UTILIZACIÓN DE ACEITES VEGETALES USADOS PARA LA
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UTILIZACIÓN UTILIZACIÓN DE DE ACEITES ACEITES VEGETALES VEGETALES USADOS USADOS PARA PARA LA LA OBTENCIÓN OBTENCIÓN DE DE BIODIESEL BIODIESEL Mercedes Martínez Rodríguez Laboratorio de Procesos Químicos y Bioquímicos Integrados Universidad Complutense de Madrid Universidad Complutense de Madrid COMBUSTIBLES PRODUCTOS ORGANICOS POLÍMEROS RECURSOS VEGETALES RENOVABLES - Crisis energéticas - Incidencia económica - Preocupación medioambiental - Superproducción agrícola - Sustitución total o parcial - Reformulaciones - Modificación motores actuales - Diseño de motores nuevos Laboratorio de Procesos Químicos y Bioquímicos Integrados Universidad Complutense de Madrid Reacción con isobuteno MADERA PAJA DE CEREALES Y OLEAGINOSAS Gasificación de celulosa y lignina TAME SEMILLAS Y FRUTOS OLEAGINOSOS 85 % máx. en gasolina 20 % máx. en gasolina Fermentación de azúcar Extracción Reacción con isobuteno Extracción ETBE ACEITES VEGETALES Transesterificación con metanol/etanol ANIMALES MOTORES OTTO SIN MODIFICACIONES Hidrólisis y fermentación del almidón ETANOL CAÑA DE AZÚCAR REMOLACHA 15 % máx. en gasolina 15 % máx. en gasolina METANOL Reacción con isopenteno CEREALES PATATAS MTBE GRASAS ANIMALES 20 % máx en gasolina Utilización directa Cualquier % en gasóleo ÉSTERES METÍLICOS O ETÍLICOS Utilización directa Cualquier % en gasóleo MOTORES OTTO SIN MODIFICACIONES MOTORES DIESEL DE INYECCIÓN INDIRECTA O MODIFICADOS CALEFACCIONES MOTORES DIESEL SIN MODIFICACIONES Laboratorio de Procesos Químicos y Bioquímicos Integrados Universidad Complutense de Madrid Definición de Biodiesel Ésteres monoalquílicos de ácidos grasos de cadena larga derivados de lípidos renovables tales como aceites vegetales y que se emplea en los motores de ignición de compresión (motores diesel) o en calderas de calefacción (Definición de American Standards for Testing and Materials) Esta definición incluye, además de los ésteres metílicos o etílicos, otros ésteres de monoalcoholes como los ésteres isopropílicos, butílicos etc. Laboratorio de Procesos Químicos y Bioquímicos Integrados Universidad Complutense de Madrid Especificaciones del Biodiesel (Unión Europea) PROPIEDAD UNIDAD ESPECIFICACIONES MÉTODO PROPIEDADES COMO COMBUSTIBLE Densidad a 15ºC g/cm Viscosidad Cinemática 40 ºC Punto de Inflamación Punto de Obstrucción del Filtro Frío (POFF) Azufre Residuo Carbonoso Conradson (10 % residuo destilación) Índice de Cetano Contenido en Cenizas Contenido en Agua Partículas Sólidas Corrosión al Cobre (3h/50 ºC) Estabilidad a la Oxidación (110 ºC) 3 2 0,86-0,90 EN ISO 3675 EN ISO 12185 EN ISO 3104 ISO/CD 3679 mm /s ºC ºC verano ºC invierno mg/kg 3,5-5,0 >101 máx. 0 máx. <-15 máx. 10 % p/p máx. 0,30 EN ISO 10370 % p/p mg/kg 3 g/m - mín. 51 máx. 0,02 máx. 500 máx. 20 máx. 1 EN ISO 5165 ISO 3987 EN ISO 12937 DIN 51419 EN ISO 2160 horas 6 pr EN 14112 DIN EN 116 PROPIEDADES COMO ÉSTER Índice de Acidez Contenido en Metanol Contenido en Monoglicéridos Contenido en Diglicéridos Contenido en Triglicéridos Glicerina ligada mg KOH/g % p/p % p/p % p/p % p/p % p/p máx. 0,5 máx. 0,2 máx. 0,8 máx. 0,2 máx. 0,2 máx. 0,2 Glicerina libre % p/p máx. 0,02 Glicerina total Índice de yodo % p/p - máx. 0,25 máx. 120 Metales Alcalinos (Na + K) mg/kg máx. 5 Fósforo mg/kg máx. 10 pr EN 14104 pr EN 14110 pr EN 14105 pr EN 14105 pr EN 14105 CÁLCULO pr EN 14105 pr EN 14106 pr EN 14105 pr EN 14111 pr EN 14108 pr EN 14109 pr EN 14107 Laboratorio de Procesos Químicos y Bioquímicos Integrados Universidad Complutense de Madrid CO22 Fotosíntesis Combustión Transformación aceite biodiesel Laboratorio de Procesos Químicos y Bioquímicos Integrados Universidad Complutense de Madrid Ventajas de los Biocombustibles ·· Alternativa a los combustibles derivados del petróleo. ·· Energía renovable. ·· Reducción de la importación de crudos. ·· Combustible no tóxico y biodegradable. ·· Reducción de las emisiones contaminantes. ·· Disminución del efecto invernadero. ·· Niveles de ingresos y empleo en el medio rural. ·· Utilización de los excedentes de producción agrícola. ·· Utilización de residuos orgánicos. Laboratorio de Procesos Químicos y Bioquímicos Integrados Universidad Complutense de Madrid PROCESO DE PRODUCCIÓN DE BIODIESEL ANÁLISIS DEL PROCESO INTEGRADO ANÁLISIS DE LAS MATERIAS PRIMAS ANÁLISIS DE LOS CATALIZADORES ANÁLISIS DE LOS PROCESOS VALORIZACIÓN DE LA GLICERINA Laboratorio de Procesos Químicos y Bioquímicos Integrados Universidad Complutense de Madrid Reacción Química O R CH C O O R C O O CH + 3CH OH R C O CH 100 Kg CH OH 2 2 O 3 3R C O CH + CH OH 3 CH OH 2 2 11 Kg 100 Kg 11 Kg Laboratorio de Procesos Químicos y Bioquímicos Integrados Universidad Complutense de Madrid Metanol Etanol 2-Propanol Homogéneo Heterogéneo Indice de Saponificación Índice de Acidez ALCOHOLES CATALIZADORES RENDIMIENTO MATERIAS PRIMAS PROCESO BIODIESEL BIODIESEL ACEITES VEGETALES CONDICIONES EXPERIMENTALES ÉSTERES ESTÁNDAR Aceites Vegetales de semillas Ac. Vegetales de final de campaña Aceites Modificados genéticamente Aceites Vegetales Alternativos Aceites Fritos Usados Temperatura Relación Molar Concentración Catalizador Presión Agitación Acidez Contenido en Metanol Gliceridos Glicerina Libre Índice de Yodo Contenido en Fósforo Laboratorio de Procesos Químicos y Bioquímicos Integrados Universidad Complutense de Madrid ACEITES VEGETALES DE SEMILLAS Aceite de Girasol Crudo Aceite de Girasol Winterizado Aceite de Girasol Decolorado Aceite de Girasol Neutralizado y Seco Aceite deGirasol Refinado Aceite de Colza Crudo Aceite de Colza Refinado ACEITES VEGETALES ALTERNATIVOS Brassica Carinata Estándar Brassica Carinata (Bajo y Alto Erúcico) ACEITES ACEITES VEGETALES DE FINAL DE CAMPAÑA Aceite de oliva crudo ACEITES MODIFICADOS GENETICAMENTE Aceite de Girasol Alto Oleico ACEITES DE FRITURA Laboratorio de Procesos Químicos y Bioquímicos Integrados Universidad Complutense de Madrid Proceso BIODIESEL UCM-IDAE BIODIESEL PURIFICADO RECUPERACIÓN ALCOHOL - Metanol/Etanol PURIFICACIÓN ALCOHOL MATERIAS PRIMAS - Catalizador TRANSESTERIFICACIÓN BIODIESEL SEPARACION BIODIESEL GLICERINA GLICERINA - Aceites fritos - Aceite de girasol - Brassica carinata ACONDICIONAMIENTO Acidos Grasos GLICERINA (82%) Fosfato Potásico Laboratorio de Procesos Químicos y Bioquímicos Integrados Universidad Complutense de Madrid Balance de Materia Proceso UCM-IDAE (de Aceite de Fritura) FASE ESTER 2 4 MP Biodiesel PURIFICACIÓN 1 5 REACCION Aceite de Fritura MeOH KOH REACCION Agua lavado ACONDICIONAMIENTO FASE GLICERINA 3 7 Glicerina Ac. Grasos Fosfatos 6 Disolución H3PO4 CORRIENTE 1 Aceite Fritura (kg) 21.23 Metanol (kg) 4.33 KOH (kg) 0.30 Biodiesel (kg) 2 3 4 5 1.60 1.94 trazas 1.50 19.05 0.04 19.09 0.01 < 0.01 2.02 0.14 2.03 0.02 0.02 Aceites (kg) 0.28 0.28 Jabón (kg) 0.01 Agua (kg) 0.90 0.01 0.83 < 0.01 trazas 8.62 0.22 Fosfatos (kg) 0.34 0.65 Disolución de ácido fosfórico TOTAL 7 0.12 Glicerina (kg) Acidos grasos (kg) 6 0.50 26.00 21.00 5.00 19.35 10.17 0.72 3.86 Laboratorio de Procesos Químicos y Bioquímicos Integrados Universidad Complutense de Madrid Sectores Socioeconómicos Beneficiados ·· Agrícola: Siembra y recogida. ·· Industrias Aceiteras: Producción de aceite. ·· Ganadero e Industrias de Producción de Grasas Animales: Producción de grasa animal. ·· Hostelero: Salida a la producción de residuos compuestos por aceites y grasas. ·· Industria Química: Transesterificación. ·· Empresas Petroleras: Mezclado con gasóleo y distribución del Biodiesel. ·· Cooperativas Agrícolas: Uso de Biodiesel en tractores y maquinaria agrícola. ·· Administraciones Locales y Autonómicas: Flotas de autobuses, taxis, calefacciones, etc. Laboratorio de Procesos Químicos y Bioquímicos Integrados Universidad Complutense de Madrid Biodiesel. Tendencias en España ·· Semilla alternativas locales y más rentables: Brassica carinata, Sinapis alba, Camelina sativa etc. ·· Aceites de fritura usados. ·· Desarrollo de nuevos catalizadores para el proceso. ·· Transesterificación con etanol obtenido a partir de biomasa. ·· Desarrollo de especificaciones que garanticen la calidad del biodiesel. ·· Utilización de biodiesel en medio ambientes sensibles: zonas marinas, lagos, parques nacionales, grandes ciudades etc. ·· Optimación de los procesos. ·· Valorización de la glicerina. Laboratorio de Procesos Químicos y Bioquímicos Integrados Universidad Complutense de Madrid Laboratorio de Procesos Químicos y Bioquímicos Integrados Universidad Complutense de Madrid Proyecto BIODIESEL Componentes del Grupo de Investigación DIRECTORES: Dr. José Aracil Mira Dra. Mercedes Martínez Rodríguez PLANTILLA U.C.M. BECARIOS PROY. INVESTIGACIÓN Dr. L. Fernando Bautista Yolanda Díaz Dr. Tomás García Dra. Mª Isabel Guijarro Elena Salcedo Dr. Abderrahim Bouaid Dr. Daniel García Dr. Roberto Soriano Dra. Gemma Vicente Mª Carmen Alonso Irene Belinchón Mª Pilar Bravo Mª Camino Cañete Cristina Castro María Conde Ana Belén Gómez María Oñez Martín Raquel Velasco Laboratorio de Procesos Químicos y Bioquímicos Integrados
