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BIOCOMBUSTIBLES EXPERIENCIAS EN INVESTIGACIÓN
ING. Qco. MARIO JOSÉ MÉRIDA MERÉ
TALLER REGIONAL DE BIOCOMBUSTIBLES
El Laboratorio de Investigación de Extractos
Vegetales LIEXVE busca ser una
herramienta de Investigación para la
industrialización de productos así como ser
un vínculo de la Universidad de San Carlos
de Guatemala con la Industria y fomentar el
aprovechamiento de recursos naturales y
residuos agroindustriales, además
persigue una vinculación con el sector
empresarial con
el objeto de trabajar en conjunto para mejorar
y aumentar la eficiencia y productividad
logrando enfrentar así mercados más
competitivos.
LABORATORIO DE INVESTIGACIÓN DE EXTRACTOS VEGETALES LIEXVE
BIODIESEL
PLANTA PILOTO DE PRODUCCIÓN DE BIODIESEL LABORATORIO DE INVESTIGACIÓN DE EXTRACTOS
VEGETALES –LIEXVE-
PRODUCCIÓN DE BIODIESEL A ESCALA PLANTA PILOTO A PARTIR DE ACEITE OBTENIDO COMO SUBPRODUCTO EN EL
PROCESO DE PRODUCCIÓN DE HARINAS PROVENIENTES DEL APROVECHAMIENTO DE LOS DESECHOS DEL BENEFICIADO
DEL POLLO
En el proceso de fabricación de harinas se obtiene el aceite residual como subproducto, el cual es utilizado como combustible en las calderas de 800hp.
La empresa Avícola Villalobos, S.A., con el fin de aprovechar al máximo los desechos del beneficiado del pollo realizan la producción de harinas, las cuales son empleadas para la formulación de concentrados para animales.
El biodiesel es un biocombustible líquido que se obtiene a partir de lípidos naturales como aceites vegetales o grasas animales, con o sin uso previo, mediante procesos industriales de esterificación y transesterificación, y que se aplica en la preparación de sustitutos parciales del diesel obtenido del petróleo.
Se utilizan notaciones abreviadas según el porcentaje por volumen de biodiesel en la mezcla: B100 en caso de utilizar sólo biodiesel, u otras notaciones como B5, B15, B30 o B50, donde la numeración indica el porcentaje por volumen de biodiesel en la mezcla.
PRODUCCIÓN DE BIODIESEL
El aceite residual de color pardo oscuro con un olor característico y a altas temperaturas se degrada, es un aceite combustible el cual es utilizado como combustible en las calderas de la empresa.
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL Evaluar la producción de biodiesel a partir del aceite obtenido como subproducto en el proceso de fabricación de harinas provenientes de los desechos del beneficiado del pollo a escala planta piloto.
OJETIVOS ESPECÍFICOS Caracterizar fisicoquímicamente el aceite obtenido como subproducto del beneficiado del pollo, identificado como FH5 en la producción de harinas en la empresa Avícola Villalobos, S.A. en Palín Escuintla, como combustible según Reglamento Técnico Centroamericano, RTCA 75.02.43:07.
Evaluar la producción de biodiesel a partir de la reutilización del aceite obtenido como subproducto del beneficiado del pollo, en la empresa Avícola Villalobos S.A.
Caracterizar fisicoquímicamente el biodiesel producido a partir del aceite del beneficiado de pollo, en la empresa Avícola Villalobos S.A., cumpliendo con el Reglamento Técnico Centroamericano, RTCA 75.02.43:07.
INGRESO DE LA MATERIA PRIMA PARA PRODUCCIÓN DE HARINAS
ACEITE RESIDUAL PROCEDENTE DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN DE HARINAS
TANQUES A PRESIÓN PARA PRODUCCIÓN DE HARINAS
DETERMINACIÓN DEL % DE ÁCIDOS GRASOS LIBRES EN EL ACEITE RESIDUAL
Muestra
Peso de la muestra (g)
Cantidad de etanol
(mL)
Cantidad de NaOH
0.25 N (mL)
% Ácidos grasos libres
Promedio de % AGL
Aceite residual
1 7,0500 75 84,50 84,50 82,79
2 7,0600 75 20,30 81,08
3 3,5266 100 10,40 83,16
81,99 4 3,5259 100 10,15 81,18
5 3,5239 100 10,20 81,63
RESULTADOS
PORCENTAJE DE ÁCIDOS GRASOS LIBRES EN EL ACEITE vrs EL TIEMPO DE ESTERIFICACIÓN UTILIZANDO METANOL
y = 65,908e-0,037x R² = 0,9687
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
80.00
90.00
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
% d
e á
cid
os
gra
so
s lib
res
Tiempo de reacción (min)
y = 63,332e-0,021x R² = 0,8858
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
80.00
90.00
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 % d
e á
cid
os
gra
so
s lib
res
Tiempo de reacción (min)
PORCENTAJE DE ÁCIDOS GRASOS LIBRES EN EL ACEITE vrs EL TIEMPO DE ESTERIFICACIÓN UTILIZANDO ETANOL
PORCENTAJE DE RENDIMIENTO DE BIODIESEL vrs TIEMPO DE REACCIÓN
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
% d
e r
ec
up
era
ció
n d
e
bio
die
se
l
Tiempo de reacción (min)
Metanol
Etanol
Tiempo (min)
Resumen
Aguas residuales de esterificación
(L)
Aguas residuales de lavado
(L)
Biodiesel obtenido
(L)
% de recuperación
Aguas residuales de la producción
(L)
Metanol 90 26,90 9,00 16,00 80,00% 35,90
Etanol 90 25,60 9,30 18,50 92,50% 34,90
PERFIL DE ÁCIDOS GRASOS DETECTADOS PARA BIODIESEL PRODUCIDO CON METANOL
No. Área Nombre Composición
química Imagen
1 66,30% Éster metílico del ácido (Z)-9eno-octadecanoico (ácido oleico)
C19H36O2
2 27,20% Éster metílico del ácido hexadecanoico (ácido palmítico)
C17H34O2
3 2,29% Éster metílico del ácido (Z)-8,-(Z)-11-dieno octadecanoico (ácido linoléico)
C19H34O2
4 1,11% Éster metílico del ácido tetradecanoato (ácido mirístico)
C15H30O2
5 0,99% Éster metílico (Z,Z,Z)-9,12,15-Trieno octadecanoico (ácido linoléico)
C19H32O2
6 0,12% Heptano o heptane C7H16
7 1,95% Otros ésteres metílicos
No. Área Nombre Composición
Química Imagen
1 65,82% Éster etílico (z)-9eno-octadecanoico (ácido oleico)
C20 H38 O2
2 24,74% Éster etílico del ácido exadecanoico (ácido palmítico)
C18 H36 O2
3 4,30% Éster metílico del ácido 10eno-octadecanoico
C19H36O2
4 1.02% Éster etílico del ácido (Z,Z)-9,12-dienooctadecanoico (ácido linoléico)
C16 H32 O2
5 2.34% Otros ésteres etílicos
6 1.78% Otros hidrocarburos de cadena larga
PERFIL DE ÁCIDOS GRASOS DETECTADOS PARA BIODIESEL PRODUCIDO CON ETANOL
Descripción de análisis Método de
análisis Aceite
residual Esterificación con metanol
Esterificación con etanol
Reglamento Técnico Centro
Americano
Punto de Inflamabilidad, °C
ASTM D-93 > 120 143 106 130 mín.
Azufre, % masa ASTM D-129 0,06 0,05 0,09 15 máx.
Corrosión en lámina de cobre, 3 horas a 50 °C
ASTM D-130 -------- 1 1 3 máx.
Poder calorífico superior, MJ/Kg
ASTM D-240 39,08 39,81 39,54
Gravedad API, 15.56 °C, °API
ASTM D-287 25,00 27,80 28,40 Reportar
Gravedad específica, 15.56 °C
ASTM D-287 0,9042 0,8883 0,8849 Reportar
Viscosidad cinemática, 40 °C, mm2/s
ASTM D-445 25,00 6,80 7,20 1,9 – 6,5
Ceniza, % masa ASTM D-482 0,082 0,041 0,82 0,020 máx.
Índice de cetano, calculado
ASTM D-976 -------- 45 45
Densidad, 15 °C, Kg/m3 ASTM D-1298 904 888 884 Reportar
Agua y eedimentos, % Volumen
ASTM D-1796 7,00 <0,05 <0,05 0,05 máx.
Destilación, 760 mm Hg con base a recuperado, °C
ASTM D-86 -------- Volumen % Recuperado
°C Volumen %
Recuperado °C
360 máx.
Punto Inicial
202 Punto Inicial 319
5 329 5 324
10 332 10 327
20 333 20 333
30 333 30 336
40 333 40 336
50 335 50 339
60 335 60 342
70 336 70 345
80 353 80 356
90 369 90 359
Punto Final
372 Punto Final
359
CARACTERIZACIÓN FISICOQUÍMICA
PRODUCCIÓN DE BIODIESEL A ESCALA LABORATORIO
PROCESO A)ESTERIFICACIÓN B)NEUTRALIZACIÓN C)LAVADO
PRODUCCIÓN DE BIODIESEL A ESCALA PLANTA PILOTO
OTROS PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN
EVALUACIÓN FISICOQUÍMICA DEL ACEITE RESIDUAL PROCEDENTE DE FRITURAS PARA SU UTILIZACIÓN EN LA PRODUCCIÓN DE
BIODIESEL
El aceite residual se obtuvo de la industria de alimentos FRISA.
Cada semana se retiran
3 toneles de 50 galones c/u,
Haciendo un total de
semanal de 567 litros
EVALUACIÓN DEL TRATAMIENTO DE REFINO DE BIODIESEL, PARA LA REMOCIÓN DE GLICERINA LIBRE Y TOTAL, EN
FUNCIÓN DEL TIEMPO DE CONTACTO, MEDIANTE EL USO DE TRES DIFERENTES ADSORBENTES COMERCIALES A ESCALA
LABORATORIO
ADSORBENTE
BIODIESEL
Se determinó que el adsorbente mineral talco a 4 %, porcentaje masa-masa a 800 rpm fue el mineral más
eficiente en la remoción de glicerina libre y total con un porcentaje de remoción de 0.14 %.
CENTRIFUGACIÓN, MDICIÓN IR
ESTANDARIZACIÓN DEL PROCESO DE SEPARACIÓN Y FUSION DE LA GRASA INCORPORADA AL AFLUENTE PROVENIENTE DEL PROCESO DE BENEFICIADO DE
AVES, EN LOS RASTROS DE AVICOLA VILLALOBOS, PARA SU POSTERIOR USO COMO COMBUSTIBLE ALTERNO
El proceso de separación de la grasa y fundirla es utilizada como combustible alterno, en Avícola Villalobos, actualmente es un proceso empírico el cual no es monitoreado, razón por la cual los índices de producción son inestables.
La importancia de este estudio radica en que a medida
que este proceso se torne más eficiente, los índices de
contaminación ambiental se podrán mantener dentro de
los estándares permitidos por la reglamentación
ambiental que actualmente rige en nuestro país.
La estandarización del proceso de
separación de la grasa para su fusión
como aceite, se está realizando a partir de
la mezcla de agua y grasa que se obtiene
en las trampas de grasa, de las aguas
residuales, de los rastro de aves de
Avícola Villalobos S.A.
BIOETANOL
Los pentanoles o alcoholes amílicos son compuestos orgánicos incoloros con la fórmula C5H11OH, estos compuestos son conocido por tener ocho estructuras moleculares diferentes.
Posee una densidad de 0,8247 g/cm3 (a 0 °C) y tiene un punto de ebullición de 131,6 °C, es poco soluble en agua, pero es más soluble en solventes orgánicos.
Posee un característico olor fuerte y un sabor muy ardiente al paladar.
ESTUDIO DEL REFINAMIENTO DEL ACEITE DE FUSEL PROVENIENTE DE UNA INDUSTRIA FERMENTATIVA MEDIANTE
EL ENRIQUECIMIENTO DEL CONTENIDO DE ALCOHOL ISOAMÍLICO A TRAVÉS DE LA TÉCNICA DE ROTAEVAPORACIÓN
UTILIZANDO DIFERENTES PRESIONES DE VACÍO A 60°C
El aceite de fusel también llamado alcohol de fusel está formado por alcoholes de orden superior (es decir, alcoholes con más de dos átomos de carbono), formado por fermentación y presente en sidra, aguamiel, cerveza y vino.
Ing. César Alfonso García Guerra
ROTAEVAPORADOR MARCA BUCHI, LABORATORIO DE INVESTIGACIÓN DE EXTRACTOS
VEGETALES –LIEXVE-
PLANTA PILOTO LABORATORIO DE INVESTIGACIÓN DE EXTRACTOS
VEGETALES –LIEXVE-
PLANTA PILOTO LABORATORIO DE INVESTIGACIÓN DE EXTRACTOS
VEGETALES –LIEXVE-
Cromatógrafo marca AGILENT del Ingenio
Pantaleón
Se realizó la evaluación a escala laboratorio para el refinamiento de aceite de fusel por medio de rotaevaporación a diferentes presiones de vacío.
La finalidad fue concentrar y recuperar por destilación el congenérico denominado alcohol isoamílico
RESUMEN ALCOHOL ISOAMÍLICO
OBJETIVO Determinar la presión de vacío óptima que
permita concentrar o destilar la mayor cantidad de alcohol isoamílico proveniente del aceite de fusel mediante técnicas de rotaevaporación a nivel laboratorio.
GRÁFICO Distribución promedio de alcoholes congenéricos y etanol presente en la mezcla
de cabeza a diferentes presiones de vacío aplicado.
Máxima concentración de alcohol isoamílico a 175 mbar
RESULTADOS GRÁFICO Concentración de alcohol isoamílico obtenido en la cabeza y cola rotaevaporadas
a diferentes presiones de vacío para tres muestras analizadas a 60°C
GRÁFICO Análisis estadístico de congenéricos recolectado
en cabeza y cola de la destilación a diferentes presiones de vacío
CONCLUSIONES Si es posible rotaevaporar aceite de fusel, para la
concentración efectiva de etanol y recuperación selectiva de congenéricos como el alcohol isoamílico.
El contenido de alcohol isoamílico presente en la fracción destilada-cabeza- es la mas alta obtenida entre los congenéricos destilados a 175 mbar y 60 °C.
RECOMENDACIONES Redestilar la cabeza de destilación obtenida a
175 mbar para concentrar el alcohol isoamílico.
Utilizar el alcohol isoamílico obtenido a 175 mbar para la esterificación del mismo con ácidos carboxílicos C2 a C4.
GRACIAS POR SU ATENCIÓN
ING. Qco. MARIO JOSÉ MÉRIDA MERÉ
COORDINADOR LABORATORIO DE INVESTIGACIÓN DE EXTRACTOS VEGETALES –LIEXVE-
SECCIÓN QUÍMICA INDUSTRIAL CENTRO DE INVESTIGACIONES DE INGENIERÍA/USAC
[email protected] Teléfono: 24189121-15, 40689202