práctica 6. obtención de biodiesel
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Obtencion BiodieselTRANSCRIPT
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
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.