UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA PROGRAMA EDUCATIVO DE INGENIERO QUÍMICO
REPORTE DE LA PRÁCTICA #6 DE LABORATORIO LABORATORIO DE: OBTENCIÓN DE BIODIESEL
“
”
REPORTE QUE PRESENTA EL: GRUPO 85
LABORATORIO DE INGENIERÍA DE REACTORES
M. en C.Q. EDUARDO MARTÍN DEL CAMPO LÓPEZ
Toluca, Estado de México; 7 de Mayo de 2015
Universidad Autónoma del Estado de México Facultad de Química.
Laboratorio de Ingeniería de Reactores M. en C.Q. Eduardo Martín del Campo López
Práctica #6. Obtención de Biodiesel. Elaborado por: Grupo 85. Laboratorio de Ingeniería de Reactores.
1. Objetivos.
Conocer y manejar de manera apropiada el reactor Batch automatizado de acero inoxidable que se encuentra en el Laboratorio de Ingeniería de Reactores.
Realizar el seguimiento experimental de la transesterificación de un triglicérido para obtener biodiesel.
Conocer la importancia del proceso de purificación para la obtención de un producto químico.
2. Antecedentes El biodiesel es un combustible sintético líquido que se obtiene a partir de lípidos naturales como aceites vegetales o grasas animales, nuevas o usadas. El prefijo bio hace referencia a su naturaleza renovable y biológica en contraste con el
combustible diésel tradicional derivado del petróleo; mientras que el diésel se refiere a su uso en motores de este tipo. Como combustible, el biodiesel puede ser usado en forma pura o mezclado con diésel de petróleo. La obtención de biodiesel consiste en una reacción de transesterificación, este tipo de reacción es el proceso de intercambiar el grupo alcoxi- de un éster por otro alcohol; y son frecuentemente catalizadas mediante la adición de un ácido o una base. Cuando el glicerol se sustituye por el alcohol obtenemos tres moléculas de metiléster (biodiesel) y una molécula de glicerina.
Figura 1. Reacción de Transesterificación. Obtención de biodiesel. 7 Mayo 2015
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La transesterificación es una reacción reversible, por lo cual es importante adicionar un exceso de alcohol para favorecer la producción de biodiesel. Asimismo, se utiliza un catalizador para mejorar la velocidad de reacción y el rendimiento final, sin éste no sería posible esta reacción. Los catalizadores pueden ser ácidos o básicos, homogéneos o heterogéneos, o bien enzimáticos. Debido a la utilización de álcalis como el KOH o el NaOH, que es la opción más utilizada a escala industrial, 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 jabones; siendo éstas, reacciones
secundarias que pueden reducir la eficiencia de la reacción.
Utilizar este producto, representa una serie de ventajas, entre las que destacan la reducción de emisiones a la atmosfera, presenta cualidades biodegradables, reemplaza la dependencia de los combustibles fósiles, representa nuevos puestos de trabajo en su producción y tiene costos menores para el usuario. Así entonces este producto está destinado a unos cuantos usos particulares, los cuales son principalmente:
Alimentación de vehículos destinados a trabajar con este tipo de motor.
Medio combustible para proveer calefacción a los hogares en calderas que funcionan con este combustible.
Alimentación de generadores de electricidad.
3. Resultados. Tabla 1. Resultados obtenidos en la Reacción de Obtención de Biodiesel.
Área FAMES rea STD m muestra [mg] Vol. Dilución [mL] Con. STD [mg/mL] % FAMES
58771.8 11914.4 250 5 10.01
98.8 3
7 Mayo 2015
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Tabla 2. Resultados obtenidos mediante el Análisis Cromatográfico realizado en el CCIQS UAEM-UNAM
Index
Name
Time [Min]
Quantity [% Area]
Height [µV]
Area [µV.Min]
Area [%]
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Total
UNKNOWN UNKNOWN UNKNOWN UNKNOWN UNKNOWN UNKNOWN FAME 1 FAME 2 FAME 3 FAME 4 FAME 5 FAME 6 FAME 7 FAME 8 FAME 9 FAME 10 FAME 11
2.02 2.19 2.29 2.37 2.7 2.84 3.31 3.79 4.45 4.71 5.34 5.65 6.57 7 7.75 10.44 11.05
93.67 0 0 0 0 0 0 0 0.32 0.01 0 0 0.13 4.78 1.04 0.03 0.03
46010081 171 153.7 13.5 43.2 54.9 1137.7 183 45428.5 834.3 182.4 243.6 8846.6 366253.3 81989 1150.2 992.2
869932 5 5.9 0.5 2.4 1.6 41.7 8.5 2950.8 80 14.6 22.6 1184.4 44352.4 9626.6 256.1 234.1
93.67 0.001 0.001 0 0 0 0.004 0.001 0.318 0.009 0.002 0.002 0.128 4.776 1.037 0.028 0.025
-
-
100
46517758
928719
100
Figura 2. Cromatograma Análisis de Muestra de Biodiesel. (Anexo 1) 4 7 Mayo 2015
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4. Discusión de Resultados A través de los resultados obtenidos, podemos afirmar que el seguimiento y purificación de la reacción de transesterificación para la obtención de biodiesel en el laboratorio, se realizó satisfactoriamente, ya que el porcentaje de ésteres metílicos de ácidos grasos (FAMES por sus siglas en inglés) – dato proporcionado por el Departamento de Ingeniería Química del Centro Conjunto de Investigación en Química Sustentable CCIQS UAEM-UNAM – resultó por encima del 96%, porcentaje sobre el cual, el producto obtenido puede considerarse como Biodiesel. El % de FAMES obtenido en la práctica fue del 98.8% como se muestra en la Tabla 1. Asimismo, consideramos que el paso crítico para la correcta obtención del biodiesel, fue el proceso de purificación, ya que el biodiesel al ser descargado del reactor, pudo contener impurezas las cuales debían ser eliminadas, por lo que se colocó el producto en el embudo de separación y posteriormente fue lavado con agua, dado a que las impurezas (trazas de catalizador, metanol y glicerina) son solubles en ésta y así podían ser extraídas. Este procedimiento fue repetido hasta que el agua de lavado tuvo un pH de 8, (un pH cercano a 7) como se describe en la práctica. Del mismo modo, la agitación fue un variable clave para la obtención del producto, ya que si ésta no hubiese sido de manera suave, se podía haber obtenido una reacción de Saponificación o producción de Jabón y no los FAMES.
5. Conclusiones
La Reacción de Obtención de Biodiesel fue satisfactoria, ya que el seguimiento y purificación de la reacción fue realizada de forma adecuada, mostrando un 98.8% de pureza.
El Método de Obtención de Biodiesel por medio de la transesterificación alcalina a las condiciones dadas, mostró ser un procedimiento satisfactorio; así como, el reactivo: Aceite Oleico (Semilla de cártamo) y el catalizador (NaOH), ya que con ello, se obtuvieron resultados favorables.
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La reacción de transesterificación alcalina es muy sensible a la presencia de agua, por lo que con una agitación vigorosa, se puede producir una reacción de Saponificación no deseable.
6. Bibliografía
Fogler, H. Scott. (2008). “Elementos de Ingeniería de las Reacciones Químicas”. 4ta Edición. México: Editorial Pearson Prentice Hall.
Levenspiel, O. (2002). “Ingeniería de las Reacciones Químicas”.
5ta
Edición. México: Editorial REPLA, S.A.
Rutherford, A. (1999) “Elementary Chemical Reactor Analysis”. 3ra. Edición, Canadá: Editorial Butterworths.
M. K. Lam, K.T. Lee & A.R. Mohamed, Biotechnol. Adv. (28) 500, 2010.
7. Manejo de Residuos Los residuos generados en esta práctica fueron depositados en los siguientes recipientes codificados:
CODIGO
EJEMPLO
Disolventes orgánicos y soluciones
A
CARACTERISTICAS de sustancias orgánicas que no
Acetona
contienen halógenos.
Los residuos obtenidos de la purificación del producto proveniente del Reactor Batch, fueron almacenados en el recipiente A, ya que uno de los productos de la reacción de transesterificación fue el glicerol. Este residuo puede
aprovecharse
energéticamente
como
combustible
o
bien
transformarlo en productos de mayor valor añadido; ya que, a partir del Glicerol, se pueden producir algunos derivados con aplicaciones como detergentes, aditivos alimentarios, productos cosméticos, lubricantes, etc. En
cuanto al agua de lavado, al presentar un pH muy cercano a 7, se
depositó directamente en la tarja. 6 7 Mayo 2015
