sábado, 21 de noviembre de 2009
Los catalizadores.
La ventaja de utilizar KOH es que la glicerina que nos queda es mucho menos tóxica que cuando se utiliza NaOH, en este caso, es posible procesar la glicerina para producir un fertilizante artificial.
Otra ventaja de utilizar KOH es que se disuelve mucho mejor en metanol que el NaOH.
Sin embargo, la ventaja del NaOH es que es mucho más fácil de encontrar, y por tanto, más barato. El NaOH es fácil de encontrar ya que normalmente se utiliza como desatascador de cañerías.
Además el NaOH es más fácil de manipular que el KOH.
domingo, 15 de noviembre de 2009
Reacciones de esterificación de ácidos grasos
Bueno pues en esta entrada voy a explicar otra forma de evitar el exceso de ácidos grasos, mediante la reacción de esterificación de ácidos grasos (un ácido graso se une a un alcohol mediante un enlace covalente, formando un éster y liberándose una molécula de agua.), esta se combina con la transesterificación para aprovechar el subproducto de ácidos grasos y producir asimismo biodiésel.
La reacción de esterificación consiste en el calentamiento de una mezcla del alcohol y del ácido correspondiente con ácido sulfúrico, utilizando el reactivo más económico en exceso para aumentar el rendimiento y desplazar el equilibrio hacia la derecha (esterificación de Fischer). El ácido sulfúrico sirve en este caso tanto de catalizador como de sustancia higroscópica que absorbe el agua formada en la reacción. A veces es sustituido por ácido fosfórico concentrado.
Los catalizadores que se utilizan en este tipo de reacción son ácidos o enzimáticos. En el caso de la esterificación, al contrario que en la reacción de transesterificación, al utilizar catalizadores ácidos no es necesario recurrir a trabajar con temperaturas elevadas y tiempos de reacción largos.
martes, 10 de noviembre de 2009
Reacciones implicadas en la transesterificación.
Sin embargo, la utilización de álcalis, implica que los glicéridos y el alcohol deben ser anhidros para evitar que se produzca la saponificación. Además, los triglicéridos deben tener una baja proporción de ácidos grasos libres para evitar que se neutralicen con el catalizador y se formen también jabones.
De esta manera las reacciones secundarias que se pueden dar son las siguientes:
• Reacción de saponificación.
• Reacción de neutralización de Ácidos grasos libres.
Reacción de saponificación.
El triglicérido reacciona con el catalizador básico, consumiendo éste, en presencia de agua dando lugar a la formación de jabones (reacción de saponificación).
La saponificación está favorecida cuando se utiliza el hidróxido potásico o sódico, ya que sus moléculas contienen los grupos OH responsables de esta reacción. Así, cuando se utilizan estos catalizadores, se debe tener especial precaución con las condiciones de reacción, especialmente la temperatura y la cantidad de catalizador básico, para reducir al máximo la saponificación. Sin embargo, los metóxidos sólo contienen el grupo OH como impureza, por lo que su utilización no produce prácticamente jabones por saponificación.
En cualquier caso, se deben utilizar aceites y alcoholes esencialmente anhídros, ya que el agua favorece la formación de jabones por saponificación. Por este motivo, se debe eliminar el agua, mediante evaporación, en los aceites con altos contenidos en humedad antes de llevar a cabo la transesterificación.
Reacción de neutralización de Ácidos grasos libres:
Por otra parte, hay dos maneras de eliminar los ácidos grasos libres presentes en el aceite. Así, se puede proceder a su neutralización, ya que los ácidos grasos presentes en el aceite vegetal pueden reaccionar con el catalizador básico (fundamentalmente NaOH) en presencia de agua, ocurriendo asimismo una reacción indeseable, produciendo como en el caso anterior jabón.
Otra manera de eliminar los ácidos grasos libres es mediante una reacción de esterificación con un catalizador ácido con lo que se formaría el éster metílico.
Reacciones de esterificación de ácidos grasos
El proceso que se utiliza para la producción de biodiésel es la transesterificación, sin embargo la esterificación se viene aplicando combinándolo con la transesterificación de cara a aprovechar el subproducto de ácidos grasos y producir asimismo biodiésel.
Dada la importancia de los ésteres se han desarrollado numerosos procesos para obtenerlos. El más común es el calentamiento de una mezcla del alcohol y del ácido correspondiente con ácido sulfúrico, utilizando el reactivo más económico en exceso para aumentar el rendimiento y desplazar el equilibrio hacia la derecha (esterificación de Fischer). El ácido sulfúrico sirve en este caso tanto de catalizador como de sustancia higroscópica que absorbe el agua formada en la reacción. A veces es sustituido por ácido fosfórico concentrado.
En la práctica este procedimiento tiene varios inconvenientes. El alcohol puede sufrir reacciones de eliminación formando olefinas, esterificación con el propio ácido sulfúrico o de formación del éter, y el ácido orgánico puede sufrir decarboxilación.
Los catalizadores que se utilizan en este tipo de reacción, al contrario que en el proceso de transesterificación que habitualmente son hidróxidos, son ácidos o enzimáticos. En el caso de la esterificación, al contrario que en la reacción de transesterificación, al utilizar catalizadores ácidos no es necesario recurrir a trabajar con temperaturas elevadas y tiempos de reacción largos.
lunes, 9 de noviembre de 2009
Transesterificación
Reacción de neutralización de ácidos grasos.
viernes, 6 de noviembre de 2009
La saponificación, una reacción secundaria.
Los catalizadores de la reacción de transesterificación, suelen ser básicos (NaOH, KOH), y van a reaccionar rápidamente con los ácidos grasos y con los alcoholes para formar jabón, esta reacción se conoce como saponificación.
Se dice que una grasa es saponificable si tiene grupos éster en su molécula. Estos grupos éster reaccionan muy fácilmente con las bases fuertes, y producen la saponificación.
La cantidad de jabón obtenida depende del catalizador que se utilice, se produce mayor grado de saponificación usando como catalizador sosa (NaOH), que es una base más fuerte que la potasa (KOH).
La saponificación es un proceso de hidrólisis en medio básico por el cual se transforma un ácido graso en un alcohol y en la sal correspondiente al ácido carboxílico.
Debido a la facilidad con la que puede ocurrir la saponificación, es importante valorar qué catalizador es más conveniente en cada proceso de elaboración del biodiesel.
jueves, 5 de noviembre de 2009
La saponificación del Biodiesel
Por eso se deben utilizar aceites y alcoholes ligeros, ya que el agua favorece la formación de jabones por saponificacion. Por este motivo se debe eliminar el agua, mediante evaporación, en aceites con altos contenidos en humedad antes de llevar acabo la transesterificación.
Por otra parte, hay dos maneras de eliminar los ácidos grasos libre presentes en el aceite, se puede proceder a su neutralización, ya que los ácidos grasos de los aceites vegetales pueden reaccionar con un catalizador básico en presencia de agua, ocurriendo una reacción que no se desea, la saponificación, tal como se muestra en la siguiente imagen:

miércoles, 4 de noviembre de 2009
Reacciones en el proceso de obteción de Biodiesel.
Las tecnologías existentes, pueden ser combinadas de diferentes maneras variando las condiciones del proceso y la alimentación del mismo. La elección de la tecnología será función de la capacidad deseada de producción, alimentación, calidad y recuperación del alcohol y del catalizador. En general, plantas de menor capacidad y diferente calidad en la alimentación (utilización al mismo tiempo de aceites refinados y reutilizados) suelen utilizar procesos discontinuos. Los procesos continuos, sin embargo, son más idóneos para plantas de mayor capacidad que justifique el mayor número de personal y requieren una alimentación más uniforme.
• Proceso Discontinuo
Es el método más simple para la producción de biodiesel donde se han reportado ratios 4:1 (alcohol:triglicérido). Se trata de reactores con agitación, donde el reactor puede estar sellado o equipado con un condensador de reflujo. Las condiciones de operación más habituales son a temperaturas de 65ºC, aunque rangos de temperaturas desde 25ºC a 85ºC también han sido publicadas. El catalizador más común es el NaOH, aunque también se utiliza el KOH, en rangos del 0,3% al 1,5% (dependiendo que el catalizador utilizado sea KOH o NaOH). Es necesaria una agitación rápida para una correcta mezcla en el reactor del aceite, el catalizador y el alcohol. Hacia el fin de la reacción, la agitación debe ser menor para permitir al glicerol separarse de la fase éster. Se han publicado en la bibliografía resultados entre el 85% y el 94%.
En la transesterificación, cuando se utilizan catalizadores ácidos se requiere temperaturas elevadas y tiempos largos de reacción. Algunas plantas en operación utilizan reacciones en dos etapas, con la eliminación del glicerol entre ellas, para aumentar el rendimiento final hasta porcentajes superiores al 95%. Temperaturas mayores y ratios superiores de alcohol:aceite pueden asimismo aumentar el rendimiento de la reacción. El tiempo de reacción suele ser entre 20 minutos y una hora.
Proceso Continuo
Una variación del proceso discontinuo es la utilización de reactores continuos del tipo tanque agitado, los llamados CSTR del inglés, Continuous Stirred Tank Reactor. Este tipo de reactores puede ser variado en volumen para permitir mayores tiempos de residencia y lograr aumentar los resultados de la reacción. Así, tras la decantación de glicerol en el decantador la reacción en un segundo CSTR es mucho más rápida, con un porcentaje del 98% de producto de reacción. Un elemento esencial en el diseño de los reactores CSTR es asegurarse que la mezcla se realiza convenientemente para que la composición en el reactor sea prácticamente constante. Esto tiene el efecto de aumentar la dispersión del glicerol en la fase éster.
El resultado es que el tiempo requerido para la separación de fases se incrementa. Existen diversos procesos que utilizan la mezcla intensa para favorecer la reacción de esterificación. El reactor que se utiliza en este caso es de tipo tubular. La mezcla de reacción se mueve longitudinalmente por este tipo de reactores, con poca mezcla en la dirección axial. Este tipo de reactor de flujo pistón, Plug Flow Reactor (PFR), se comporta como si fueran pequeños reactores CSTR en serie. El resultado es un sistema en continuo que requiere tiempos de residencia menores (del orden de 6 a 10 minutos) –con el consiguiente ahorro, al ser los reactores menores para la realización de la reacción. Este tipo de reactor puede operar a elevada temperatura y presión para aumentar el porcentaje de conversión.
martes, 3 de noviembre de 2009
Extracción del aceite
El aceite vegetal se puede extraer mecánica o químicamente, y generalmente se usa alguna combinación de ambas técnicas. A continuación se explicara en que consiste la extracción mecánica y química:
- En el método mecánico las semillas y frutos oleaginosos se someten a un proceso de prensado. Los residuos de este prensado se aprovechan como alimento para el ganado, por ser un producto muy rico en proteínas. Finalmente se somete al aceite extraído a otro proceso de refinamiento.Este método mantiene las características organolépticas naturales del aceite.
- El método químico utiliza disolventes químicos que resultan más rápidos y baratos, además de dar mejor rendimiento. El solvente generalmente usado es el Hexano.
Biodiesel a partir solo de grasa animal.
Como medida preventiva contra el alza de los precios de las materias primas vegetales que se usan en la formación del biodiesel, se esta probando la posibilidad de obtenerlo totalmente de grasas animales, mas concretamente de grasa bovina cuyo bajo precio de mercado y escasa demanda lo harían apto para ser empleado como combustible.
El proyecto se encuentra en estado avanzado debido a que ya se lo utiliza en algunos automóviles, aunque falta efectuar una producción a gran escala.
El biodiesel a partir de la grasa es de consistencia más sólida que el producido a partir del aceite, por lo que de ser utilizado necesitaría un sistema de calentamiento que lo mantenga líquido, o debería emplearse en zonas con altas temperaturas donde no llegue a cristalizarse.
El producto conseguido comienza a tornarse sólido cuando es sometido a temperaturas inferiores a los 15º C, por lo que no alcanza un comportamiento eficaz, pero esto se
soluciona agregando un 20 por ciento de gasoil o trabajando con sistemas de calentamiento. De esta forma mejora el comportamiento en frío y puede ser utilizado a temperaturas más bajas.
domingo, 1 de noviembre de 2009
Nuevo Biodiesel a partir de grasas animales y aceite de soja.
Los resultados obtenidos sugieren que partir de estas materias primas se produce un biodiésel aceptable, según las normas, y con un coste final inferior. Las grasas animales empleadas son más baratas y constituyen un residuo graso sin ningún otro uso, con lo que su transformación en biodiésel presenta beneficios medioambientales y reduce la dependencia de otras materias primas agrícolas convencionales.
El nuevo biodiésel procede de mezclas de grasas animales de baja calidad (con contenidos en ácidos grasos libres por encima del 5% y de alto riesgo para el consumo humano) con aceite de soja. Dado que las grasas animales tienen peores propiedades de flujo en frío, la mezcla de grasas animales con aceites vegetales es la alternativa más recomendable para favorecer su uso en los climas fríos.
Según las normas, los resultados sugieren que este biodiésel es aceptable y, además, tiene un coste final inferior. Asimismo, la transformación de estas materias primas en biodiésel tiene beneficios medioambientales y reduce la dependencia de otras materias primas agrícolas convencionales.
viernes, 30 de octubre de 2009
Aceites vegetales modificados genéticamente.
Los aceites y las grasas se diferencian principalmente en su contenido en ácidos grasos.
Los aceites con proporciones altas de ácidos grasos insaturados, como el aceite de girasol, mejoran la operatividad del biodiésel a bajas temperaturas, pero disminuyen su estabilidad a la oxidación, que se traduce en un índice de yodo elevado. Por este motivo, se podría tener en cuenta, como materias primas para la producción del biodiésel, los aceites vegetales con elevado contenido en insaturaciones, que han sido modificados genéticamente para reducir esta proporción, como el aceite de girasol de alto oleico.
lunes, 26 de octubre de 2009
La Química De Los Aceites
Los radicales grasos pueden ser desde 12 carbonos de cadena hasta 22 y 24 carbonos de extensión de cadena.
Algunos radicales grasos característicos provienen de alguno de los siguientes ácidos grasos:
Ácido linoleico C18:2
Ácido linolénico C18:3
Ácido oleico C18:1
Ácido palmitoleico C16:1
Estos ácidos son los llamados ácidos grasos insaturados o ácidos grasos esenciales, llamados así porque el organismo humano no es capaz de sintetizarlos por sí mismo, y es necesario por tanto ingerirlos en los alimentos.
Los ácidos grasos saturados son los siguientes:
Ácido esteárico C18:0
Ácido palmítico C16:0
Para el caso de los aceites los carboxilatos contienen insaturados o enlaces dobles o triples, que le dan la característica líquida a temperatura ambiente. Los aceites son mezclas de triglicéridos cuya composición les da características particulares.
domingo, 25 de octubre de 2009
Triglicéridos en el biodiesel
A continuación os muestro las fases en las que consta la transesterificación, donde podremos observar cómo va cambiando el triglicérido cuando se le va añadiendo los acoholes hasta formar 3 moleculas de Ester Metílico y glicerina.
sábado, 24 de octubre de 2009
Mejor ácidos grasos insaturados que saturados!!
En los alimentos que normalmente consumimos siempre nos encontramos con una combinación de ácidos grasos saturados e insaturados. Los ácidos grasos saturados son más difíciles de utilizar por el organismo, ya que sus posibilidades de combinarse con otras moléculas están limitadas por estar todos sus posibles puntos de enlace ya utilizados o "saturados". Esta dificultad para combinarse con otros compuestos hace que sea difícil romper sus moléculas en otras más pequeñas que atraviesen las paredes de los capilares sanguíneos y las membranas celulares. Por eso, en determinadas condiciones pueden acumularse y formar placas en el interior de las arterias (arteriosclerosis).
viernes, 23 de octubre de 2009
La matreria prima, aceites y grasas.
Algunos de los ácidos grasos de los que provienen dichos radicales grasos son:
- Ácidos grasos saturados: Ácido linoleico, ácido linolénico, ácido oleico o ácido palmitoleico.
- Ácidos grasos insaturados: Ácido esteárico o ácido palmítico.
La principal diferencia entre aceites y grasas consiste en que las grasas son sólidas a temperatura ambiente mientras que los aceites son líquidos.
Esta diferencia en el estado de agregación, se debe a la estructura molecular de los ácidos que forman tanto los aceites como las grasas.
Para el caso de los aceites, los carboxilatos suelen ser de cadena carbonada corta e insaturada (con enlaces dobles o triples) lo que le aporta la característica de ser líquidas a temperatura ambiente.
Las grasas suelen estar formadas por carboxilatos de cadena carbonada más largas y saturadas (sin enlaces dobles o triples).
lunes, 19 de octubre de 2009
Nanotecnología: Convertir biomasa en biocombustibles.
Los biocombustibles basados en algas constituyen una gran promesa debido a su enorme potencial energético. Según los expertos, las algas crecen entre 20 y 30 veces más rápido que los cultivos alimentarios, contienen hasta 30 veces más combustible que cantidades equivalentes de otras fuentes de biocombustibles y se pueden cultivar casi en cualquier sitio. Los estudios indican que las algas pueden convertir hasta un 60% de su biomasa en petróleo o carbohidratos. Este petróleo se puede convertir, posteriormente, en biodiesel y venderlo para su uso en automóviles. Los carbohidratos se pueden transformar en alcoholes o bien gasificarlos para producir biogás, hidrógeno o metano, para muchas aplicaciones industriales.
Nanotecnología, ¿Qué es y para qué sirve?
El prefijo "nano" hace referencia a la milmillonésima parte de un metro. Así, la nanotecnología trabaja con lo extremadamente pequeño, hasta un máximo de 100 nanómetros.
Para comenzar a comprender dicho concepto es necesario considerar que las propiedades físicas y químicas de la materia se comportan, a escala nanométrica, de manera diferente a la escala macroscópica usual.
De esta forma, el dominio de estas técnicas abre inmensas oportunidades de desarrollo en los más diversos campos. Tiene varias aplicaciones pero voy a centrar mi atención en las aplicaciones energéticas.
Con respecto a la energía, la nanotecnología también promete el desarrollo de fuentes menos contaminantes y más eficientes de energía así como nuevas formas de almacenamiento.
Ya existen lámparas de emisión de diodos (LED) que no obtienen su potencia mediante el calentamiento. Así, alargan la vida del mecanismo (incluso, conceptualmente, se podrían catalogar como "eternas").
La nanotecnología también tiene el potencial de revolucionar la energía solar. Las células solares actuales son extremadamente costosas y de limitada eficiencia.
No obstante, ya se están desarrollando células solares compuestas por superficies nanoestructuradas de puntos cuánticos de alta eficiencia.
Así, en un futuro, podrán fabricarse células con materiales baratos que no dañan el medio ambiente (como puede ser el biocombustible del biodiesel) y que podrán utilizarse para satisfacer el consumo doméstico y de la sociedad mundial.
domingo, 18 de octubre de 2009
Repercusiones Ambientales, Económicas y Sociales del uso del Biodiesel
Las principales repercusiones ambientales son:
- Se evita el consumo de recursos fósiles no renovables, ya que el balance energético del biodiésel es positivo, es decir, para su producción hace falta menos energía que la que se obtiene en su combustión.
- Disminuye el calentamiento global, ya que el balance neto de emisiones de CO2 disminuye si se compara con el ciclo de vida de los combustibles convencionales.
- Se producen menos emisiones de CO, partículas, hidrocarburos, SO2 y humos visibles, lo que repercute en una mayor calidad atmosférica.
- Su mayor biodegradabilidad provoca que en caso de accidentes o fugas los daños ambientales sean menores.
- Contribuyen a evitar el abandono de tierras por parte de los agricultores.
- Se produce una reducción del ruido durante su uso.
Las principales repercusiones económicas son:
- Aumenta la independencia energética y la seguridad en el abastecimiento, ya que el balance energético del biodiésel a lo largo de todo su ciclo de vida es positivo.
- La producción de biodiesel puede tener un impacto neto positivo en la Economía Nacional.
- Tienen gran facilidad de implementación a corto plazo ya que no requiere de cambios tecnológicos importantes ni en la fase agrícola ni en la fase de consumo.
- Se producen subproductos de valor que pueden venderse disminuyendo el precio del biodiésel.
Y para finalizar estas son las principales repercusiones sociales, que son:
- Aumenta el empleo en el sector agrícola.
- Al aumentar el empleo en zonas agrícolas, se evita la emigración de zonas rurales.
- El biodiésel presenta menos riesgos para la salud, tanto en su fase de consumo,ya que su combustión presenta menos toxicidad en humanos y menos efectos nocivos para la salud que el diésel,como en su fase industrial,por menor generación de productos peligrosos.
Más ventajas para la produción de biodiesel a partir de Jatropha
- La vida de la Jatropha es superior a los 40 y 50 años.
- Estas plantas producen cada una hasta cinco kilos de semillas, lo que deriva entre 2,10 a 2,50 kilos de aceite planta anualmente.
- Se desarrolla y produce bien en suelos marginales, donde prácticamente ningún otro cultivo podría desarrollarse, creando puestos de trabajo y beneficios a regiones con pocos recursos.
- Resiste a la falta de agua y también se adapta bien a las zonas lluviosas.
- La planta es tan venenosa que ni siquiera hace falta cuidar de sus depredadores.
- La erosión del suelo por el viento y el agua no hacen mal a la Jatropha. Sino que, gracias a ella, el suelo erosionado vuelve a ser fértil.
Biodiesel a partir de Jatropha
La jatropha, un cultivo poco conocido que se adapta a suelos áridos y da un fruto no comestible pero apto para la obtención de biodiesel (Ingenieros y científicos de todo el mundo creen que del aceite de Jatropha se puede obtener uno de los mejores combustible). Es una planta que alcanza una altura de 3 a 5 metros. Las semillas de la Jatropha tienen la forma de una nuez, aunque son un poco más pequeñas. Cuando su cáscara exterior, que normalmente es de color verde, empieza a tomar una tonalidad amarillenta, las semillas están listas para ser recolectadas. Al retirar la cáscara, encontramos otras tres semillas. Cada una de ellas contiene un 40% de aceite.
La Jatropha resiste altas temperaturas y sequías, al tiempo que protege y fertiliza el suelo. Estudios determinaron que durante más de ocho meses de sequía al año y a temperaturas que rondan los 40 grados no marchitan a la Jatropha. El secreto que hace a la Jatropha resistente a todo es su veneno.
Además se está utilizando en muchos países para enfrentar la desertificación. Ya existen proyectos en las zonas más afectadas con este problema, en muchos de los países africanos, cuya única finalidad es enfrentar el avance del desierto.