel) aumenta la calidad del
combustible, disminuyendo la emisión de partículas contaminantes y gases tóxicos en la atmósfera.
La producción de biodiesel está localizada principalmente en la Unión Europea (60%) y, en menor
grado, en los Estados Unidos, China, Indonesia y Malasia. La materia prima es variada: soja en los
estados Unidos, canola en la Unión Europea y en Canadá, soja y girasol en Argentina, dendé en
Asia. En Brasil, se ha experimentado con soja, papaya, babasú, dendé, girasol, maíz, cacahuete
(maní), jatrofa, etc.
Quedan algunos puntos a considerar, especialmente en relación con el uso de materias primas
como la papaya, con el objetivo de estimular al pequeño agricultor. En principio, el biodiesel
es
carbono-neutro. No obstante, diferente al etanol de caña, el sistema productivo sería carbononegativo, cuando se toma en cuenta la energía necesaria para cultivar y regar la tierra, el
movimiento de la maquinaria agrícola, el almacenamiento y transporte de la materia prima y de los
productos, etc.
Desde el punto de vista energético, los sistemas productivos más eficientes serían los asociados a
los complejos agroindustriales (soja, maíz, girasol), si bien presentan el grave defecto de desviar la
producción de energía a las materias primas de alimentos y raciones.
BIBLIOGRAFÍA
WMRC. GREEN CHEMISTRY LESSONS: Biodiesel – Using renewable resources. En
http://www.greeningschools.org/docs/BiodieselUsingRenewableResources.pdf
Guía 26
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BIODIESEL / LA TRANSESTERIFICACIÓN
ACTIVIDAD PRÁCTICA
El biodiesel es un combustible compuesto por ésteres producidos en la reacción química de
transesterificación. Esta ocurre entre aceites vegetales y alcohol (metanol), en presencia de un
catalizador inorgánico. Deja como subproducto glicerol (5 a 10% del producto bruto), que es
aprovechado por algunas industrias.
OBJETIVO
Preparar biodiesel vía una reacción química de transesterificación.
MATERIALES
Balanza, varilla de vidrio, agua destilada, erlenmeyer, pipeta de 1 ml, pipeta de 10 ml, peras
adecuadas, probeta de 100 ml, aceite de soja, 15 ml de metanol, 1 ml de una solución de KOH 9M,
embudo de decantación, soporte universal, argolla, nueces, cuchara, mechero Bunsen, vaso de
precipitados.
SEGURIDAD: Utilizar chaleco y gafas de seguridad. El metanol es inflamable y
venenoso. Debe ser agregado en campana de aire. El hidróxido de potasio es
corrosivo. El exceso debe ser neutralizado con ácido clorhídrico 3M antes de ser
descartado por la rejilla, y se debe dejar correr mucha agua.
PROCEDIMIENTO
Primera parte: Preparación de biodiesel
1. Colocar en un erlenmeyer 100 ml de aceite vegetal.
2. Adicionar, cuidadosamente, 15 ml de metanol.
3. Agregar lentamente 1 ml de solución de KOH 9M.
4. Agitar la mezcla por 10 minutos.
5. Colocar en el embudo y esperar que decante.
6. Retirar la capa inferior.
7. Lavar la capa superior con 10 ml de agua destilada y dejar decantar nuevamente. La capa
superior es el biodiesel.
8. Medir la cantidad de biodiesel obtenida y calcular el rendimiento relativo a la cantidad de aceite
vegetal utilizada.
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Segunda parte: Test de combustión
Este test es realizado colocando 2 ml de combustible en una cuchara sujeta a un soporte universal
y calentando con el mechero Bunsen hasta inflamar. La diferencia observada entre la combustión
del aceite vegetal utilizado como materia prima y del producto obtenido en la reacción de
transesterificación sugiere que realmente se obtuvo biodiesel.
RESULTADOS: Calcular el rendimiento del proceso, sabiendo que 1.200 kg de aceite vegetal
producen 1.100 kg de biodiesel crudo.
NUESTRO COMENTARIO
La primera parte del protocolo es una traducción del texto citado en la Bibliografía. La segunda
parte es un test adicional agregado por nosotros para confirmar la presencia de un combustible
más eficiente que el aceite original. La preparación de Biodiesel fue uno de los temas presentados
en la Semana Nacional de la Ciencia y Tecnología (2005) por nuestra clase de tercera serie de
Biotecnología del Instituto de Tecnología ORT.
En esa ocasión nuestros alumnos prepararon biodiesel a partir del aceite usado para freír papas,
cedido gentilmente por la concesionaria del comedor (Figuras 2 y 3).
Se obtuvieron 95 ml de biodiesel (masa = 76,5 g) a partir de 100 ml de aceite vegetal (masa =
89,3 g), lo que significa un rendimiento del 85,67%. De acuerdo con la bibliografía citada, 1.200 kg
de aceite vegetal producen 1.100 kg de biodiesel crudo, de modo que el rendimiento esperado era
del 91,7%.
A pesar de ser inferior, los alumnos consideraron el rendimiento del experimento como muy
satisfactorio.
En el test de combustión, el producto se mostró inflamable, indicando que el material es realmente
un combustible. La llama obtenida como producto era visiblemente diferente de la que se obtenía
con el aceite.
¿CÓMO MONTAR UN PROYECTO?
Debido a los cuidados de seguridad requeridos, se debe valorar muy bien las condiciones de
trabajo y el nivel de los alumnos antes de realizar cualquier proyecto.
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BIODIESEL / LA TRANSESTERIFICACIÓN
Figura 2. Aceite de cocina usado y biodiesel obtenido.
Figura 3. Algunos momentos de la preparación de biodiesel (SNCT, 2005).
Separación de las capas
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Primera y segunda decantación
Test de combustión
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