U. N. JOS FAUSTINO SNCHEZ CARRION

2011 OBTENCION DE BIODIESEL A PARTIR DE LA GRASA DE POLLO

AUTOR: CHRISTIAN R. VERDE CHAUPIS EAP: ING. QUIMICA

INDICEINTRODUCCION ........................................................................................................................2 I. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ................................................................................3

1.1. Identificacin del problema ...............................................................................................3 1.2. Antecedentes del problema ...............................................................................................3 1.3. Objetivos ..........................................................................................................................5 1.4. Justificacin del problema .................................................................................................5 1.5. Limitaciones del estudio ...................................................................................................6 1.6. Delimitacin .....................................................................................................................6 1.7. Universo, poblacin, muestra ...........................................................................................6 II. CUERPO DEL INFORME ................................................................................................7

2.1. Antecedentes del Biodiesel ..............................................................................................7 2.2. Bases tericas del biodiesel .............................................................................................8 2.2.1 2.2.2 El biodiesel ............................................................................................................8 Generalidades sobre el biodiesel ...........................................................................9

2.2.2.1 El aceite .........................................................................................................9 2.2.2.2 El alcohol ..................................................................................................... 11 2.2.2.3 El catalizador ............................................................................................... 13 III. OBTENCION DE BIODIESEL ......................................................................................... 15

3.1. La grasa de pollo ............................................................................................................ 15 3.2. Reaccin de transesterificacin ...................................................................................... 17 3.3. Mecanismo de la reaccin de transesterificacin ........................................................... 18 IV. V. VI. VII. DESCRIPCION DE LOS EQUIPOS .................................................................................. 20 ALMACENAMIENTO, MANIPULACION Y DISTRIBUCION .............................................. 23 IMPACTO AMBIENTAL ............................................................................................... 24 VENTAJAS Y DESVENTAJAS ........................................................................................ 25

7.1. Ventajas ........................................................................................................................ 25 7.2. Desventajas VIII. .................................................................................................................. 26

HIGIENE Y SEGURIDAD ............................................................................................... 27

COCLUCIONES ......................................................................................................................... 28 BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................................... 29

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INTRODUCCINEl biodiesel es un combustible muy discutido y muchas veces cuestionado que est destinado a crecer con muchas consideraciones y extrema cautela. Por otra parte, la posibilidad de descentralizar la produccin de combustibles, el nuevo impulso a la agricultura especialmente en pases en desarrollo, la creacin de puestos de trabajo, y el sueo de la soberana energtica; adems de su naturaleza renovable, el balance nulo de emisiones de gases que provocan el efecto invernadero que puede tener con un manejo adecuado, y la significativa reduccin de otro tipo de emisiones contaminantes durante su combustin, convierten al biodiesel en un producto acorde con el paradigma vigente del desarrollo sostenible.[1]

El biodiesel posee las mismas propiedades del combustible diesel empleado como combustible para automviles, camiones, mnibus y puede ser mezclado en cualquier proporcin con el diesel obtenido de la refinacin del petrleo. No es necesario efectuar ninguna modificacin en los motores para poder emplear este combustible. Importantes fabricantes de vehculos europeos efectuaron pruebas con resultados satisfactorios en automviles, camiones y mnibus. [2] La obtencin de biodiesel busca primordialmente la materia prima del cual extraer el aceite que posterior mente ser transformado mediante un proceso de transestirificacin en biodiesel; existen diversos productos del cual extraer la materia prima ya sea de origen vegetal, animal, o residual. El trabajo busca orientarse a la utilizacin de la grasa de animales. Las grasas animales empleadas son ms baratas y constituyen un residuo graso sin ningn otro uso, con lo que su transformacin en biodiesel presenta beneficios medioambientales y reduce la dependencia de otras materias primas agrcolas convencionales.

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OBTENCIN DE BIODIESEL APARTIR DE LA GRASA DE POLLOI.1.1

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:IDENTIFICACION DEL PROBLEMA:

El Biodiesel es un ster que puede ser obtenido de diferentes tipos de aceites vegetales o grasas animales; mediante un proceso denominado transesterificacin; los aceites derivados orgnicamente se combinan con el alcohol (etanol o metano) y son qumicamente alterados para formar esteres grasos, como etil o metilester. El Biodiesel funciona en cualquier motor Diesel.[1] El biodiesel reduce la contaminacin por cuanto las emisiones netas de dixido de carbono (CO2) y de dixido sulfuroso (SO2) se reducen un 100 %. La emisin de holln se reduce un 4060%, y las de hidrocarburos (HC) un 10-50 %. La emisin de monxido de carbono (CO) se reduce un 10-50%. La busque de alternativas de combustibles que no dependan de los combustibles tradicionales (combustibles fsiles) ha hecho que el biodiesel sea una gran alternativa debido a sus caractersticas y su efecto no contribuyente a los problemas medio ambientales que vive nuestro planeta siendo el calentamiento global el ms grave de todos, adems la bsqueda de biocombustibles se hace ms urgente hoy en da debido a la escasez del petrleo, siendo el biodiesel una alternativa para suplir a la demanda que dejaran los combustibles fsiles. En la bsqueda de materias primas que sirvan para su transformacin en biodiesel, encontramos en la grasa de pollo una buena alternativa de materia prima para este fin, ya que se estn realizando estudios para su produccin a mayores escalas debido sus ventajas con respecto a los aceites vegetales del cual se obtiene principalmente el biodiesel. 1.2 a. ANTECEDENTES En febrero de 2008 se inaugur la primera planta para la produccin de biodiesel en el Per que tiene provisto producir 120 000 galones por da, esta planta se encuentra ubicado a las afueras del sur de la ciudad de lima. La empresa encargada de la creacin de esta planta es el grupo peruano Hercos Combustibles S.A. el representante de la compaa Samir Abudayeh manifest que espera producir inicial 120mil galones de biodiesel al da, lo cual triplicara la cifra que necesita en estos momentos el pas; adems dijo que la empresa prev extender la siembra de 50 mil hectreas en el pas para destinarla a la produccin de combustible. 3 CHRISTIAN R. VERDE CHAUPIS

b.

Per Biofuels inaugur en setiembre del 2008 su planta de fabricacin de biodiesel en el Callao, la planta puede producir 52 millones de galones al ao y se espera que llegue a 160 millones de galones. El presidente de la empresa Alberto Pinto seala la expectativa es invertir 250 millones de dlares hasta el 2015, lo cual comprende la ampliacin de la planta y la produccin de jatropha (Euphorbiacea, de cuya semilla se extrae un aceite usado como insumo para el biodiesel). La empresa proyecta sembrar 120 mil hectreas al ao de jatropha en Lambayeque, trabajo que estara a cargo de su filial Pure Oil. Opciones para la produccin de Biodiesel en el Per. Intermediate Technology Development Group (ITDG) y la Universidad Nacional Agraria La Molina (UNALM) desarrollaron este trabajo de investigacin con el fin de explorar las opciones para la produccin de biodiesel en el Per. La investigacin fue realizada por los profesionales siguientes Jos Calle, Ph.D. en Ingeniera Agrcola. Universidad Nacional Agraria La Molina (UNALM).Javier Coello Ingeniero Agrcola. Intermediate Technology Development Group (ITDG). Paula Castro, Ingeniera Ambiental. Universidad Nacional Agraria La Molina. Estos profesionales estudiaron la forma como desarrollar y probar modelos tecnolgicos a partir de especies nativas para la provisin de energa en la selva, y disear un sistema sostenible para la produccin y uso de biodiesel apropiado para poblaciones alejadas de la selva peruana. Transforman grasa de pollo en biodiesel usando metanol supercrtico, Un equipo de ingenieros de la Universidad de Arkansas de Estados Unidos ha conseguido producir biodiesel a partir de grasa de pollo, con un rendimiento de ms del 90% y sin necesidad de catalizadores. Esto supone un abaratamiento en la produccin del biodiesel, porque no se ha generado a partir de aceites vegetales que son ms caros-, lo que podra acercar su coste de produccin an ms al de los combustibles convencionales derivados del petrleo. En el 2010 las Coorporaciones Americanas, la Agrcola Tyson y el productor de combustible Syntroleum afirmaron que han comenzado a hacer diesel y combustible para aviones a partir de grasa de pollo, sebo de ternera y otros tipos de grasas y aceites en una planta que construyeron en Geisman, Louisiana, al sur de Baton Rouge. Tyson Foods casi ha logrado su objetivo, anunciado in 2008, de convertir los susbproductos animales a 75 millones de galones de biodiesel y combustible para aviones anualmente para fines del 2010. La produccin comenz en octubre y el volumen actual es de 2,500 barriles por da. La planta est diseada para producir hasta 75 millones de galones de combustibles renovables por ao.

c.

d.

e.

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f.

La empresa brasilea Intech Engenharia & Medio Ambiente empez a producir biodiesel desde el 2006 en base a grasa de pollo, un nuevo combustible alternativo, en una usina del estado de Santa Catarina (sur). La produccin, de 200 litros por hora, se vender a los propios frigorficos que proporcionan la materia prima y necesitan combustible para tractores, generadores elctricos, camiones y otros usos. Produccin de biodiesel a partir de grasas animales y aceites vegetales residuales. Este trabajo fue realizado por Jos L. Calle M., Ph. D. Jefe de Laboratorio de Energas Renovables de la U. N. Agraria La Molina. OBJETIVOS 1.3.1 Objetivo General Evaluar la factibilidad de la produccin de biodiesel a partir de la grasa de pollo en la ciudad de Huacho. 1.3.2 Objetivos especficos

g.

1.3

Describir la situacin actual del biodiesel en el Per y en el mundo. Aprovechar las cantidades de grasa de pollo desperdiciadas para transformarlas en biocombustible. Evaluar financiera y socialmente la viabilidad y factibilidad del producto. Determinar las ventajas y desventajas de utilizar grasa de animales con respecto a los aceites vegetales en la obtencin de biodiesel. 1.4 JUSTIFICACIN Con el presente trabajo lo que se pretende es sentar las bases para la investigacin y desarrollo de fuentes de energa alternativas, para suplir las problemticas que generan los ya conocidos combustibles fsiles, los cuales causan entre otros males el tan daino efecto invernadero y otro problema es que poco a poco se van agotando estos combustibles fsiles ya que su existencia es finita. Por lo tanto la obtencin de biocombustibles es una buena alternativa de solucin y el biodiesel est dentro de esa categora. Se conoce que el biodiesel, es un producto biodegradable que tiene mltiples aplicaciones y es por ello que el presente trabajo se enfoca en la obtencin de biodiesel a partir de la grasa de pollo esta materia prima es considerado un desperdicio de la carne de pollo. Solo en lima se consume 27 millones de kilogramos de pollo mensual y la grasa mayormente se desperdicia. Esta se puede aprovechar usando enzimas hidrolizantes para producir aceite y luego su posterior transformacin a biodiesel que es lo que se busca.

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1.5

LIMITACIONES DEL ESTUDIO Limitaciones Tericas:

-

Se cuenta con poca informacin, debido a que el tema an no tiene gran difusin ni est ampliamente explotado como sucede con la obtencin de biodiesel a partir de aceites vegetales. Limitaciones Espaciales:

- El siguiente trabajo de investigacin, se pretende desarrollar en la ciudad de Huacho. Limitaciones Temporales: - El tiempo de duracin para la elaboracin del presente trabajo de investigacin ser de 16 semanas. Alcances: - Si el presente trabajo de investigacin es factible y cumple con las metas planteadas, se espera la implementacin para la produccin del biodiesel a nivel de planta piloto. Inversin y financiamiento:-

El financiamiento del siguiente trabajo de investigacin ser cubierto por los autores encargados del trabajo. DELIMITACIONES

1.6-

1.7

Las delimitaciones, del proyecto de investigacin se dan de forma espacial y temporal los cuales se sealan a continuacin. Delimitacin espacial: Lugar: Distrito de Huacho Provincia: Huaura Regin: Lima (provincias) Delimitacin temporal: 4 meses (Mayo-Agosto) del ao 2011. UNIVERSO, POBLACION Y MUESTRA

- Universo: calidad y rendimiento del biodiesel a nivel mundial - Poblacin: calidad y rendimiento del biodiesel a nivel nacional - Muestra: calidad y rendimiento del biodiesel a nivel local

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II.2.1

CUERPO DEL INFORMEANTECEDENTES DEL BIODIESEL La idea de usar aceites vegetales como combustible para los motores de combustin interna data de 1895, cuando el Dr. Rudolf Diesel desarrollaba su motor. En la presentacin del motor disel en la Exposicin Mundial de Pars, en 1900, el Ing. Diesel usara aceite de man como combustible, o, mejor dicho, como biocombustible. Aos despus Diesel fue muy claro al sealar que el motor disel puede funcionar con aceites vegetales, esto podra ayudar considerablemente al desarrollo de la agricultura de los pases que lo usen as. Hacia 1912 afirmara que el uso de los aceites vegetales como combustibles para los motores puede parecer insignificante hoy en da, pero con el transcurso del tiempo puede ser tan importante como los derivados del petrleo y el carbn en la actualidad (Shay, 1993). Las predicciones de Diesel tomaran su tiempo para empezar a tomar a cuerpo y, en este lapso de, ms o menos un siglo, los motores disel evolucionaran y se perfeccionaran utilizando fundamentalmente destilados medios de petrleo con mucha menor viscosidad que los aceites vegetales. La principal razn por la que actualmente no podramos usar aceites vegetales directamente en los motores es, precisamente, su mayor viscosidad. La qumica proporciona una solucin para disminuir esta viscosidad: la transesterificacin. Este proceso fue desarrollado por los cientficos E. Duffy y J. Patrick a mediados del siglo XIX, cuarenta aos antes que Diesel desarrollara su motor de combustin interna. Los aceites vegetales (y tambin las grasas animales) estn constituidos por molculas (steres) de cidos grasos y glicerol. A ste ltimo, los aceites y grasas le deben su elevada viscosidad. La transesterificacin, en sencillo, consiste en reemplazar el glicerol (alcohol trivalente) por un alcohol monovalente (ms ligero) usualmente metanol o etanol, formando molculas ms pequeas (steres monoalqulicos, comnmente denominado biodisel), con una viscosidad similar a la del combustible disel derivado del petrleo. Asimismo, se produce glicerina, sustancia que tiene numerosos usos en diversas industrias. Durante el siglo XX, algunos intentos se realizaron para utilizar aceites como combustible para vehculos. Antes de la segunda guerra mundial se introdujo el uso de aceites transesterificados como combustible en vehculos pesados en el frica. Durante la dcada de los aos 40, los franceses trabajaron con el aceite de pin (Jatropha curcas) como combustible sin tener resultados positivos. Posteriormente se realizaron algunos ensayos en la Repblica Federal de Alemania y Austria con aceite de colza (Brassicanapus); y en Cabo Verde y en Mal tambin con aceite de pin, obtenindose excelentes resultados. 7 CHRISTIAN R. VERDE CHAUPIS

Sin embargo, el resurgimiento de la idea de Diesel, de emplear aceites vegetales en sus motores, empieza a cobrar fuerza nuevamente hacia finales del siglo XX, esta vez bajo la forma de biodisel, e impulsado, principalmente, por preocupaciones ambientales relacionadas con el cambio climtico y la necesidad de encontrar alternativas al uso de combustibles fsiles. Hasta hace pocos aos era posible identificar otras motivaciones, adems de las ecolgicas, para impulsar su uso en diferentes regiones; por ejemplo, los excedentes de la produccin de soya en los Estados Unidos, o los excedentes de la produccin agraria en Europa que impulsaron la poltica de poner tierras en descanso para no afectar los precios de los productos agrcolas. En ambos casos, la produccin de biodisel, sea a partir de soya en los Estados Unidos, o de otros cultivos energticos como la colza o el girasol en Europa, apareca como excelente alternativa a estas situaciones especficas, a la vez que contribua con la mitigacin del cambio climtico. No obstante, requera an de importantes subsidios o exenciones tributarias para asegurar su viabilidad, ya que los precios de los aceites vegetales eran sustancialmente mayores que los del disel. Es con la espectacular subida de los precios del petrleo a partir del 2004, que los precios de los aceites vegetales y las grasas animales se empiezan a equiparar con los del disel y generan este reciente boom de los biocombustibles lquidos a nivel mundial, que incluye tambin al bioetanol, que es bsicamente etanol o alcohol etlico, que puede utilizarse como complemento o sustituto de la gasolina. Y aqu valdra la precisin, a manera de resumen, que, cuando hablamos de biodisel, bsicamente nos referimos a un complemento o sustituto del disel, pero producido a partir de aceites vegetales o grasas animales. 2.2 2.2.1 BASES TEORICAS EL BIODIESEL El biodiesel es un combustible que se obtiene por la reaccin de transesterificacin de un triglicrido con un alcohol, tpicamente metanol o etanol, utilizando hidrxido de sodio como catalizador. Tiene una serie de ventajas respecto del diesel derivado de petrleo, pero la principal razn para su utilizacin es el hecho de que presenta un impacto ambiental mucho menor que los derivados del petrleo. Al ser producido a partir de aceites vegetales o grasas de cualquier origen, o sea recursos renovables, produce una ventaja neta en lo que se refiere al ciclo de carbono, no produciendo acumulacin del mismo en el ambiente. El contenido de azufre ronda las 11 ppm. En un diesel regular, est en 1600 ppm, mientras que para un diesel de bajo azufre en 500 ppm, y para el ultra-bajo azufre es de 50. Este ltimo debera entrar en comercializacin en el ao 2005. Sin embargo, los costos asociados a este nivel de purificacin son elevados, por lo que para lograrlos, la alternativa de aditivar el diesel con biodiesel se vuelve una necesidad. Adicionalmente, el biodiesel presenta una gran lubricidad que extiende la vida til del motor, no es txico, y es fcilmente biodegradable. 8 CHRISTIAN R. VERDE CHAUPIS

2.2.2

GENERALIDADES SOBRE EL BIODIESEL 2.2.2.1 ACEITE La cantidad disponible de aceites y grasas usados (conocidos tambin como grasa amarilla) depende de la poblacin humana y de sus hbitos de consumo alimenticio. Se ha estimado que en la zona de Lima habra 4 millones de litros de grasa amarilla disponibles anualmente. En ciudades de Norteamrica se calcula que se producen anualmente 4,5 litros de grasa amarilla por persona, lo cual, con una poblacin de 7,8 millones de habitantes en Lima Metropolitana, equivaldra a unos 35 millones de litros de grasa amarilla por ao. Dados los diferentes hbitos de consumo en el Per, sin embargo, cabe suponer que la cantidad real disponible es mucho menor, posiblemente cercana a los 4 millones mencionados anteriormente (Matthews y OConnor, 2006). Un inconveniente inmediato supondra la logstica de recoleccin que habra que implementar para el recojo de esta grasa amarilla. Por otra parte, y a diferencia de lo que ocurre en pases europeos o en los Estados Unidos, en el Per, estos materiales de desecho tienen un precio de mercado, ya que son reutilizados informalmente para diversos fines. Sin embargo, su uso puede ser interesante en determinados nichos (especialmente cuando se tenga disponibilidad o acceso a este tipo de insumos). Finalmente, la transformacin de esta grasa amarilla en biodisel podra tener como principal beneficio, evitar su vertimiento en los desages y, por ende, a cuerpos de agua como mares, ros o lagos.1 Las personas que preparan biodiesel en una escala ms grande son capaces de utilizar la grasa usada de frer, aceite de pescado, grasa animal y otras clases de aceites. Una ventaja acerca de la elaboracin de biodiesel es que se puede hacer de muchas sustancias diferentes, en su mayor parte, desechos. Composicin de los aceites y grasas. Los aceites y grasas vegetales o animales estn compuestos principalmente por molculas denominadas triglicridos (o triacilgliceroles), que son steres de tres cidos grasos unidos a un glicerol. Se caracterizan por ser insolubles en agua y solubles en solventes orgnicos no polares. Los cidos grasos son compuestos carboxlicos terminales (terminan con un radical carboxilo COOH) de cadena abierta aliftica de C8 a C24 de longitud. Pueden ser saturados (cuando no contienen dobles ni triples enlaces entre los tomos de carbono) o insaturados (cuando contienen uno o ms dobles o triples enlaces entre los tomos de carbono) (Arango, 2002). Los dobles enlaces entre tomos de carbono son ms 9 CHRISTIAN R. VERDE CHAUPIS

reactivos que los enlaces simples y pueden, por ejemplo, reaccionar con hidrgeno para transformarse en enlaces simples. Un cido graso con dos o ms insaturaciones (poliinsaturado) es ms inestable y reacciona con hidrgeno, oxgeno y otros elementos an ms fcilmente que los cidos grasos monoinsaturados (Lawson, 1994). El glicerol es un trioxialcohol, 1,2,3-propanotriol, es decir, est formado por una cadena de tres carbonos, cada uno unido a un grupo alcohlico (OH) (Mortimer, 1983). Cuando todos los cidos grasos de un triglicrido son idnticos, ste se denomina triglicrido simple. Sin embargo, los ms comunes son los triglicridos mixtos, en los cuales se encuentran presentes dos o tres cidos grasos diferentes (Lawson, 1994). Cuando los triglicridos han perdido uno o dos de sus cidos grasos, se denominan di- y monoglicridos, respectivamente (Lawson, 1994), y stos pueden estar presentes tambin en aceites no refinados o ya degradados. Los aceites y grasas animales y vegetales son mezclas de triglicridos diferentes, los cuales a su vez estn compuestos frecuentemente por cidos grasos diferentes. Sus propiedades fsicas y qumicas estn relacionadas directamente con el nmero y estructura qumica de los cidos grasos unidos al glicerol, as como con el grado de saturacin de los cidos grasos y su longitud de cadena. CIDOS GRASOS Debido a que constituyen la parte predominante y qumicamente activa de los triglicridos, los cidos grasos que los constituyen son los que determinan sus propiedades fisicoqumicas. cidos grasos saturados Los cidos grasos saturados que se encuentran en los aceites y grasas se indican en la Tabla 1, indicando sus puntos de fusin y ebullicin.

TABLA 1. cidos grasos saturados y sus principales caractersticas 10 CHRISTIAN R. VERDE CHAUPIS

cidos grasos insaturados Los cidos grasos insaturados que se encuentran en los aceites y grasas, dada la relativa dificultad de su aislamiento y su caracterizacin, son conocidos con menos seguridad que los saturados. En la Tabla 2 encontramos una relacin de los cidos grasos insaturados ms importantes.

TABLA 2. cidos grasos insaturados ms importantes

2.2.2.2 ALCOHOL El alcohol es el principal insumo para la produccin de biodisel. En volumen, representa alrededor del 10-15% de los insumos consumidos. Los alcoholes que ms comnmente se utilizan para producir biodisel son metanol y etanol. Se puede utilizar otros alcoholes propanol, isopropanol, butanol y pentanol pero estos son mucho ms sensibles a la contaminacin con agua (es decir, la presencia de agua en mnimas cantidades inhibe la reaccin) (Bradshaw, 1942). El metanol es txico cuando se ingiere, se inhala o al contacto con la piel, y adems altamente inflamable sus gases se encienden a una temperatura de 12C. Por encima de esta temperatura las mezclas de aire y vapor de metanol (con al menos 6% de metanol) son explosivos. Existe riesgo de explosin e incendio cuando el metanol est expuesto al calor, chispas, llamas o descargas de energa esttica. Adems, el metanol arde con una llama incolora, de manera que no es fcil notar si se enciende. Medidas de seguridad contra incendios son necesarias al trabajar con metanol, as como adecuada ventilacin y etiquetado, sistemas cerrados de manipulacin y equipamiento de proteccin personal para evitar el contacto, inhalacin o ingestin de este alcohol. 1

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El etanol es menos txico aunque puede tener efectos negativos (ebriedad, coma etlico) cuando se ingiere en grandes cantidades pero tambin es altamente infl amable. Su uso requiere de menores medidas de seguridad ocupacional, pero s de seguridad contra incendios. La desventaja de su uso para producir biodisel es que es mucho menos reactivo que el metanol, y la transesterificacin se ve afectada principalmente por cualquier cantidad de agua presente en los insumos. Se requiere entonces que el etanol utilizado tenga una pureza superior al 99%, y que los otros insumos (aceite y catalizador) sean igualmente de muy alta pureza. Es por esto que en la mayora de plantas de produccin de biodisel an se utiliza metanol pese a su toxicidad. Cabe mencionar adems que el metanol se obtiene principalmente de fuentes fsiles no renovables: del gas natural o gas metano. Tambin es posible obtenerlo mediante destilacin seca de la madera, pero este proceso an no se aplica a gran escala. El etanol, en cambio, proviene de materias primas renovables: caa de azcar, remolacha azucarera, papa, otros vegetales celulsicos, etc. Una de las variables ms importantes que afectan el rendimiento de la transesterificacin es la razn molar entre el alcohol y los triglicridos. Por razn molar se entiende la cantidad de molculas de alcohol necesarias para reaccionar con una molcula de triglicrido o aceite. Se requieren 3 molculas de alcohol y una de triglicrido para producir 3 molculas de biodisel y una de glicerol. Sin embargo, la transesterificacin es una reaccin de equilibrio reversible, es decir, se necesita un gran exceso de alcohol para forzar la reaccin hacia la derecha (es decir, hacia los productos buscados, biodisel y glicerol). Por esto, en la prctica, cuando se trabaja con metanol se recomienda una razn molar de 6:1 para asegurar una conversin mxima de los triglicridos a steres (Freedman et al., 1984). En el caso del etanol, algunos estudios indican que una razn molar de 9:1 sera la ms apropiada (Meher, 2006). Si la cantidad de alcohol no es suficiente, el producto contendr monoglicridos y diglicridos (productos intermedios de la transesterificacin), los cuales cristalizan muy fcilmente en el biodisel y pueden causar taponamiento de los filtros y otros problemas en el motor.

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TABLA 3. Metanol transesterificacin y razn molar.1

TABLA 4. Etanol transesterificacin y razn molar.1

2.2.2.3 EL CATALIZADOR La transesterificacin de los triglicridos puede ser realizada mediante diferentes procesos catalticos. Los catalizadores utilizados pueden ser clasifi cados de la siguiente manera: Catalizadores alcalinos hidrxido de sodio (NaOH), hidrxido de potasio (KOH), metilato de sodio (NaOMe). Catalizadores cidos cido sulfrico, cido fosfrico, cido clorhdrico, cido sulfnico. Catalizadores enzimticos lipasas Catalizadores heterogneos catalizadores en fase slida.

El proceso ms conocido, utilizado y hasta el momento ms efectivo es el que emplea catalizadores alcalinos (Ma y Hanna, 1999). Sin embargo, si el aceite tiene un alto contenido de cidos grasos libres, la catlisis alcalina no es apropiada debido a que los 13 CHRISTIAN R. VERDE CHAUPIS

hidrxidos reaccionan con los cidos grasos formando jabones, lo cual reduce el rendimiento de produccin de biodisel. En este caso, se requiere otro tipo de transesterificacin, o un pretratamiento con catalizadores cidos. Catalizadores alcalinos En el caso de la catlisis alcalina, es muy importante que los catalizadores se mantengan en un estado anhidro. Debe evitarse su contacto prolongado con el aire, pues ste disminuye su efectividad debido a la interaccin con la humedad y con el dixido de carbono (Meher, 2006). Los tres catalizadores custicos tienen ventajas y desventajas, que describiremos a continuacin, y su eleccin depende de cada caso concreto. Hidrxido de sodio (NaOH): el NaOH viene en forma de cristales que deben ser disueltos en el metanol antes de la transesterificacin. Es un producto muy barato y fcil de conseguir, pero es custico e irritante, y su manipulacin directa sin proteccin respiratoria y para la piel debe evitarse. Al igual que en el caso del KOH, la manipulacin de este insumo slido puede ser complicada (especialmente en plantas de produccin grandes, donde se quieren evitar operaciones manuales). Adems, el NaOH es muy higroscpico (absorbe humedad del ambiente), lo cual hace que los cristales se peguen entre s y sean ms difciles de manipular, y adems reduce su eficacia. Finalmente, la reaccin con el metanol es exotrmica, genera calor, y el tanque donde se realiza esta disolucin debe mantenerse refrigerado para evitar que se evapore el alcohol (causando prdidas de este insumo y riesgos de incendio y para la salud de los trabajadores) (Matthys, 2003). Hidrxido de potasio (KOH): muy similar al hidrxido de sodio, el hidrxido de potasio viene tambin en forma de cristales que deben ser disueltos en el metanol antes de la transesterificacin. Es un producto barato y disponible en la mayora de lugares. Debido a su mayor peso molecular, se necesita mayor cantidad de KOH que de NaOH para hacer el mismo trabajo, lo cual puede elevar costos (Matthys, 2003). Las dificultades de operacin y riesgos son similares a los que existen con NaOH, sin embargo, algunos estudios han demostrado que utilizando KOH se obtienen mejores rendimientos de transformacin que con NaOH (Tomasevic y Marinkovic,2003). Adems, el KOH se disuelve ms fcilmente que el NaOH en el metanol, lo cual facilita el primer paso previo a la transesterificacin. Los jabones de potasio son lquidos, a diferencia de los de sodio que son slidos. Esto hace que el glicerol crudo sea ms fcil de drenar luego de la separacin del biodisel cuando se trabaja con KOH. Por otra parte, las sales de potasio obtenidas como subproducto de la purificacin de la glicerina pueden ser utilizadas como fertilizante agrcola, lo cual no es el caso con las sales de sodio. 14 CHRISTIAN R. VERDE CHAUPIS

Metilato de sodio: El metilato de sodio no est disponible en estado puro, debido a que es muy inflamable. Se presenta entonces comercialmente como una solucin al 30% en metanol. Esta solucin es un lquido, lo cual constituye la principal ventaja: su manipulacin (pese a su alta inflamabilidad y toxicidad) es sencilla, puede ser adaptada a un proceso continuo y realizarse mecnicamente sin necesidad de intervencin de los operarios (Matthys, 2003). Algunos estudios arrojan que el metilato es un catalizador ms efectivo que los anteriores (Matthys, 2003, Freedman et al., 1986), pero otros indican que NaOH es mejor que NaOMe (Ma et al., 1998). Igualmente, algunos autores indican que al utilizarse menor cantidad de metilato, al final quedan menos sales de sodio disueltas en el glicerol, lo cual hace su purificacin ms sencilla (Matthys, 2003). Otros, en cambio, mencionan que este catalizador causa la formacin de diferentes subproductos, principalmente sales de sodio, que deben ser tratados como residuos, y que adems requiere utilizar aceite de alta calidad (Ahn et al., 1995). En conclusin, el metilato de sodio parece ser un muy buen catalizador con materias primas adecuadas, pero su costo es alto y su disponibilidad limitada (Matthys, 2003).

Catalizadores cidos Los catalizadores cidos pueden ser utilizados tanto para la esterificacin de cidos grasos libres con el fin de convertirlos directamente en steres o para la transesterificacin de los triglicridos. Cuando la materia prima es un aceite con alto contenido de cidos grasos libres (AGL), la esterificacin cida est recomendada como un primer proceso para tratar estos AGL, pero debe ser seguida por la transesterificacin alcalina (con NaOH o KOH como catalizadores) para convertir los triglicridos subsistentes. Los catalizadores cidos tambin pueden ser utilizados directamente para la transesterificacin, pero esta reaccin es extremadamente lenta (Bradshaw, 1942) y requiere de un exceso an mayor de alcohol, lo cual la torna poco econmica.

III.

OBTENCION DE BIODIESEL

3.1 LA GRASA DE POLLOEn la composicin de cidos grasos, las dos categoras de pollo ( extra y de corral) se diferencian en el cido heptadecanoico y en el cido linoleico, que aparecen en un mayor porcentaje en los pollos de corral. En todas las zonas estudiadas (grasa subcutnea y grasa de la pechuga, muslo y contrarnuslo), los principales cidos grasos fueron el cido oleico (entre el 31 y el 39.11), el cido palmtico (alrededor del 26%) y el cido linoleico (valores medios entre 16 y 18%).6 15 CHRISTIAN R. VERDE CHAUPIS

La grasa de pollo su contenido en linoleico vara entre 16 y 25%, en funcin de la alimentacin de las aves previo al sacrificio. III En las siguientes tablas se muestran otra clasificacin de la composicin de las grasa animales donde se incluye la gras de pollo (FEDNA, 2003. Tablas FEDNA de composicin y valor nutritivo de alimentos para la formulacin de piensos compuestos 2 ed) III

GRASAS DE ORIGEN ANIMAL Perfil Ac. Grasos (% Grasa verdadera) C=20 GRASA MEZCLA tr. 2,1 23,5 3,6 15,0 42,5 >7,5 1,0