Bidiesel

Bidiesel gy carlos83824 110R5pR 16, 2011 29 pagcs Nombre del maestro: Miguel Antonio Roldan Rico CARRERA: INGENIERIA QUIMICA GRUPO: SECCION W NOMBRE DEL TRABAJO: PROYECTO EN WORD NOMBRES DEL PROYECTO: BIODIESEL MATERIA: COMPUTACION BASICA FECHA DE ENTREGA: 15 de septiembre de 2011 INDICE C] Introducclón3 PACE 1 or2g O Biocombustible to View nut*ge n Propiedades 5 O Compatibilidad GelificaciónS Contaminación por agua6 C] Mezclas g 0 Materias primas 10 Cantidad de materia prima requerida 1 1 Rendimiento 12 O Procesos Industriales 13 n Métodos de producción 14 Proceso por lotes 14 Proceso supercrítico 14 Reactor ultrasónico 14

Método de microondas 15 Usando enzimas lipasas 15 C] Aplicaciones 15 Estados Unidos 15 con gasóleo procedente del refino del petróleo en diferentes cantidades. Se utilizan notaciones abreviadas según el porcentaje por volumen de biodiésel en la mezcla: BIOOen caso de utilizar sólo biodiésel, u otras notaciones como 35, BIS, 830 0 350, donde la numeración indica el porcentaje por volumen de biodiésel en la mezcla.

El aceite vegetal, cuyas propiedades para la impulsión de motores se conocen desde la invención del motor diésel gracias a los trabajos de Rudolf Diesel, ya se destinaba a la combustión n motores de ciclo diésel convencionales o adaptados. A principios del siglo XXI, en el contexto de búsqueda de nuevas fuentes de energía, se impulsó su desarrollo para su utilización en automóviles como combustible alternativo a los derivados del petróleo. El biodiésel descompone el caucho natural, por lo que es necesario sustituir éste por elastómeros sintéticos en caso de utilizar mezclas de combustible con alto contenido de biodiésel.

El impacto ambiental y las consecuencias sociales de su previsible producción y comercialización masiva, especialmente en los países en vías de desarrollo o del Tercer y Cuarto undo generan un aumento de la deforestación de bosques nativos, la expansión indiscriminada de la frontera agrícola, el desplazamiento de cultivos alimentarios y para la ganadería, la destrucción del ecosistema y la biodiversidad, y el desplazamiento de los trabajadores rurales. Se ha propuesto en los últimos tiempos denominarlo agrodiésel ya que el prefijo «bio-» a menudo es asociado erroneamente con algo ecológico y respetuoso con el medo ambiente.

Sin embargo, algunas marcas de productos del petróleo ya denominan agrodiésel al gasóleo agrícola o gasóleo B, empleado en maquinaria agrico mpleado en maquinaria agrícola * Biocombustibles os biocombustibles se producen orgánicamente y a diferencia de los combustibles fósiles son una fuente de energía renovable. Los biocombustibles provienen de la biomasa: materia orgánica originada en un proceso biológico, espontáneo o provocado, utilizable como fuente de energía.

Para la obtención de los biocombustibles se pueden utilizar especies de uso agrícola tales como el maíz o la mandioca, ricas en carbohidratos, o plantas oleaginosas como la soja, glrasol y palmas. También se pueden emplear especies forestales como el eucalipto y los pinos. Al utilizar estos materiales se reduce el C02 que es enviado a la atmosfera terrestre ya que estos materiales van absorbiendo el C02 a medida que se van desarrollando, mientras que emiten una cantidad similar que los combustibles convencionales en el momento de la combustión.

En Europa, Argentina y Estados Unidos ha surgido diversa normatlva que exige a los provedores mezclar blocombustibles hasta un nivel determinado. Generalmente los biocombustibles se mezclan con otros combustibles en cantidades que varían del 5 al Obtención de biocombustibles Según la naturaleza de la biomasa y el tipo de combustible eseado, se pueden utilizar diferentes métodos para obtener biocombustibles: procesos mecánicos (astillado, trituración, compactación), termoquímicos (combustión, pirolisis y gasificación), biotecnológicos (micro bacterianos o enzimátlcos) y extractivos.

Cada uno de estos procesos se inicia con la biomasa vegetal que se forma a partir del proceso de fotosíntesis, con el aporte de la energía solar que captan y transforman estos organismos. proceso de fotosíntesis, con el aporte de la energía solar que captan y transforman estos organismos. proceso de obtención de Biocombustibles I Técnicas Fermentación I Digestión anaerobia I Productos Etanol, Va iOS I Biogas, C02, CH4 1 Aplicaciones I Transporte, Industria Química Calefacción, Electricidad Cada técnica depende del tipo de biomasa disponible.

Si se trata de un material seco puede convertirse en calor directo mediante combustión, el cual producirá vapor para generar energía eléctrica. Si contiene agua, se puede realizar la digestión anaeróbica que lo convertirá en metano y otros gases, o fermentar para producir alcohol, o convertir en hidrocarburo por reducción química. Si se aplican métodos termoquímicos s posible extraer metanol, aceites, gases, etc. El método de la digestión por el cual se obtiene biogás es el más empleado. Propiedades El biodiésel se describe químicamente como compuestos orgánicos de ésteres monoalquílicos de ácidos grasos de cadena larga y corta. El biodiésel tiene mejores propiedades lubricantes y mucho mayor índice de cetano que el diésel de poco azufre. El agregar en una cierta proporción biodiésel al gasóleo reduce significativamente el desgaste del circuito de combustible; y, en baja cantidad y en sistemas de altas presiones, extiende la ida útil de los inyectores que dependen de la lubricación del combustible. El poder calorífico del biodiésel es 37,27 MJ/L (megajulio por litro) aproximadamente.

Esto es un 9% menor que el désel mineral. La variación del poder calorífico del biodiésel depende de la materia prima usada más que del proceso. El biodiésel es líquido a temperatura ambiente y su color varía entre dorado y marrón os biodiésel es líquido a temperatura ambiente y su color varía entre dorado y marrón oscuro según el tipo de materia prima usada. Es inmiscible con el agua, tiene un punto de ebullición alto y aja presión de vapor. Su punto de inflamación(superior a 130 0C) es mucho mayor que el del diésel (64 0C) o la gasolina (-40 0C). Tiene una densidad de aproximadamente 0,88 g/cm3, menos que el agua.

Más allá, no tiene virtualmente ningún contenido de azufre y se suele mezclar como aditivo con el diésel de bajo contenido en azufre. * Compatibilidad con materiales Plásticos Es compatible con el polietileno de alta densidad. Al PVC lo degrada lentamente. Algunos polímeros los disuelve al contacto directo. Metales Afecta a materiales basados en el cobre, también ataca el zinc, l estaño, el plomo y el hierro fundido. Los materiales de acero inoxldable y aluminio son inmunes. Caucho El biodiésel descompone al caucho natural de algunos componentes de motores antiguos.

Gelificación Cuando el biodiésel se enfría hasta determinado punto, algunas moléculas se agregan y forman cristales. El combustible empieza a «nublarse» una vez que los cristales se hacen grandes (un cuarto de la longitud de onda de luz visible). Este punto se llama punto de enturbiamiento. Cuanto más frio esté el combustible, mayores son los cristales. La menor temperatura en la cual el biodiésel pasa por un filtr s se la llama punto s OF de obstrucción de filtros e n inglés). A menores la cual el biodiésel puro comienza a gelificarse depende de la mezcla de ésteres y, consecuentemente, de la materia prima usada.

Por ejemplo, si se produce a partir de sebo, tiende a convertirse en gel cerca de los 16 0C. Hay muchos aditivos que se le agregan al biodiésel para disminuir esta temperatura. Otra solución es mezclar biodiésel con diésel o queroseno. Otra es tener un tanque secundario de biodiésel acompañando al del diésel de petróleo: el primero arranca y calienta el segundo, y una vez alcanzada la temperatura ecesaria, se cambia la alimentación. Contaminación por agua El blodiésel puede contener pequeñas cantidades de agua, pero son problemáticas.

Aunque el biodiésel no es miscible con el agua, es higroscópico como el etanol, es decir, absorbe el agua de la humedad atmosférica. Una de las razones para que el biodiésel sea higroscópico es la persistencia de los mono y diglicéridos sobrantes de una reacción incompleta. Estas moléculas pueden actuar como un emulsionante, permitiendo que el agua se mezcle con el biodiésel. Por otro lado, puede haber agua residual ebido al tratamiento o como resultado de la condensación del tanque de almacenamiento. La presencia de agua es un problema porque: ‘k El agua reduce el calor de combustión del combustible a granel.

Esto significa más humo, mayores dificultades en el arranque, menor rendimiento energético. * El agua causa la corrosión de los componentes vitales del sistema de combustible: las bombas de combustible, bombas de inyección, líneas de combustible, etc. * El agua y los microbios que la acompañan atascan y estropean los filtros de papel para el combustible, lo que a su vez se traduce n un fallo prematuro de la bomba de combustible debid 6 OF combustible, lo que a su vez se traduce en un fallo prematuro de la bomba de combustible debido a la ingestión de partículas grandes.

El agua se congela para formar cristales de hielo cerca de 0 0C (32 Estos cristales proporcionan sitios para la nucleación y aceleran la gelificación del combustible residual. * El agua acelera el crecimiento de las colonias de microbios, que pueden obstruir el sistema de combustible. Hay informes de usuarios de biodiésel que han calentado los depósitos de combustible para hacer frente al problema de los microbios. Además, el agua puede producir picaduras en los pistones de un motor diésel. Reacción de síntesis El proceso de transesterificación consiste en combinar el aceite (normalmente aceite vegetal) con un alcohol ligero, normalmente metanol, y deja como residuo de valor añadido propanotriol (glicerina) que puede ser aprovechada por la industria cosmética, entre otras. * Transesterificación Las grasas de animales y plantas están hechas típicamente de triglicéridos, que son ésteres de ácidos grasos libres con glicerol. En el proceso, el alcohol es de protonado (removido e un catión hidrógeno de una molécula) con una base para formar un nucleófilo (anión con un par de electrones libres) más fuerte.

Comúnmente son usados etanol y metanol. Como se ve en el diagrama, la reacción no tiene otros reactivos más que el triglicérido y el alcohol. En condiciones ambientales normales, la reacción puede no ocurrir o hacerlo de manera muy lenta. Se usa el calor para acelerar la reacción, además de un ácido o una base. Es importante notar que el ácido o la base no son consumidos durante la reacción, es de una base. Es importante notar que el ácido o la base no son onsumidos durante la reacción, es decir, son catalizadores.

Casi todo el biodiésel es producido a partir de aceites vegetales vírgenes usando una base como catalizador debido a que es el método más económico, requiriendo bajas temperaturas y presiones y obteniendo una conversión del 98%. Sin embargo, hay otros métodos que usan ácidos como catalizadores que son más lentos. Un ejemplo de la transesterificación mostrado en fórmula esquelética. Durante el proceso de esterificación, el triglicérido reacciona con un alcohol en presencia de un catalizador, generalmente hidróxidos fuertes (NaOH o KOH).

El propósito de hacer una valoración ácido-base es para saber cuánta base es necesaria para neutralizar todos los ácidos grasos libres y, entonces, completar la reacción. * Transesterificación usando bases de datos En este caso, la transesterificacion se realiza usando una base fuerte, capaz de deprotonar el alcohol, como catalizador. Comúnmente, la base es disuelta en el alcohol para dispersarla en todo el aceite. El hidróxido debe ser muy seco: cualquier cantidad de agua en el proceso aumenta las probabilidades de saponificación, y producir jabones consumiendo la base.

Una ez hecha la mezcla de alcohol y base, es agregada al triglicérido. El átomo de carbono del grupo carbonilo del éster del triglicérido tiene una leve carga positiva y el átomo de oxígeno del grupo carbonilo tiene una pequeña carga negativa. Esta polarización del grupo C=O es la que atrae al ion del hidróxido (RO-) al lugar de reacción. Atracción polarizada RO- — O-CH2-CH-CH2-O-C-O o-c=o Esto genera un intermedio tetraédrico con carga negativa en el antiguo grupo carbonilo. RO-C-O- (par de electrones libres) O-CH2-CH-CH2-O-C=O Estos electrones vuelven a unirse con el carbono y desplazan l diacilglicerol formando un éster.

RO-C=O -0-CH2-CH-CH2-O-C-O El proceso se repite para los otros dos ésteres restantes unidos al glicerol. Esta reacción tiene unos factores limitantes: 1. El grupo RO- tiene que encajar en el espacio donde está la carga positiva en el grupo carbonilo. 2. Al aumentar el tamaño de la cadena del alcohol la Velocidad de reacción disminuye. Este fenómeno es llamado efecto estérico y es la razón primaria del uso de alcoholes de cadenas cortas. 3. Pueden ocurrir muchas otras reacciones diferentes, I para asegurar que por esto, se agrega un exc la transesterificación ocur