práctica 6. obtención de biodiesel

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA PROGRAMA EDUCATIVO DE INGENIERO QUÍMICO “REPORTE DE LA PRÁCTICA #6 DE 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

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Obtencion Biodiesel

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Page 1: Práctica 6. Obtención de Biodiesel

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO

FACULTAD DE QUÍMICA

PROGRAMA EDUCATIVO DE INGENIERO QUÍMICO

“REPORTE DE LA PRÁCTICA #6 DE 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

Page 2: Práctica 6. Obtención de Biodiesel

Universidad Autónoma del Estado de México Laboratorio de Ingeniería de Reactores Facultad de Química. M. en C.Q. Eduardo Martín del Campo López

2 7 Mayo 2015

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.

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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.

Área FAMES 58771.8

Área STD 11914.4

m muestra [mg] 250

Vol. Dilución [mL] 5

Con. STD [mg/mL] 10.01

% FAMES 98.8

Tabla 1. Resultados obtenidos en la Reacción de

Obtención de Biodiesel.

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Figura 2. Cromatograma Análisis de Muestra de Biodiesel. (Anexo 1)

Index Name Time [Min]

Quantity [% Area]

Height [µV]

Area [µV.Min]

Area [%]

1 UNKNOWN 2.02 93.67 46010081 869932 93.67

2 UNKNOWN 2.19 0 171 5 0.001

3 UNKNOWN 2.29 0 153.7 5.9 0.001

4 UNKNOWN 2.37 0 13.5 0.5 0

5 UNKNOWN 2.7 0 43.2 2.4 0

6 UNKNOWN 2.84 0 54.9 1.6 0

7 FAME 1 3.31 0 1137.7 41.7 0.004

8 FAME 2 3.79 0 183 8.5 0.001

9 FAME 3 4.45 0.32 45428.5 2950.8 0.318

10 FAME 4 4.71 0.01 834.3 80 0.009

11 FAME 5 5.34 0 182.4 14.6 0.002

12 FAME 6 5.65 0 243.6 22.6 0.002

13 FAME 7 6.57 0.13 8846.6 1184.4 0.128

14 FAME 8 7 4.78 366253.3 44352.4 4.776

15 FAME 9 7.75 1.04 81989 9626.6 1.037

16 FAME 10 10.44 0.03 1150.2 256.1 0.028

17 FAME 11 11.05 0.03 992.2 234.1 0.025

Total - - 100 46517758 928719 100

Tabla 2. Resultados obtenidos mediante el Análisis Cromatográfico realizado en el CCIQS UAEM-UNAM

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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 CARACTERISTICAS EJEMPLO

A Disolventes orgánicos y soluciones

de sustancias orgánicas que no

contienen halógenos.

Acetona

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.