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Biodiésel

El biodiésel (biocombustible) es un líquido que se obtiene a partir de lípidos naturales como aceites vegetales o grasas animales, con o sin uso previo,[1]​ mediante procesos industriales de esterificación y transesterificación y que se aplica en la preparación de sustitutos totales o parciales del petrodiésel o gasóleo obtenido del petróleo. El biodiésel puede mezclarse con gasóleo procedente de la refinación del petróleo en diferentes cantidades. Se utilizan notaciones abreviadas según el porcentaje por volumen de biodiésel en la mezcla: B100 en caso de utilizar solo biodiésel, u otras notaciones como B5, B15, B30 o B50, donde la numeración indica el porcentaje por volumen de biodiésel en la mezcla.

Muestra de biodiésel.
Reciclado de aceite comestible para la producción de combustible biodiésel.

El aceite vegetal, cuyas propiedades para la impulsión de motores se conocen desde la invención del motor diésel gracias a los trabajos de Rudolf Diesel, ya se destinaba a la combustión en motores de ciclo diésel convencionales o adaptados. A principios del siglo XXI, en el contexto de búsqueda de nuevas fuentes de energía renovables, se impulsó su desarrollo para su utilización en automóviles como combustible alternativo a los derivados del petróleo.

El biodiésel descompone el caucho natural, por lo que es necesario sustituir este por elastómeros sintéticos en caso de utilizar mezclas de combustible con alto contenido de biodiésel.

El impacto ambiental y las consecuencias sociales de su previsible producción y comercialización masiva, especialmente en los países en vías de desarrollo o del Tercer y Cuarto mundo generan un aumento de la deforestación de bosques nativos, la expansión indiscriminada de la frontera agrícola, el desplazamiento de cultivos alimentarios y para la ganadería, la destrucción del ecosistema y la biodiversidad, y el desplazamiento de los trabajadores rurales.

Se ha propuesto en los últimos tiempos denominarlo agrodiésel ya que el prefijo «bio-» a menudo es asociado erróneamente con algo ecológico y respetuoso con el medio ambiente. Sin embargo, algunas marcas de productos del petróleo ya denominan agrodiésel al gasóleo agrícola o gasóleo B, empleado en maquinaria agrícola.

Automóvil emblemático de la marca Mercedes-Benz, con motor adaptado al consumo de biodiésel, en Estados Unidos de América.

Antecedentes históricos

La transesterificación de los aceites vegetales fue desarrollada en 1853 por el científico Patrick Duffy, muchos años antes de que el primer motor diésel funcionase.[2]​ El primer modelo de Rudolf Diesel, un monocilíndrico de hierro de 3 metros con un volante en la base funcionó por vez primera en Augusta (Alemania), el 10 de agosto de 1893. En conmemoración de dicho evento, el 10 de agosto se ha declarado "Día Internacional del Biodiésel". Diesel presentó su motor en la Exposición Mundial de París de 1900. Este motor[3]​ es un ejemplo de la visión de Diesel, ya que era alimentado por aceite de cacahuete –un biocombustible, aunque no estrictamente biodiésel, puesto que no era transesterificado-. Diesel quería que el uso de un combustible obtenido de la biomasa fuese el verdadero futuro de su motor. En un discurso de 1912, dice: “el uso de aceites vegetales para el combustible de los motores puede parecer insignificante hoy, pero tales aceites pueden convertirse, con el paso del tiempo, importantes en cuanto a sustitutos del petróleo y el carbón de nuestros días”.

Durante los años veinte, los fabricantes de motores diésel adaptaron sus propulsores a la menor viscosidad del combustible fósil (gasóleo) frente al aceite vegetal. La industria petrolera amplió así su hueco en el mercado de los carburantes porque su producto era más económico de producir que la alternativa extraída de la biomasa. El resultado fue, por muchos años, la casi completa desaparición de la producción de combustibles a partir de biomasa. Solo recientemente la preocupación por el impacto ambiental y la menor diferencia de precios han hecho de los biocombustibles una alternativa válida.

A pesar del increíble uso de los derivados del petróleo como combustibles, durante los años veinte, treinta y la posguerra mundial, varios países (entre ellos Argentina) informaron de haber usado aceites como sustituto del diésel. Se detectaron problemas por la diferencia de viscosidad entre el aceite y el diésel, que producía depósitos dentro de la cámara de combustión y los inyectores. Algunos intentos para superar esto fueron aplicar una pirólisis y craqueo al aceite, mezclarlo con diésel de petróleo o etanol, o calentarlo.

El 31 de agosto de 1937, G. Chavanne de la Universidad de Bruselas, Bélgica, obtuvo la patente por “transformar aceites vegetales para su uso como combustibles”. La patente describía la transesterificación del aceite usando etanol o metanol para separar la glicerina de los ácidos grasos y reemplazarla con alcoholes de cadenas cortas. Esta fue la primera producción de biodiésel.

Más recientemente, en 1977, Expedito Parente, científico brasileño, inventó y patentó el primer proceso industrial de producción de biodiésel. Actualmente, Tecbio, la empresa de Parente, trabaja junto con Boeing y la NASA para certificar bioqueroseno.

Entre 1978 y 1996, el National Renewable Energy Laboratory (NREL) estadounidense ha experimentado el uso de algas como fuente de biodiésel, dentro del Aquatic Species Program. La experimentación del NREL, tras 16 años, está estancada debido a que el programa de investigación carece de financiación.

En 1979 se iniciaron en Sudáfrica investigaciones sobre cómo transesterificar aceite de girasol en diésel. Finalmente en 1983, el proceso de cómo producir biodiésel de calidad fue completado y publicado internacionalmente. Gaskoks, una industria austríaca, obtuvo esta tecnología y estableció la primera planta piloto productora de biodiésel en 1987 y una industrial en 1989.

Durante la década de los 90, se abrieron muchas plantas en muchos países europeos, entre ellos la República Checa, Alemania y Suecia.

En los años noventa, Francia ha lanzado la producción local de biodiésel (conocido localmente como diéster) obtenido de la transesterificación del aceite de colza. Va mezclado en un 5 % en el combustible diésel convencional, y en un 30 % en el caso de algunas flotas de transporte público. Renault, Peugeot y otros productores han certificado sus motores para la utilización parcial con biodiésel, mientras se trabaja para implantar un biodiésel del 50 %.

Francia empezó una producción local de biodiésel el cual se mezclaba en un 30 % con diésel para transporte público. Renault y Peugeot certificaron motores de camiones con uso parcial de biodiésel (alrededor del 50 %). Durante el año 1998 se identificaban 21 países con proyectos comerciales de biodiésel.

En septiembre del año 2005, Minnesota fue el primer estado estadounidense que obligaba un uso de, al menos, un 2 % de biodiésel.

En 2008, la ASTM (American Society for Testing and Materials) publicó los estándares y especificaciones de mezcla de biodiésel.

Propiedades

El biodiésel se describe químicamente como compuestos orgánicos de ésteres monoalquílicos de ácidos grasos de cadena larga y corta.

El biodiésel tiene mejores propiedades lubricantes y mucho mayor índice de cetano que el diésel de poco azufre. El agregar en una cierta proporción biodiésel al gasóleo reduce significativamente el desgaste del circuito de combustible; y, en baja cantidad y en sistemas de altas presiones, extiende la vida útil de los inyectores que dependen de la lubricación del combustible.

El poder calorífico del biodiésel es de 37,27 MJ/l (megajulio por litro) aproximadamente. Esto es un 9 % menor que el diésel mineral. La variación del poder calorífico del biodiésel depende de la materia prima usada más que del proceso.

El biodiésel es líquido a temperatura ambiente y su color varía entre dorado y marrón oscuro según el tipo de materia prima usada. Es inmiscible con el agua, tiene un punto de ebullición alto y baja presión de vapor. Su punto de inflamación (superior a 130 °C) es mucho mayor que el del diésel (64 °C) o la gasolina (40 °C). Tiene una densidad de aproximadamente 0,88 g/cm³, menos que el agua.

Más allá, no tiene virtualmente ningún contenido de azufre y se suele mezclar como aditivo con el diésel de bajo contenido en azufre.

Compatibilidad con materiales

Plásticos

Es compatible con el polietileno de alta densidad. Al PVC lo degrada lentamente. Algunos polímeros los disuelve al contacto directo.

Metales

Afecta a materiales basados en el cobre, también ataca el zinc, el estaño, el plomo y el hierro fundido. Los materiales de acero inoxidable y aluminio son inmunes.

Caucho

El biodiésel descompone al caucho natural de algunos componentes de motores antiguos.

Gelificación

Cuando el biodiésel se enfría hasta determinado punto, algunas moléculas se agregan y forman cristales. El combustible empieza a “nublarse” una vez que los cristales se hacen grandes (un cuarto de la longitud de onda de luz visible). Este punto se llama punto de enturbiamiento. Cuanto más frío esté el combustible, mayores son los cristales. La menor temperatura en la cual el biodiésel pasa por un filtro de 45 micrones se la llama punto de obstrucción de filtros en frío (CFPP en inglés). A menores temperaturas el biodiésel se convierte en gel y luego solidifica. Dentro de Europa, hay mucha diferencia en este punto entre países. La temperatura en la cual el biodiésel puro comienza a gelificarse depende de la mezcla de ésteres y, consecuentemente, de la materia prima usada. Por ejemplo, si se produce a partir de sebo, tiende a convertirse en gel cerca de los 16 °C.

Hay muchos aditivos que se le agregan al biodiésel para disminuir esta temperatura. Otra solución es mezclar biodiésel con diésel o queroseno. Otra es tener un tanque secundario de biodiésel acompañando al del diésel de petróleo: el primero arranca y calienta el segundo, y una vez alcanzada la temperatura necesaria, se cambia la alimentación.

Contaminación por agua

El biodiésel puede contener pequeñas cantidades de agua, pero son problemáticas. Aunque el biodiésel no es miscible con el agua, es higroscópico como el etanol, es decir, absorbe el agua de la humedad atmosférica. Una de las razones para que el biodiésel sea higroscópico es la persistencia de los mono y diglicéridos sobrantes de una reacción incompleta. Estas moléculas pueden actuar como un emulsionante, permitiendo que el agua se mezcle con el biodiésel.[cita requerida] Por otro lado, puede haber agua residual debido al tratamiento o como resultado de la condensación del tanque de almacenamiento. La presencia de agua es un problema porque:

  • El agua reduce el calor de combustión del combustible a granel. Esto significa más humo, mayores dificultades en el arranque, menor rendimiento energético.
  • El agua causa la corrosión de los componentes vitales del sistema de combustible: las bombas de combustible, bombas de inyección, líneas de combustible, etc.
  • El agua y los microbios que la acompañan atascan y estropean los filtros de papel para el combustible, lo que a su vez se traduce en un fallo prematuro de la bomba de combustible debido a la ingestión de partículas grandes.
  • El agua se congela para formar cristales de hielo cerca de 0 °C (32 °F). Estos cristales proporcionan sitios para la nucleación y aceleran la gelificación del combustible residual.
  • El agua acelera el crecimiento de las colonias de microbios, que pueden obstruir el sistema de combustible. Hay informes de usuarios de biodiésel que han calentado los depósitos de combustible para hacer frente al problema de los microbios.
  • Además, el agua puede producir picaduras en los pistones de un motor diésel.

Reacciones de síntesis

 

El proceso de transesterificación consiste en combinar el aceite (normalmente aceite vegetal) con un alcohol ligero, normalmente metanol, y deja como residuo de valor añadido propanotriol (glicerina) que puede ser aprovechada por la industria cosmética, entre otras.

Transesterificación

Las grasas de animales y plantas están hechas típicamente de triglicéridos, que son ésteres de ácidos grasos libres con glicerol. En el proceso, el alcohol es deprotonado (eliminación de un catión hidrógeno de una molécula) con una base para formar un nucleófilo (anión con un par de electrones libres) más fuerte. Comúnmente son usados etanol y metanol. Como se ve en el diagrama, la reacción no tiene otros reactivos más que el triglicérido y el alcohol.

En condiciones ambientales normales, la reacción puede no ocurrir o hacerlo de manera muy lenta. Se usa el calor para acelerar la reacción, además de un ácido o una base. Es importante notar que el ácido o la base no son consumidos durante la reacción, es decir, son catalizadores. Casi todo el biodiésel es producido a partir de aceites vegetales vírgenes usando una base como catalizador debido a que es el método más económico, requiriendo bajas temperaturas y presiones y obteniendo una conversión del 98 %. Sin embargo, hay otros métodos que usan ácidos como catalizadores que son más lentos.

 
Un ejemplo de la transesterificación mostrado en fórmula esquelética.

Durante el proceso de esterificación, el triglicérido reacciona con un alcohol en presencia de un catalizador, generalmente hidróxidos fuertes (NaOH o KOH). El propósito de hacer una valoración ácido-base es para saber cuánta base es necesaria para neutralizar todos los ácidos grasos libres y, entonces, completar la reacción.

Transesterificación usando bases

En este caso, la transesterificación se realiza a través del mecanismo de reacción conocido como sustitución nucleofílica en el acilo, usando una base fuerte, capaz de desprotonar el alcohol, como catalizador. Comúnmente, la base es disuelta en el alcohol para dispersarla en todo el aceite. El hidróxido debe ser muy seco: cualquier cantidad de agua en el proceso aumenta las probabilidades de saponificación, y producir jabones consumiendo la base. Una vez hecha la mezcla de alcohol y base, es agregada al triglicérido.

El átomo de carbono del grupo carbonilo del éster del triglicérido soporta una densidad de carga positiva y el átomo de oxígeno del grupo carbonilo, más electronegativo, presenta una mayor densidad de carga, con lo cual el enlace se encuentra polarizado <debilitado>. Esta polarización del grupo C=O da lugar a que el anión alcóxido (RO-) ataque al centro positivo del enlace.

 R1 Atracción polarizada | RO- ————————————————> C=O | O-CH2-CH-CH2-O-C=O | | O-C=O R3 | R2 

Esto genera un intermedio tetraédrico con carga negativa en el antiguo grupo carbonilo.

 R1 | RO-C-O- (par de electrones libres) | O-CH2-CH-CH2-O-C=O | | O-C=O R4 | R2 

Estos electrones vuelven a unirse con el carbono y desplazan al diacilglicerol formando un éster.

 R1 | RO-C=O + -O-CH2-CH-CH2-O-C=O | | O-C=O R3 | R2 

El proceso se repite para los otros dos ésteres restantes unidos al glicerol. Esta reacción tiene unos factores limitantes:

  1. El grupo RO- tiene que encajar en el espacio donde está la carga positiva en el grupo carbonilo.
  2. Al aumentar el tamaño de la cadena del alcohol la Velocidad de reacción disminuye. Este fenómeno es llamado efecto estérico y es la razón primaria del uso de alcoholes de cadenas cortas.
  3. Pueden ocurrir muchas otras reacciones diferentes, por esto, se agrega un exceso de alcohol para asegurar que la transesterificación ocurra.

Mezclas

Las mezclas de biodiésel y diésel convencional basada en hidrocarburos son los productos más habitualmente distribuidos para su uso en el mercado del gasóleo al por menor. Gran parte del mundo utiliza un sistema conocido como la "B", factor que indica la cantidad de biodiésel en cualquier mezcla de combustible: el combustible que contiene 20 % de biodiésel tiene la etiqueta B20, mientras que el biodiésel puro se denomina B100. Las mezclas con 80 por ciento de biodiésel y 20 por ciento de diésel de petróleo (B80) se pueden utilizar en general en motores diésel sin modificar. El biodiésel también puede ser utilizado en su forma pura (B100), pero puede requerir algunas modificaciones del motor para evitar problemas de mantenimiento y rendimiento. Las mezclas de biodiésel (B100) con diésel de petróleo se puede realizar por diferentes métodos:

  • 1) Mezclado en los depósitos. Tanto el biodiésel como diésel de petróleo se llevan a un depósito en la terminal de almacenamiento donde se mezclan y desde donde se distribuye la mezcla realizada.
  • 2) En línea de mezcla. Los dos componentes provienen de depósitos diferentes en la terminal de almacenamiento y llegan al camión cisterna de forma simultánea: La mezcla final del biodiésel con el diésel de petróleo en la proporción deseada se realiza en la terminal de almacenamiento, en el brazo de carga del camión cisterna, lo que se conoce como “mezcla splash”.
  • 3) Parquímetro bomba de mezcla. Tanto el biodiésel como diésel de petróleo están en depósitos diferentes en la estación de servicio o el punto de consumo. En el surtidor de combustible se marca la mezcla deseada y es el surtidor el que realiza la mezcla solicitada en el momento de servirla. Desde el punto de vista logístico la mejor opción es esta.

Materias primas

 
En algunos países, el biodiésel es menos costoso que el diésel convencional.

Véase también Refinería (destilería) Refinación de aceites vegetales - Pretratamiento para biodiésel

La fuente de aceite vegetal suele ser aceite de colza, ya que es una especie con alto contenido de aceite, que se adapta bien a los climas fríos. Sin embargo existen otras variedades con mayor rendimiento por hectárea, tales como la palma de aceite (Elaeis guineensis), Jatropha Curcas, camelina etc. También se pueden utilizar aceites usados (por ejemplo, aceites de fritura), en cuyo caso la materia prima es muy barata, y además se reciclan lo que en otro caso serían residuos.

Existen otras materias primas de las cuales se puede extraer aceite para utilizarlas en el proceso de producción de biodiésel. Las materias primas más utilizadas en la selva amazónica son la Jatropha curcas (piñón en portugués), sacha inchi, el ricino (mamona en portugués) y la palma aceitera.

Además, otra materia prima utilizada es la grasa animal, la cual produce mayores problemas en el proceso de fabricación, aunque el producto final es de igual calidad que el biodiésel de aceite, exceptuando su punto de solidificación.

Una gran variedad de aceites pueden ser usados para producir biodiésel. Entre ellos:

Muchas experiencias sugieren que los aceites usados son las mejores materias primas, empero, debido a que la disponibilidad es drásticamente menor a la cantidad de combustible de petróleo que se quema, la solución no es muy usada.

Las grasas animales son subproductos de la producción de carne. A pesar de esto, no es eficiente criar animales (o atrapar peces) simplemente por su grasa, aunque el uso de los subproductos incrementa el valor de la industria ganadera. Sin embargo, producir biodiésel de grasas animales reemplazaría un pequeño porcentaje de uso de diésel de petróleo. Hoy en día, muchas productoras de biodiésel que trabajan con distintas materias primas, hacen combustible biológico a partir de grasas animales de muy buena calidad. Actualmente una empresa valorada en 5 millones de dólares está siendo construida en EE. UU., con la intención de producir 11.4 millones de litros a partir de 1 billón de kilogramos de grasa de gallina.

El alcohol puede ser metanol, que forma metilésteres, o etanol, que forma etilésteres. El proceso con etanol es más complicado que con metanol, no es recomendado para principiantes.

El metanol proviene del petróleo, aunque puede producirse por pirólisis de la madera. El etanol proviene de las plantas o del petróleo, y hay un método para destilarlo caseramente.

El etanol se conoce con varios nombres: alcohol etílico, CH3-CH2-OH, alcohol del vino o de la cerveza. Ambos alcoholes son muy peligrosos, el metanol más. El catalizador puede ser hidróxido de sodio (soda cáustica, NaOH) o hidróxido de potasio (potasa, KOH). Los productores domésticos experimentados usan KOH, con el cual se genera un subproducto utilizable: fertilizante de potasio. Para ambas sustancias el proceso es el mismo, salvo que se necesitaría 1,4 veces más KOH que NaOH.

Estos últimos productos son también peligrosos, hay que tener los siguientes cuidados: evitar el contacto con los ojos o la piel, no respirar los vapores, alejarlos de los alimentos y los niños. Más allá, reaccionan con aluminio, cobre y zinc. Para el reactor se recomienda usar recipientes de vidrio, esmaltados, acero inoxidable o polietileno de alta densidad.

Uno de los productos para el aceite usado es isopropanol de alta pureza. También para la valoración se usa fenolftaleína. El rojo de fenol, indicador de pH para piscinas, no funciona.

Las proporciones son (por litro de aceite): 200 ml metanol, 3,5 g hasta 6 g de hidróxido de sodio.

Se dice que para la generación de biodiésel se debe seguir la siguiente "receta":

  • 1 litro de aceite vegetal (normalmente bajo en agua (2 % max) de lo contrario se obtendrá jabón).
  • 200 ml de metanol.
  • 3,4 g de sosa cáustica (NaOH) (hidróxido de sodio).

Se debe mezclar primero el metanol con la sosa cáustica para generar metóxido de sodio. *** Tener especial cuidado al mezclar estos dos ya que la sosa cáustica combinada con metanol generará una reacción exotérmica muy agresiva, que puede quemar la piel, ojos, etc. ***

Una vez que se obtiene el metóxido, mezclar con el aceite vegetal, calentar a 55 °C y mezclar durante 1 hora, dejar reposar y en aproximadamente 3 horas se ve el resultado: Una capa ligera de aceite transparente arriba y una capa densa y oscura de glicerina debajo.

Cantidad de materia prima requerida

La producción actual de aceites vegetales y grasas animales no es suficiente para reemplazar la demanda de combustibles fósiles. Es más, al aumentar la producción, se requerirán más fertilizantes y pesticidas, y más tierras serán desplazadas. En Estados Unidos, el consumo de combustibles fósiles es de 160 millones de toneladas, y la producción de aceites y grasas es de 16,3 millones de toneladas.

Si todas las tierras cultivables de los Estados Unidos (1.9 millones de kilómetros cuadrados) fueran usadas para plantar soja para biodiésel, llegaría con suerte a cubrir esta demanda de combustible de petróleo. Esta área se podría reducir considerablemente si se utilizaran algas. Se estima que para cubrir la demanda con aceite de algas, se necesitarían 40 000 kilómetros cuadrados en casos optimistas. Las ventajas de las algas son que se pueden cultivar en tierra no arable (desiertos y terrenos marinos) y su potencial es más alto que el de otras plantas.

Rendimiento

Cultivo Litros/hectárea
Palma 4.752
Alga 3.000
Cocotero 2.151
Jatropha 2.000
Colza 966
Árbol de sebo 907
Maní 842
Girasol 767
Soja 922
Maíz 700
Cáñamo 242

El rendimiento del combustible de algas no fue determinado precisamente, pero se dice que es de 12 veces más energía por hectárea que el girasol.[cita requerida]

Se dice[¿quién?] que la planta de jatropha tiene un gran rendimiento, pero depende mucho de las condiciones climáticas y del suelo. El rendimiento promedio es de 1,5 a 2 millones de toneladas en los lugares más favorables. Se cultiva en Filipinas, Malí e India; es resistente a sequías y puede compartir espacio con otros cultivos como el café, azúcar, frutas y vegetales. Se adapta bien en terrenos desérticos lo cual reduce la deforestación.

Procesos industriales

En la actualidad existen diversos procesos industriales mediante los cuales se pueden obtener biodiésel. Los más importantes son los siguientes:

1. Proceso base-base, mediante el cual se utiliza como catalizador un hidróxido. Este hidróxido puede ser hidróxido de sodio (soda cáustica) o hidróxido de potasio (potasa cáustica).

2. Proceso ácido-base. Este proceso consiste en hacer primero una esterificación ácida y luego seguir el proceso normal (base-base). Se usa generalmente para aceites con alto índice de acidez.

3. Procesos supercríticos. En este proceso ya no es necesario la presencia de catalizador, simplemente se hacen a presiones elevadas en las que el aceite y el alcohol reaccionan sin necesidad de que un agente externo, como el hidróxido, actúe en la reacción.

4. Procesos enzimáticos. En la actualidad se están investigando algunas enzimas que puedan servir como aceleradores de la reacción aceite-alcohol. Este proceso no se usa en la actualidad debido a su alto coste, el cual impide que se produzca biodiésel en grandes cantidades.

5. Método de reacción ultrasónica. En el método reacción ultrasónica, las ondas ultrasónicas causan que la mezcla produzca y colapse burbujas constantemente. Esta cavitación proporciona simultáneamente la mezcla y el calor necesarios para llevar a cabo el proceso de transesterificación. Así, utilizando un reactor ultrasónico para la producción del biodiésel, se reduce drásticamente el tiempo, la temperatura y la energía necesarias para la reacción. Y no solo reduce el tiempo de proceso sino también de separación.[4]​ De ahí que el proceso de transesterificación puede correr en línea en lugar de utilizar el lento método de procesamiento por lotes. Los dispositivos ultrasónicos de escala industrial permiten el procesamiento de varios miles de barriles por día. Especialmente durante el último año el uso del equipo ultrasónico aumentaba significativamente a causa de sus ventajas económicas.

Métodos de producción

Proceso por lotes

  • Preparación: se debe tener precaución con la cantidad de agua y AGL presentes en el lípido (aceite o grasa). Si los niveles son muy altos, puede ocurrir una saponificación y obtener jabón.
  • El catalizador se disuelve en el alcohol usando un mezclador común.
  • La mezcla de alcohol y catalizador es puesta en un contenedor y, más tarde, el aceite o grasa. El sistema es ahora cerrado herméticamente para prevenir la pérdida del alcohol.
  • La mezcla se mantiene unos pocos grados encima del punto de ebullición del alcohol (70 °C) para acelerar la reacción. El tiempo estimado de finalización es de 1 a 8 h; bajo condiciones normales, el tiempo disminuye a la mitad cada 10 °C incrementados. Se usa un exceso de alcohol para asegurar que la reacción se complete totalmente (generalmente, en proporción 4:1 alcohol:triglicérido).
  • La capa de glicerina formada es más densa que la del biodiésel, por eso se pueden separar por gravedad. A veces se usa un centrifugador para separar los dos materiales más rápido.
  • Una vez separados la glicerina del biodiésel, el exceso de alcohol en cada capa es removido por destilación. Hay que cuidar que el alcohol extraído no tenga agua.
  • Los productos extraídos con la glicerina pueden ser separados para obtener glicerina pura.
  • El biodiésel es a veces purificado lavándolo cuidadosamente con agua tibia para remover los restos de catalizador y jabón. Luego se seca y se almacena.

Proceso supercrítico

Un método alternativo de transesterificación sin catalizador usa metanol supercrítico en temperaturas y presiones altas continuamente. En estado supercrítico, el aceite y el metanol forman una única fase y la reacción ocurre espontánea y rápidamente. Además tolera que la materia prima contenga agua. El paso de remoción del catalizador es suprimido. A pesar de las altas temperaturas y presiones, los costes energéticos son similares y hasta menores que el proceso anterior.

Reactor ultrasónico

En este método, las ondas ultrasónicas hacen que la mezcla produzca burbujas que chocan entre sí constantemente. Esta cavitación provee simultáneamente el movimiento y el calentamiento requerido para la transesterificación. Consecuentemente, usar un reactor ultrasónico reduce significativamente el tiempo, las temperaturas y la energía necesarios. Por consiguiente, este proceso puede cubrir varias etapas en un mismo período de tiempo en vez del proceso por lotes.

Método de microondas

Se está investigando actualmente el uso de hornos microondas para proveer la energía necesaria en la transesterificación. Los microondas proveen calor intenso concentrado que puede ser mayor que el mismo dentro del recipiente en una reacción por lotes. Un proceso de 6 litros por minuto con una conversión de 99 % ha demostrado que consume un cuarto de la energía requerida en el proceso por lotes. El proceso sigue siendo para uso científico y en etapa de desarrollo.

Usando enzimas lipasas

La lipasa es una enzima que se usa en el organismo para disgregar las grasas de los alimentos para que se puedan absorber. Se han hecho una usando enzimas como catalizador. Las mismas muestran que se puede obtener un muy buen rendimiento. El uso de lipasas hace la reacción menos sensible a grandes cantidades de AGL (que son un problema en la producción común).

Estándares y regulación

Los ésteres metílicos de los ácidos grasos (FAME), denominados biodiésel, son productos de origen vegetal o animal, cuya composición y propiedades están definidas en la Unión Europea en la norma EN 14214, con una excepción del índice de yodo para España, cuyo valor máximo queda establecido en 140 en vez de 120 como propone la norma EN 14214.

En España el biodiésel aparece regulado en el Real Decreto 61/2006, de 31 de enero, por el que se determinan las especificaciones de gasolinas, gasóleos, fuelóleos y gases licuados del petróleo y se regula el uso de determinados biocarburantes. Para las mezclas de biocarburantes con derivados del petróleo que superen un 5 % de ésteres metílicos de los ácidos grasos o de bioetanol es obligatoria una etiqueta específica en los puntos de venta.[5]

NORMA EN 14214

Estándares europeos que describen los requerimientos para FAME (ésteres de metanol). Existe en tres idiomas: inglés, francés y alemán. La última versión fue publicada en noviembre de 2008. Existen diferencias en la norma debido a los requisitos para clima frío.

Estas especificaciones fueron hechas por el CEN (Comité Europeo de Normalización), una organización no lucrativa privada cuyo objetivo es fomentar la economía europea en el mundo, el bienestar de los ciudadanos y el medio ambiente.

Propiedad Unidad Mínimo Máximo
Contenido de éster % (m/m) 96,5 -
Densidad a 15 °C kg/m³ 860 900
Viscosidad a 40 °C mm²/s 3,5 5,0
Punto de inflamación °C >101 -
Contenido de azufre mg/kg - 10
Residuo carbonoso % (m/m) - 0,3
Índice de cetano - 51,0 -
Contenido en cenizas de sulfatos % (m/m) - 0,02
Contenido de agua mg/kg - 500
Contaminación total mg/kg - 24
Corrosión en lámina de cobre clasificación Clase 1 Clase 1
Estabilidad a la oxidación, 110 °C horas 6 -
Valor ácido mg KOH/g - 0,5
Índice de yodo - - 120
Metiléster linolénico % (m/m) - 12,0
Metiléster poliinsaturado % (m/m) - 1
Contenido en metanol % (m/m) - 0,20
Contenido en monoglicéridos % (m/m) - 0,80
Contenido en diglicéridos % (m/m) - 0,20
Contenido en triglicéridos % (m/m) - 0,20
Glicerina libre % (m/m) - 0,02
Glicerina total % (m/m) - 0,25
Metales grupo I (Na+K) mg/kg - 5,0
Metales grupo II (Ca+Mg) mg/kg - 5,0
Contenido en fósforo mg/kg - 10,0

NORMA ASTM D6751

La ASTM (American Society of Testing and Materials) es una de las organizaciones voluntarias de estándares más grande del mundo. Establece estándares para materiales, productos, sistemas y servicios.

Estas especificaciones son para mezcla B100.

Propiedad Límites Unidad
Punto de inflamación 130,0 mín. °C
Agua y sedimentos 0,050 máx. % vol
Viscosidad cinemática a 40 °C 1,9 – 6,0 mm²/s
Cenizas sulfatadas 0,020 máx. % masa
Azufre (Grado S 15) 0,0015 máx. ppm
Azufre (Grado S 500) 0,05 máx. ppm
Corrosión en lámina de cobre N.° 3 máx. -
Índice de cetano 47 mín. -
Punto de enturbiamiento A informar por cliente °C
Residuo carbonoso 0,050 máx. % masa
Acidez 0,80 máx. mg KOH/g
Glicerina libre 0,020 máx. % masa
Glicerina total 0,240 máx. % masa
Contenido de fósforo 0,001 máx. % masa
Temperatura de destilación, equivalente en temperatura atmosférica, 90 % recuperado 360 máx. °C

NORMA ASTM D7467

La ASTM aprobó una especificación para mezclas diésel que contienen entre 6 y 20 % de biodiésel. Con esta nueva especificación los fabricantes de motores diésel pueden probar diésel B20 en los motores para asegurar su óptimo rendimiento. Actualmente, Chrysler apoya el uso de B20 en su Dodge Ram. De la misma forma, General Motors acepta un B5 pero limita el uso de B20 a flotas del gobierno.

Propiedad Unidad Mínimo Máximo
Punto de inflamación °C 52 -
Agua y sedimentos % vol. - 0,05
Ceniza % (m/m) - 0,01
Azufre
-S15 ppm - 0,0015
-S500 ppm - 0,05
Corrosión en lámina de cobre Clasificación - No. 3
Índice de cetano - 40 -
Residuo carbonoso % (m/m) - 0,35
Valor ácido mg KOH/g - 0,3
Estabilidad a la oxidación horas 6 -
Lubricación micrones - 520
Contenido de biodiésel % volumen 6 20

Aplicaciones

El biodiésel puede ser utilizado en estado puro (B100) o puede ser mezclado con diésel de petróleo en las operaciones de concentración en la mayoría de las bombas de inyección diésel. La nueva extrema alta presión (29.000 psi) de los motores tiene límites estrictos de fábrica de B5 o B20, según el fabricante. El biodiésel tiene diferentes propiedades disolventes que el petrodiésel y degradará las juntas de caucho natural y las mangueras en los vehículos (en su mayoría vehículos fabricados antes de 1992), aunque estos tienden a reemplazarlos en su mantenimiento normal por lo que es muy probable que ya hayan sido reemplazadas por FKM, que no es reactiva al biodiésel. Se sabe que el biodiésel elimina los depósitos de residuos en las líneas de combustible en las que se ha utilizado el petrodiésel. Como resultado, los filtros de combustible pueden ser obstruidos con partículas si se realiza una transición rápida de biodiésel puro. Por lo tanto, se recomienda cambiar los filtros de combustible en los motores y calentadores poco después de comenzar el cambio a una mezcla de biodiésel[6]

Argentina

En Argentina, desde 2014 todo el diésel debe contener un 10 % de biodiésel, así como la gasolina contiene un 10 % de bioetanol.

Estados Unidos

En septiembre de 2005 Minnesota fue el primer estado en obligar a que el diésel comercializado contenga al menos un 2 % de biodiésel.[7]

Uso para vehículos y aceptación de fabricantes

En 2005, Chrysler lanzó la Jeep Liberty CRD basada en diésel con mezcladores de 5 % de biodiésel. En 2007, la misma marca indicó que incrementaría la mezcla a 20 % si se estandarizaba el biodiésel en los Estados Unidos.

Desde el 2004, la ciudad Halifax, Nueva Escocia, actualizó su sistema de transporte público para que los autobuses anduvieran con biodiésel puro de aceite de pescado. En un principio surgieron dificultades técnicas, pero con el tiempo se superaron.

En 2007 McDonald's del Reino Unido anunció que convertiría su aceite usado en biodiésel para abastecer a los ómnibus de este país.

Uso en trenes

Virgin Trains (compañía de trenes británica) dijo que tiene el primer tren a biodiésel B20 y que reducía en un 14 % las emisiones.

El Tren Real el 15 de septiembre de 2007, completó su primer recorrido con B100 abastecidos por Green Fuels Ltd. La realeza, el príncipe de Gales y el director de Green Fuels, fueron los primeros pasajeros en un tren corriendo 100 % biodiésel. Desde ese entonces, el tren opera exitosamente con biodiésel puro.

También en Disney, los trenes del parque corren con B98 desde el 2007. En el 2008 se canceló el proyecto por falta de abastecimiento, pero en 2009 lo retomaron usando biodiésel a partir de aceites usados del parque.

Aceite de calefacción

El biodiésel puede ser usado también como combustible de calefacción en calderas domésticas y comerciales. Una mezcla de 20 % de biodiésel y 80 % de aceite es la recomendada para no tener que modificar nada.

Se debe tener cuidado en el primer uso porque los residuos del diésel son removidos y pueden obstruir cañerías: es necesario un cambio de filtro. Otra idea es usar biodiésel progresivamente para que las obstrucciones no ocurran con tanta facilidad. Esto genera una ventaja: el sistema se limpia y su rendimiento aumenta.

Algunos estudios afirman que si se usara biodiésel B20 en los hogares, las emisiones de CO2 se reducirían en 1,5 millones de toneladas por año.

En Massachusetts, una ley ordena que todo diésel para calentar debe ser 2 % biodiésel para 2010 y para 2013, 5 %.

Ventajas e inconvenientes

Ventajas

  • El biodiésel disminuye de forma notable las principales emisiones de los vehículos, como son el monóxido de carbono y los hidrocarburos volátiles, en el caso de los motores de gasolina, y las partículas, en el de los motores diésel.[8]
  • La producción de biodiésel supone una alternativa en el uso del suelo que evita los fenómenos de erosión y desertificación a los que pueden quedar expuestas aquellas tierras agrícolas que, por presiones de mercado, están siendo abandonadas por los agricultores.[9]
  • El biodiésel supone un ahorro de entre un 25  % a un 80  % de las emisiones de CO2 producidas por los combustibles derivados del petróleo, constituyendo así un elemento importante para disminuir los gases invernadero producidos por el transporte.
  • Por su mayor índice de cetanos y lubricación reduce el desgaste en la bomba de inyección y en las toberas.
  • No tiene compuestos de azufre por lo que no los elimina como gases de combustión.
  • El biodiésel también se usa como alternativa al aceite para motores de dos tiempos, en varios porcentajes; el porcentaje más utilizado es el de 10/1.
  • El biodiésel también se puede emplear como aditivo en motores de gasolina (nafta) para limpiarlos internamente.

Inconvenientes

  • La explotación de plantaciones de palmas de aceite (utilizadas para hacer biodiésel) fue responsable de un 87 % de la deforestación de Malasia hasta el año 2000. En Sumatra y Borneo millones de hectáreas forestales se convirtieron en tierra de cultivo de estas palmeras y en los últimos años se ha conseguido más que doblar esa cifra. La tala y los incendios perduran. Hasta deforestaron por completo el famoso Parque nacional de Tanjung Puting de Kalimantan. Orangutanes, gibones, rinocerontes, tapires tigres, panteras nebulosa, etc... corren riesgo de extinguirse por la destrucción de su hábitat. Miles de indígenas han sido desalojados de sus tierras y 1500 indonesios fueron torturados. Pero mientras Europa siga comprando palma de aceite para hacer biodiésel, los gobiernos seguirán promoviendo el cultivo de estas plantas para su propio beneficio.[cita requerida]
  • Debido a su mejor capacidad disolvente con respecto al petrodiésel, los residuos existentes se disuelves y envían por la línea de combustible, pudiendo atascar los filtros, caso que solo se da al usarlo por primera vez después de haber estado consumiendo diésel mineral.[10]
  • Tiene una menor capacidad energética, aproximadamente un 3 % menos, aunque esto en la práctica no es tan notorio, ya que se compensa con el mayor índice de cetano, lo que produce una combustión más completa con menor compresión.[10]
  • Ciertas hipótesis[cita requerida] sugieren que se producen mayores depósitos de combustión y que se degrada el arranque en frío de los motores, pero esto aún no está documentado.
  • Otros problemas que presenta refieren al área de la logística de almacenamiento, ya que es un producto hidrófilo y degradable, por lo cual es necesaria una planificación exacta de su producción y expedición. El producto se degrada notoriamente más rápido que el petrodiésel.[cita requerida]
  • Hasta el momento, no está claro el tiempo de vida útil del biodiésel; algunos sostienen[cita requerida] que posee un tiempo de vida muy corto (meses), mientras que otros afirman[cita requerida] que su vida útil llega incluso a 10 años o más. Pero todos concuerdan que depende de su manipulación y almacenamiento.
  • El rendimiento promedio para oleaginosas como girasol, maní, arroz, algodón, soja o ricino ronda los 900 l de biodiésel por hectárea cosechada. Esto puede hacer que sea poco práctico para países con poca superficie cultivable; sin embargo, la gran variedad de semillas aptas para su producción (muchas de ellas complementarias en su rotación o con subproductos utilizables en otras industrias) hace que sea un proyecto sustentable[cita requerida]. No obstante, se está comenzando a utilizar la jatrofa para producir aceite vegetal y, posteriormente, biodiésel y que puede cultivarse incluso en zonas desérticas. [10]

Investigaciones actuales

Se están llevando a cabo investigaciones para encontrar mejores materias primas y mejorar el rendimiento del biodiésel. Usando las ganancias actuales, vastas cantidades de tierra y agua se necesitarían para producir suficiente aceite para reemplazar completamente los combustibles fósiles. Se necesitarían el doble de área de Estados Unidos para soja o dos tercios para colza para cubrir las necesidades de calefacción y transporte de este país.

Muchas variedades de mostaza parda tienen un rendimiento muy alto y son muy útiles en la rotación de cultivo con cereales, y tiene la ventaja que las sobras después de producir el aceite son un muy buen pesticida natural.

La Naval Facilities Engineering Service Center y las industrias productoras de biodiésel de Santa Bárbara (California, EE. UU.) están desarrollando nuevas tecnologías para la Armada y la Marina de EE. UU., uno de los consumidores más importantes de diésel del mundo.

Un grupo de científicos españoles trabaja para Ecofasa, una compañía que anunció que iba a hacer biodiésel con basura. El combustible se fabrica a partir de basura urbana tratada con bacterias para producir ácidos grasos.

Biodiésel de algas

Entre 1978 y 1996, la National Renewable Energy Laboratory, experimentó el biodiésel de algas en su proyecto Aquatic Species Program. Un artículo publicado por Michael Briggs, del grupo de biodiésel de la Universidad de Nuevo Hampshire, propone un reemplazo realista de todos los combustibles de vehículos usando algas (que crecerían en estanques de plantas potabilizadoras) con un contenido de aceite mayor al 50 %.

La producción de aceite de alga no se ha llevado a cabo a escala comercial, pero estudios de factibilidad determinan que lo establecido arriba es posible. Además, las algas no disminuirían la producción de comida, ya que no requieren tierras arables ni agua potable.

Hongos

Un grupo de la Academia Rusa de Ciencias de Moscú publicó en un estudio de septiembre de 2008 que aislaron grandes cantidades de lípidos de hongos unicelulares y los convirtieron en biodiésel de una manera sencilla y económica.

Un descubrimiento reciente es el del hongo Gliocladium roseum. Fue descubierto en los bosques patagónicos y tiene la capacidad única de convertir celulosa en hidrocarburos de longitud media, típicos del diésel.

Biodiésel de tierras usadas de café

Investigadores de la universidad de Nevada, produjeron exitosamente biodiésel a partir de aceite derivado de tierras usadas de café. Su análisis indicaba que la tierra contenía entre un 10 y 15 % de aceite. Una vez extraído el aceite, se sometió a procesos convencionales y se obtuvo biodiésel. Se estima que, por este proceso, producir el biocombustible costaría 20 centavos por litro. En la universidad dicen que es muy sencillo y que hay tantas plantaciones de café que se podrían hacer millones de litros anuales. No obstante, si se usan todos los campos de café en el mundo, la cantidad producida no llegaría al 1 % del diésel usado en los Estados Unidos anualmente.

Véase

Referencias

  1. CIEMAT (2006). . Centro de Publicaciones. Secretaría General Técnica. Ministerio de Medio Ambiente. España. ISBN 84-8320-376-6.
  2. Patrick Duffy: XXV. On the constitution of stearine. In: Quarterly Journal of the Chemical Society of London. 5, 1853, p. 303, doi 10.1039/QJ8530500303
  3. «Grandes Inventores - Museo Virtual - Oficina Española de Patentes y Marcas». historico.oepm.es. Consultado el 25 de septiembre de 2021. 
  4. Transesterificación de aceite a biodiésel asistida por ultrasonido http://www.hielscher.com/index_es.htm
  5. R.D. 61/2006, de 31 de enero el 2 de marzo de 2007 en Wayback Machine. BOE n. 41 de 17/2/2006
  6. de 27 de mayo
  7. Legislación en Minnesota sobre biodiésel el 20 de julio de 2012 en Wayback Machine. (Minnesota)
  8. Zambrano Ruano et al., Gamaliel (2014). . Revista 27 Universidad del Valle de Guatemala. Archivado desde el original el 1 de mayo de 2015. Consultado el 17 de octubre de 2016. 
  9. «Alternative Fuels Data Center: Biodiesel Benefits». afdc.energy.gov. Consultado el 6 de abril de 2019. 
  10. «Revista de Energía Química y Física». Revista de Energía Química y Física. Diciembre de 2016. Consultado el 12 de diciembre de 2018. 

Bibliografía

  • Síntesis de aditivos para biodiésel a partir de modificaciones químicas de la glicerina. Sandra Y. Giraldo, Luis A. Ríos, Alexander Franco y Fernando Cardeño. [1]
  • Experimental study on evaluation and optimization of conversion of waste animal fat into biodiesel. Ghassan M. Tashtoush, Mohamad I. Al-Widyan y Mohammad M. Al-Jarrah. [2] (enlace roto disponible en Internet Archive; véase el historial, la primera versión y la última).
  • El manual de Biodiésel, Chaper 2 - La historia de los combustibles diésel a base de aceite Vegetable, por Gerhard Knothe, ISBN 1-893997-79-0
  • "US EPA Biodiesel Factsheet".

Enlaces externos

  •   Wikimedia Commons alberga una galería multimedia sobre Biodiésel.
  • Análisis Well-to-Wheel del uso de energía y emisiones de gases de efecto invernadero de sistemas avanzados vehículo/combustible - Estudio Europeo (en inglés). GM, LBST, BP, ExxonMobil, Shell, TotalFinaElf. (27 de septiembre de 2002)
    • . CIEMAT
    • National Biodiésel Board-Sitio de las empresas de biodiésel en los EE. UU.
    • European Biodiésel Board- Sitio de las empresas de biodiésel en la UE
    • Análisis sobre los vehículos ecológicos.
    • Cómo fabricar biodiésel de forma artesanal
    • , en Biodeselspain.com
    • .
    • Limitaciones y ventajas del biodiésel como combustible alternativo a partir de aceite usado
    • Nuevo Biodiésel a partir de aceites de fritura residuales. (enlace roto disponible en Internet Archive; véase el historial, la primera versión y la última).
    • Nextfuel portal de noticias sobre biodiésel de Argentina
    •   Datos: Q167947
    •   Multimedia: Biodiesel
    •   Libros y manuales: Biodiésel

    biodiésel, biodiésel, biocombustible, líquido, obtiene, partir, lípidos, naturales, como, aceites, vegetales, grasas, animales, previo, mediante, procesos, industriales, esterificación, transesterificación, aplica, preparación, sustitutos, totales, parciales, . El biodiesel biocombustible es un liquido que se obtiene a partir de lipidos naturales como aceites vegetales o grasas animales con o sin uso previo 1 mediante procesos industriales de esterificacion y transesterificacion y que se aplica en la preparacion de sustitutos totales o parciales del petrodiesel o gasoleo obtenido del petroleo El biodiesel puede mezclarse con gasoleo procedente de la refinacion del petroleo en diferentes cantidades Se utilizan notaciones abreviadas segun el porcentaje por volumen de biodiesel en la mezcla B100 en caso de utilizar solo biodiesel u otras notaciones como B5 B15 B30 o B50 donde la numeracion indica el porcentaje por volumen de biodiesel en la mezcla Muestra de biodiesel Reciclado de aceite comestible para la produccion de combustible biodiesel El aceite vegetal cuyas propiedades para la impulsion de motores se conocen desde la invencion del motor diesel gracias a los trabajos de Rudolf Diesel ya se destinaba a la combustion en motores de ciclo diesel convencionales o adaptados A principios del siglo XXI en el contexto de busqueda de nuevas fuentes de energia renovables se impulso su desarrollo para su utilizacion en automoviles como combustible alternativo a los derivados del petroleo El biodiesel descompone el caucho natural por lo que es necesario sustituir este por elastomeros sinteticos en caso de utilizar mezclas de combustible con alto contenido de biodiesel El impacto ambiental y las consecuencias sociales de su previsible produccion y comercializacion masiva especialmente en los paises en vias de desarrollo o del Tercer y Cuarto mundo generan un aumento de la deforestacion de bosques nativos la expansion indiscriminada de la frontera agricola el desplazamiento de cultivos alimentarios y para la ganaderia la destruccion del ecosistema y la biodiversidad y el desplazamiento de los trabajadores rurales Se ha propuesto en los ultimos tiempos denominarlo agrodiesel ya que el prefijo bio a menudo es asociado erroneamente con algo ecologico y respetuoso con el medio ambiente Sin embargo algunas marcas de productos del petroleo ya denominan agrodiesel al gasoleo agricola o gasoleo B empleado en maquinaria agricola Automovil emblematico de la marca Mercedes Benz con motor adaptado al consumo de biodiesel en Estados Unidos de America Indice 1 Antecedentes historicos 2 Propiedades 2 1 Compatibilidad con materiales 2 1 1 Plasticos 2 1 2 Metales 2 1 3 Caucho 2 2 Gelificacion 2 3 Contaminacion por agua 3 Reacciones de sintesis 4 Transesterificacion 4 1 Transesterificacion usando bases 5 Mezclas 6 Materias primas 6 1 Cantidad de materia prima requerida 6 2 Rendimiento 7 Procesos industriales 8 Metodos de produccion 8 1 Proceso por lotes 8 2 Proceso supercritico 8 3 Reactor ultrasonico 8 4 Metodo de microondas 8 5 Usando enzimas lipasas 9 Estandares y regulacion 9 1 NORMA EN 14214 9 2 NORMA ASTM D6751 9 3 NORMA ASTM D7467 10 Aplicaciones 10 1 Argentina 10 2 Estados Unidos 10 3 Uso para vehiculos y aceptacion de fabricantes 10 4 Uso en trenes 10 5 Aceite de calefaccion 11 Ventajas e inconvenientes 11 1 Ventajas 11 2 Inconvenientes 12 Investigaciones actuales 12 1 Biodiesel de algas 12 2 Hongos 12 3 Biodiesel de tierras usadas de cafe 13 Vease 14 Referencias 15 Bibliografia 16 Enlaces externosAntecedentes historicos EditarLa transesterificacion de los aceites vegetales fue desarrollada en 1853 por el cientifico Patrick Duffy muchos anos antes de que el primer motor diesel funcionase 2 El primer modelo de Rudolf Diesel un monocilindrico de hierro de 3 metros con un volante en la base funciono por vez primera en Augusta Alemania el 10 de agosto de 1893 En conmemoracion de dicho evento el 10 de agosto se ha declarado Dia Internacional del Biodiesel Diesel presento su motor en la Exposicion Mundial de Paris de 1900 Este motor 3 es un ejemplo de la vision de Diesel ya que era alimentado por aceite de cacahuete un biocombustible aunque no estrictamente biodiesel puesto que no era transesterificado Diesel queria que el uso de un combustible obtenido de la biomasa fuese el verdadero futuro de su motor En un discurso de 1912 dice el uso de aceites vegetales para el combustible de los motores puede parecer insignificante hoy pero tales aceites pueden convertirse con el paso del tiempo importantes en cuanto a sustitutos del petroleo y el carbon de nuestros dias Durante los anos veinte los fabricantes de motores diesel adaptaron sus propulsores a la menor viscosidad del combustible fosil gasoleo frente al aceite vegetal La industria petrolera amplio asi su hueco en el mercado de los carburantes porque su producto era mas economico de producir que la alternativa extraida de la biomasa El resultado fue por muchos anos la casi completa desaparicion de la produccion de combustibles a partir de biomasa Solo recientemente la preocupacion por el impacto ambiental y la menor diferencia de precios han hecho de los biocombustibles una alternativa valida A pesar del increible uso de los derivados del petroleo como combustibles durante los anos veinte treinta y la posguerra mundial varios paises entre ellos Argentina informaron de haber usado aceites como sustituto del diesel Se detectaron problemas por la diferencia de viscosidad entre el aceite y el diesel que producia depositos dentro de la camara de combustion y los inyectores Algunos intentos para superar esto fueron aplicar una pirolisis y craqueo al aceite mezclarlo con diesel de petroleo o etanol o calentarlo El 31 de agosto de 1937 G Chavanne de la Universidad de Bruselas Belgica obtuvo la patente por transformar aceites vegetales para su uso como combustibles La patente describia la transesterificacion del aceite usando etanol o metanol para separar la glicerina de los acidos grasos y reemplazarla con alcoholes de cadenas cortas Esta fue la primera produccion de biodiesel Mas recientemente en 1977 Expedito Parente cientifico brasileno invento y patento el primer proceso industrial de produccion de biodiesel Actualmente Tecbio la empresa de Parente trabaja junto con Boeing y la NASA para certificar bioqueroseno Entre 1978 y 1996 el National Renewable Energy Laboratory NREL estadounidense ha experimentado el uso de algas como fuente de biodiesel dentro del Aquatic Species Program La experimentacion del NREL tras 16 anos esta estancada debido a que el programa de investigacion carece de financiacion En 1979 se iniciaron en Sudafrica investigaciones sobre como transesterificar aceite de girasol en diesel Finalmente en 1983 el proceso de como producir biodiesel de calidad fue completado y publicado internacionalmente Gaskoks una industria austriaca obtuvo esta tecnologia y establecio la primera planta piloto productora de biodiesel en 1987 y una industrial en 1989 Durante la decada de los 90 se abrieron muchas plantas en muchos paises europeos entre ellos la Republica Checa Alemania y Suecia En los anos noventa Francia ha lanzado la produccion local de biodiesel conocido localmente como diester obtenido de la transesterificacion del aceite de colza Va mezclado en un 5 en el combustible diesel convencional y en un 30 en el caso de algunas flotas de transporte publico Renault Peugeot y otros productores han certificado sus motores para la utilizacion parcial con biodiesel mientras se trabaja para implantar un biodiesel del 50 Francia empezo una produccion local de biodiesel el cual se mezclaba en un 30 con diesel para transporte publico Renault y Peugeot certificaron motores de camiones con uso parcial de biodiesel alrededor del 50 Durante el ano 1998 se identificaban 21 paises con proyectos comerciales de biodiesel En septiembre del ano 2005 Minnesota fue el primer estado estadounidense que obligaba un uso de al menos un 2 de biodiesel En 2008 la ASTM American Society for Testing and Materials publico los estandares y especificaciones de mezcla de biodiesel Propiedades EditarEl biodiesel se describe quimicamente como compuestos organicos de esteres monoalquilicos de acidos grasos de cadena larga y corta El biodiesel tiene mejores propiedades lubricantes y mucho mayor indice de cetano que el diesel de poco azufre El agregar en una cierta proporcion biodiesel al gasoleo reduce significativamente el desgaste del circuito de combustible y en baja cantidad y en sistemas de altas presiones extiende la vida util de los inyectores que dependen de la lubricacion del combustible El poder calorifico del biodiesel es de 37 27 MJ l megajulio por litro aproximadamente Esto es un 9 menor que el diesel mineral La variacion del poder calorifico del biodiesel depende de la materia prima usada mas que del proceso El biodiesel es liquido a temperatura ambiente y su color varia entre dorado y marron oscuro segun el tipo de materia prima usada Es inmiscible con el agua tiene un punto de ebullicion alto y baja presion de vapor Su punto de inflamacion superior a 130 C es mucho mayor que el del diesel 64 C o la gasolina 40 C Tiene una densidad de aproximadamente 0 88 g cm menos que el agua Mas alla no tiene virtualmente ningun contenido de azufre y se suele mezclar como aditivo con el diesel de bajo contenido en azufre Compatibilidad con materiales Editar Plasticos Editar Es compatible con el polietileno de alta densidad Al PVC lo degrada lentamente Algunos polimeros los disuelve al contacto directo Metales Editar Afecta a materiales basados en el cobre tambien ataca el zinc el estano el plomo y el hierro fundido Los materiales de acero inoxidable y aluminio son inmunes Caucho Editar El biodiesel descompone al caucho natural de algunos componentes de motores antiguos Gelificacion Editar Cuando el biodiesel se enfria hasta determinado punto algunas moleculas se agregan y forman cristales El combustible empieza a nublarse una vez que los cristales se hacen grandes un cuarto de la longitud de onda de luz visible Este punto se llama punto de enturbiamiento Cuanto mas frio este el combustible mayores son los cristales La menor temperatura en la cual el biodiesel pasa por un filtro de 45 micrones se la llama punto de obstruccion de filtros en frio CFPP en ingles A menores temperaturas el biodiesel se convierte en gel y luego solidifica Dentro de Europa hay mucha diferencia en este punto entre paises La temperatura en la cual el biodiesel puro comienza a gelificarse depende de la mezcla de esteres y consecuentemente de la materia prima usada Por ejemplo si se produce a partir de sebo tiende a convertirse en gel cerca de los 16 C Hay muchos aditivos que se le agregan al biodiesel para disminuir esta temperatura Otra solucion es mezclar biodiesel con diesel o queroseno Otra es tener un tanque secundario de biodiesel acompanando al del diesel de petroleo el primero arranca y calienta el segundo y una vez alcanzada la temperatura necesaria se cambia la alimentacion Contaminacion por agua Editar El biodiesel puede contener pequenas cantidades de agua pero son problematicas Aunque el biodiesel no es miscible con el agua es higroscopico como el etanol es decir absorbe el agua de la humedad atmosferica Una de las razones para que el biodiesel sea higroscopico es la persistencia de los mono y digliceridos sobrantes de una reaccion incompleta Estas moleculas pueden actuar como un emulsionante permitiendo que el agua se mezcle con el biodiesel cita requerida Por otro lado puede haber agua residual debido al tratamiento o como resultado de la condensacion del tanque de almacenamiento La presencia de agua es un problema porque El agua reduce el calor de combustion del combustible a granel Esto significa mas humo mayores dificultades en el arranque menor rendimiento energetico El agua causa la corrosion de los componentes vitales del sistema de combustible las bombas de combustible bombas de inyeccion lineas de combustible etc El agua y los microbios que la acompanan atascan y estropean los filtros de papel para el combustible lo que a su vez se traduce en un fallo prematuro de la bomba de combustible debido a la ingestion de particulas grandes El agua se congela para formar cristales de hielo cerca de 0 C 32 F Estos cristales proporcionan sitios para la nucleacion y aceleran la gelificacion del combustible residual El agua acelera el crecimiento de las colonias de microbios que pueden obstruir el sistema de combustible Hay informes de usuarios de biodiesel que han calentado los depositos de combustible para hacer frente al problema de los microbios Ademas el agua puede producir picaduras en los pistones de un motor diesel Reacciones de sintesis Editar El proceso de transesterificacion consiste en combinar el aceite normalmente aceite vegetal con un alcohol ligero normalmente metanol y deja como residuo de valor anadido propanotriol glicerina que puede ser aprovechada por la industria cosmetica entre otras Transesterificacion EditarLas grasas de animales y plantas estan hechas tipicamente de trigliceridos que son esteres de acidos grasos libres con glicerol En el proceso el alcohol es deprotonado eliminacion de un cation hidrogeno de una molecula con una base para formar un nucleofilo anion con un par de electrones libres mas fuerte Comunmente son usados etanol y metanol Como se ve en el diagrama la reaccion no tiene otros reactivos mas que el triglicerido y el alcohol En condiciones ambientales normales la reaccion puede no ocurrir o hacerlo de manera muy lenta Se usa el calor para acelerar la reaccion ademas de un acido o una base Es importante notar que el acido o la base no son consumidos durante la reaccion es decir son catalizadores Casi todo el biodiesel es producido a partir de aceites vegetales virgenes usando una base como catalizador debido a que es el metodo mas economico requiriendo bajas temperaturas y presiones y obteniendo una conversion del 98 Sin embargo hay otros metodos que usan acidos como catalizadores que son mas lentos Un ejemplo de la transesterificacion mostrado en formula esqueletica Durante el proceso de esterificacion el triglicerido reacciona con un alcohol en presencia de un catalizador generalmente hidroxidos fuertes NaOH o KOH El proposito de hacer una valoracion acido base es para saber cuanta base es necesaria para neutralizar todos los acidos grasos libres y entonces completar la reaccion Transesterificacion usando bases Editar En este caso la transesterificacion se realiza a traves del mecanismo de reaccion conocido como sustitucion nucleofilica en el acilo usando una base fuerte capaz de desprotonar el alcohol como catalizador Comunmente la base es disuelta en el alcohol para dispersarla en todo el aceite El hidroxido debe ser muy seco cualquier cantidad de agua en el proceso aumenta las probabilidades de saponificacion y producir jabones consumiendo la base Una vez hecha la mezcla de alcohol y base es agregada al triglicerido El atomo de carbono del grupo carbonilo del ester del triglicerido soporta una densidad de carga positiva y el atomo de oxigeno del grupo carbonilo mas electronegativo presenta una mayor densidad de carga con lo cual el enlace se encuentra polarizado lt debilitado gt Esta polarizacion del grupo C O da lugar a que el anion alcoxido RO ataque al centro positivo del enlace R1 Atraccion polarizada RO gt C O O CH2 CH CH2 O C O O C O R3 R2 Esto genera un intermedio tetraedrico con carga negativa en el antiguo grupo carbonilo R1 RO C O par de electrones libres O CH2 CH CH2 O C O O C O R4 R2 Estos electrones vuelven a unirse con el carbono y desplazan al diacilglicerol formando un ester R1 RO C O O CH2 CH CH2 O C O O C O R3 R2 El proceso se repite para los otros dos esteres restantes unidos al glicerol Esta reaccion tiene unos factores limitantes El grupo RO tiene que encajar en el espacio donde esta la carga positiva en el grupo carbonilo Al aumentar el tamano de la cadena del alcohol la Velocidad de reaccion disminuye Este fenomeno es llamado efecto esterico y es la razon primaria del uso de alcoholes de cadenas cortas Pueden ocurrir muchas otras reacciones diferentes por esto se agrega un exceso de alcohol para asegurar que la transesterificacion ocurra Mezclas EditarLas mezclas de biodiesel y diesel convencional basada en hidrocarburos son los productos mas habitualmente distribuidos para su uso en el mercado del gasoleo al por menor Gran parte del mundo utiliza un sistema conocido como la B factor que indica la cantidad de biodiesel en cualquier mezcla de combustible el combustible que contiene 20 de biodiesel tiene la etiqueta B20 mientras que el biodiesel puro se denomina B100 Las mezclas con 80 por ciento de biodiesel y 20 por ciento de diesel de petroleo B80 se pueden utilizar en general en motores diesel sin modificar El biodiesel tambien puede ser utilizado en su forma pura B100 pero puede requerir algunas modificaciones del motor para evitar problemas de mantenimiento y rendimiento Las mezclas de biodiesel B100 con diesel de petroleo se puede realizar por diferentes metodos 1 Mezclado en los depositos Tanto el biodiesel como diesel de petroleo se llevan a un deposito en la terminal de almacenamiento donde se mezclan y desde donde se distribuye la mezcla realizada 2 En linea de mezcla Los dos componentes provienen de depositos diferentes en la terminal de almacenamiento y llegan al camion cisterna de forma simultanea La mezcla final del biodiesel con el diesel de petroleo en la proporcion deseada se realiza en la terminal de almacenamiento en el brazo de carga del camion cisterna lo que se conoce como mezcla splash 3 Parquimetro bomba de mezcla Tanto el biodiesel como diesel de petroleo estan en depositos diferentes en la estacion de servicio o el punto de consumo En el surtidor de combustible se marca la mezcla deseada y es el surtidor el que realiza la mezcla solicitada en el momento de servirla Desde el punto de vista logistico la mejor opcion es esta Materias primas Editar En algunos paises el biodiesel es menos costoso que el diesel convencional Vease tambien Refineria destileria Refinacion de aceites vegetales Pretratamiento para biodiesel Este articulo o seccion tiene referencias pero necesita mas para complementar su verificabilidad Este aviso fue puesto el 25 de enero de 2019 La fuente de aceite vegetal suele ser aceite de colza ya que es una especie con alto contenido de aceite que se adapta bien a los climas frios Sin embargo existen otras variedades con mayor rendimiento por hectarea tales como la palma de aceite Elaeis guineensis Jatropha Curcas camelina etc Tambien se pueden utilizar aceites usados por ejemplo aceites de fritura en cuyo caso la materia prima es muy barata y ademas se reciclan lo que en otro caso serian residuos Existen otras materias primas de las cuales se puede extraer aceite para utilizarlas en el proceso de produccion de biodiesel Las materias primas mas utilizadas en la selva amazonica son la Jatropha curcas pinon en portugues sacha inchi el ricino mamona en portugues y la palma aceitera Ademas otra materia prima utilizada es la grasa animal la cual produce mayores problemas en el proceso de fabricacion aunque el producto final es de igual calidad que el biodiesel de aceite exceptuando su punto de solidificacion Una gran variedad de aceites pueden ser usados para producir biodiesel Entre ellos Aceite vegetal sin usar Los aceites de colza y soja son los mas usados El aceite de soja representa el 90 de la materia prima para biodiesel en los Estados Unidos Tambien puede ser obtenido de carraspique zurron boliviano jatropha lino girasol palma cocotero aceite de camelina y canamo Aceites vegetales usados Grasas animales cerdo gallina y los subproductos de la produccion de acidos grasos omega 3 provenientes del pescado Algas las cuales pueden crecer usando materiales cloacales y sin desplazar la tierra usada para producir comida Aceite de halofitas como la salicornia Estas crecen en agua salada generalmente en costas donde no se puede cultivar otra cosa Muchas experiencias sugieren que los aceites usados son las mejores materias primas empero debido a que la disponibilidad es drasticamente menor a la cantidad de combustible de petroleo que se quema la solucion no es muy usada Las grasas animales son subproductos de la produccion de carne A pesar de esto no es eficiente criar animales o atrapar peces simplemente por su grasa aunque el uso de los subproductos incrementa el valor de la industria ganadera Sin embargo producir biodiesel de grasas animales reemplazaria un pequeno porcentaje de uso de diesel de petroleo Hoy en dia muchas productoras de biodiesel que trabajan con distintas materias primas hacen combustible biologico a partir de grasas animales de muy buena calidad Actualmente una empresa valorada en 5 millones de dolares esta siendo construida en EE UU con la intencion de producir 11 4 millones de litros a partir de 1 billon de kilogramos de grasa de gallina El alcohol puede ser metanol que forma metilesteres o etanol que forma etilesteres El proceso con etanol es mas complicado que con metanol no es recomendado para principiantes El metanol proviene del petroleo aunque puede producirse por pirolisis de la madera El etanol proviene de las plantas o del petroleo y hay un metodo para destilarlo caseramente El etanol se conoce con varios nombres alcohol etilico CH3 CH2 OH alcohol del vino o de la cerveza Ambos alcoholes son muy peligrosos el metanol mas El catalizador puede ser hidroxido de sodio soda caustica NaOH o hidroxido de potasio potasa KOH Los productores domesticos experimentados usan KOH con el cual se genera un subproducto utilizable fertilizante de potasio Para ambas sustancias el proceso es el mismo salvo que se necesitaria 1 4 veces mas KOH que NaOH Estos ultimos productos son tambien peligrosos hay que tener los siguientes cuidados evitar el contacto con los ojos o la piel no respirar los vapores alejarlos de los alimentos y los ninos Mas alla reaccionan con aluminio cobre y zinc Para el reactor se recomienda usar recipientes de vidrio esmaltados acero inoxidable o polietileno de alta densidad Uno de los productos para el aceite usado es isopropanol de alta pureza Tambien para la valoracion se usa fenolftaleina El rojo de fenol indicador de pH para piscinas no funciona Las proporciones son por litro de aceite 200 ml metanol 3 5 g hasta 6 g de hidroxido de sodio Se dice que para la generacion de biodiesel se debe seguir la siguiente receta 1 litro de aceite vegetal normalmente bajo en agua 2 max de lo contrario se obtendra jabon 200 ml de metanol 3 4 g de sosa caustica NaOH hidroxido de sodio Se debe mezclar primero el metanol con la sosa caustica para generar metoxido de sodio Tener especial cuidado al mezclar estos dos ya que la sosa caustica combinada con metanol generara una reaccion exotermica muy agresiva que puede quemar la piel ojos etc Una vez que se obtiene el metoxido mezclar con el aceite vegetal calentar a 55 C y mezclar durante 1 hora dejar reposar y en aproximadamente 3 horas se ve el resultado Una capa ligera de aceite transparente arriba y una capa densa y oscura de glicerina debajo Cantidad de materia prima requerida Editar La produccion actual de aceites vegetales y grasas animales no es suficiente para reemplazar la demanda de combustibles fosiles Es mas al aumentar la produccion se requeriran mas fertilizantes y pesticidas y mas tierras seran desplazadas En Estados Unidos el consumo de combustibles fosiles es de 160 millones de toneladas y la produccion de aceites y grasas es de 16 3 millones de toneladas Si todas las tierras cultivables de los Estados Unidos 1 9 millones de kilometros cuadrados fueran usadas para plantar soja para biodiesel llegaria con suerte a cubrir esta demanda de combustible de petroleo Esta area se podria reducir considerablemente si se utilizaran algas Se estima que para cubrir la demanda con aceite de algas se necesitarian 40 000 kilometros cuadrados en casos optimistas Las ventajas de las algas son que se pueden cultivar en tierra no arable desiertos y terrenos marinos y su potencial es mas alto que el de otras plantas Rendimiento Editar Cultivo Litros hectareaPalma 4 752Alga 3 000Cocotero 2 151Jatropha 2 000Colza 966Arbol de sebo 907Mani 842Girasol 767Soja 922Maiz 700Canamo 242El rendimiento del combustible de algas no fue determinado precisamente pero se dice que es de 12 veces mas energia por hectarea que el girasol cita requerida Se dice quien que la planta de jatropha tiene un gran rendimiento pero depende mucho de las condiciones climaticas y del suelo El rendimiento promedio es de 1 5 a 2 millones de toneladas en los lugares mas favorables Se cultiva en Filipinas Mali e India es resistente a sequias y puede compartir espacio con otros cultivos como el cafe azucar frutas y vegetales Se adapta bien en terrenos deserticos lo cual reduce la deforestacion Procesos industriales EditarArticulo principal Produccion de biodiesel En la actualidad existen diversos procesos industriales mediante los cuales se pueden obtener biodiesel Los mas importantes son los siguientes 1 Proceso base base mediante el cual se utiliza como catalizador un hidroxido Este hidroxido puede ser hidroxido de sodio soda caustica o hidroxido de potasio potasa caustica 2 Proceso acido base Este proceso consiste en hacer primero una esterificacion acida y luego seguir el proceso normal base base Se usa generalmente para aceites con alto indice de acidez 3 Procesos supercriticos En este proceso ya no es necesario la presencia de catalizador simplemente se hacen a presiones elevadas en las que el aceite y el alcohol reaccionan sin necesidad de que un agente externo como el hidroxido actue en la reaccion 4 Procesos enzimaticos En la actualidad se estan investigando algunas enzimas que puedan servir como aceleradores de la reaccion aceite alcohol Este proceso no se usa en la actualidad debido a su alto coste el cual impide que se produzca biodiesel en grandes cantidades 5 Metodo de reaccion ultrasonica En el metodo reaccion ultrasonica las ondas ultrasonicas causan que la mezcla produzca y colapse burbujas constantemente Esta cavitacion proporciona simultaneamente la mezcla y el calor necesarios para llevar a cabo el proceso de transesterificacion Asi utilizando un reactor ultrasonico para la produccion del biodiesel se reduce drasticamente el tiempo la temperatura y la energia necesarias para la reaccion Y no solo reduce el tiempo de proceso sino tambien de separacion 4 De ahi que el proceso de transesterificacion puede correr en linea en lugar de utilizar el lento metodo de procesamiento por lotes Los dispositivos ultrasonicos de escala industrial permiten el procesamiento de varios miles de barriles por dia Especialmente durante el ultimo ano el uso del equipo ultrasonico aumentaba significativamente a causa de sus ventajas economicas Metodos de produccion EditarProceso por lotes Editar Preparacion se debe tener precaucion con la cantidad de agua y AGL presentes en el lipido aceite o grasa Si los niveles son muy altos puede ocurrir una saponificacion y obtener jabon El catalizador se disuelve en el alcohol usando un mezclador comun La mezcla de alcohol y catalizador es puesta en un contenedor y mas tarde el aceite o grasa El sistema es ahora cerrado hermeticamente para prevenir la perdida del alcohol La mezcla se mantiene unos pocos grados encima del punto de ebullicion del alcohol 70 C para acelerar la reaccion El tiempo estimado de finalizacion es de 1 a 8 h bajo condiciones normales el tiempo disminuye a la mitad cada 10 C incrementados Se usa un exceso de alcohol para asegurar que la reaccion se complete totalmente generalmente en proporcion 4 1 alcohol triglicerido La capa de glicerina formada es mas densa que la del biodiesel por eso se pueden separar por gravedad A veces se usa un centrifugador para separar los dos materiales mas rapido Una vez separados la glicerina del biodiesel el exceso de alcohol en cada capa es removido por destilacion Hay que cuidar que el alcohol extraido no tenga agua Los productos extraidos con la glicerina pueden ser separados para obtener glicerina pura El biodiesel es a veces purificado lavandolo cuidadosamente con agua tibia para remover los restos de catalizador y jabon Luego se seca y se almacena Proceso supercritico Editar Un metodo alternativo de transesterificacion sin catalizador usa metanol supercritico en temperaturas y presiones altas continuamente En estado supercritico el aceite y el metanol forman una unica fase y la reaccion ocurre espontanea y rapidamente Ademas tolera que la materia prima contenga agua El paso de remocion del catalizador es suprimido A pesar de las altas temperaturas y presiones los costes energeticos son similares y hasta menores que el proceso anterior Reactor ultrasonico Editar En este metodo las ondas ultrasonicas hacen que la mezcla produzca burbujas que chocan entre si constantemente Esta cavitacion provee simultaneamente el movimiento y el calentamiento requerido para la transesterificacion Consecuentemente usar un reactor ultrasonico reduce significativamente el tiempo las temperaturas y la energia necesarios Por consiguiente este proceso puede cubrir varias etapas en un mismo periodo de tiempo en vez del proceso por lotes Metodo de microondas Editar Se esta investigando actualmente el uso de hornos microondas para proveer la energia necesaria en la transesterificacion Los microondas proveen calor intenso concentrado que puede ser mayor que el mismo dentro del recipiente en una reaccion por lotes Un proceso de 6 litros por minuto con una conversion de 99 ha demostrado que consume un cuarto de la energia requerida en el proceso por lotes El proceso sigue siendo para uso cientifico y en etapa de desarrollo Usando enzimas lipasas Editar La lipasa es una enzima que se usa en el organismo para disgregar las grasas de los alimentos para que se puedan absorber Se han hecho una usando enzimas como catalizador Las mismas muestran que se puede obtener un muy buen rendimiento El uso de lipasas hace la reaccion menos sensible a grandes cantidades de AGL que son un problema en la produccion comun Estandares y regulacion EditarLos esteres metilicos de los acidos grasos FAME denominados biodiesel son productos de origen vegetal o animal cuya composicion y propiedades estan definidas en la Union Europea en la norma EN 14214 con una excepcion del indice de yodo para Espana cuyo valor maximo queda establecido en 140 en vez de 120 como propone la norma EN 14214 En Espana el biodiesel aparece regulado en el Real Decreto 61 2006 de 31 de enero por el que se determinan las especificaciones de gasolinas gasoleos fueloleos y gases licuados del petroleo y se regula el uso de determinados biocarburantes Para las mezclas de biocarburantes con derivados del petroleo que superen un 5 de esteres metilicos de los acidos grasos o de bioetanol es obligatoria una etiqueta especifica en los puntos de venta 5 NORMA EN 14214 Editar Estandares europeos que describen los requerimientos para FAME esteres de metanol Existe en tres idiomas ingles frances y aleman La ultima version fue publicada en noviembre de 2008 Existen diferencias en la norma debido a los requisitos para clima frio Estas especificaciones fueron hechas por el CEN Comite Europeo de Normalizacion una organizacion no lucrativa privada cuyo objetivo es fomentar la economia europea en el mundo el bienestar de los ciudadanos y el medio ambiente Propiedad Unidad Minimo MaximoContenido de ester m m 96 5 Densidad a 15 C kg m 860 900Viscosidad a 40 C mm s 3 5 5 0Punto de inflamacion C gt 101 Contenido de azufre mg kg 10Residuo carbonoso m m 0 3Indice de cetano 51 0 Contenido en cenizas de sulfatos m m 0 02Contenido de agua mg kg 500Contaminacion total mg kg 24Corrosion en lamina de cobre clasificacion Clase 1 Clase 1Estabilidad a la oxidacion 110 C horas 6 Valor acido mg KOH g 0 5Indice de yodo 120Metilester linolenico m m 12 0Metilester poliinsaturado m m 1Contenido en metanol m m 0 20Contenido en monogliceridos m m 0 80Contenido en digliceridos m m 0 20Contenido en trigliceridos m m 0 20Glicerina libre m m 0 02Glicerina total m m 0 25Metales grupo I Na K mg kg 5 0Metales grupo II Ca Mg mg kg 5 0Contenido en fosforo mg kg 10 0NORMA ASTM D6751 Editar La ASTM American Society of Testing and Materials es una de las organizaciones voluntarias de estandares mas grande del mundo Establece estandares para materiales productos sistemas y servicios Estas especificaciones son para mezcla B100 Propiedad Limites UnidadPunto de inflamacion 130 0 min CAgua y sedimentos 0 050 max volViscosidad cinematica a 40 C 1 9 6 0 mm sCenizas sulfatadas 0 020 max masaAzufre Grado S 15 0 0015 max ppmAzufre Grado S 500 0 05 max ppmCorrosion en lamina de cobre N 3 max Indice de cetano 47 min Punto de enturbiamiento A informar por cliente CResiduo carbonoso 0 050 max masaAcidez 0 80 max mg KOH gGlicerina libre 0 020 max masaGlicerina total 0 240 max masaContenido de fosforo 0 001 max masaTemperatura de destilacion equivalente en temperatura atmosferica 90 recuperado 360 max CNORMA ASTM D7467 Editar La ASTM aprobo una especificacion para mezclas diesel que contienen entre 6 y 20 de biodiesel Con esta nueva especificacion los fabricantes de motores diesel pueden probar diesel B20 en los motores para asegurar su optimo rendimiento Actualmente Chrysler apoya el uso de B20 en su Dodge Ram De la misma forma General Motors acepta un B5 pero limita el uso de B20 a flotas del gobierno Propiedad Unidad Minimo MaximoPunto de inflamacion C 52 Agua y sedimentos vol 0 05Ceniza m m 0 01Azufre S15 ppm 0 0015 S500 ppm 0 05Corrosion en lamina de cobre Clasificacion No 3Indice de cetano 40 Residuo carbonoso m m 0 35Valor acido mg KOH g 0 3Estabilidad a la oxidacion horas 6 Lubricacion micrones 520Contenido de biodiesel volumen 6 20Aplicaciones EditarEl biodiesel puede ser utilizado en estado puro B100 o puede ser mezclado con diesel de petroleo en las operaciones de concentracion en la mayoria de las bombas de inyeccion diesel La nueva extrema alta presion 29 000 psi de los motores tiene limites estrictos de fabrica de B5 o B20 segun el fabricante El biodiesel tiene diferentes propiedades disolventes que el petrodiesel y degradara las juntas de caucho natural y las mangueras en los vehiculos en su mayoria vehiculos fabricados antes de 1992 aunque estos tienden a reemplazarlos en su mantenimiento normal por lo que es muy probable que ya hayan sido reemplazadas por FKM que no es reactiva al biodiesel Se sabe que el biodiesel elimina los depositos de residuos en las lineas de combustible en las que se ha utilizado el petrodiesel Como resultado los filtros de combustible pueden ser obstruidos con particulas si se realiza una transicion rapida de biodiesel puro Por lo tanto se recomienda cambiar los filtros de combustible en los motores y calentadores poco despues de comenzar el cambio a una mezcla de biodiesel 6 Argentina Editar En Argentina desde 2014 todo el diesel debe contener un 10 de biodiesel asi como la gasolina contiene un 10 de bioetanol Estados Unidos Editar En septiembre de 2005 Minnesota fue el primer estado en obligar a que el diesel comercializado contenga al menos un 2 de biodiesel 7 Uso para vehiculos y aceptacion de fabricantes Editar En 2005 Chrysler lanzo la Jeep Liberty CRD basada en diesel con mezcladores de 5 de biodiesel En 2007 la misma marca indico que incrementaria la mezcla a 20 si se estandarizaba el biodiesel en los Estados Unidos Desde el 2004 la ciudad Halifax Nueva Escocia actualizo su sistema de transporte publico para que los autobuses anduvieran con biodiesel puro de aceite de pescado En un principio surgieron dificultades tecnicas pero con el tiempo se superaron En 2007 McDonald s del Reino Unido anuncio que convertiria su aceite usado en biodiesel para abastecer a los omnibus de este pais Uso en trenes Editar Virgin Trains compania de trenes britanica dijo que tiene el primer tren a biodiesel B20 y que reducia en un 14 las emisiones El Tren Real el 15 de septiembre de 2007 completo su primer recorrido con B100 abastecidos por Green Fuels Ltd La realeza el principe de Gales y el director de Green Fuels fueron los primeros pasajeros en un tren corriendo 100 biodiesel Desde ese entonces el tren opera exitosamente con biodiesel puro Tambien en Disney los trenes del parque corren con B98 desde el 2007 En el 2008 se cancelo el proyecto por falta de abastecimiento pero en 2009 lo retomaron usando biodiesel a partir de aceites usados del parque Aceite de calefaccion Editar El biodiesel puede ser usado tambien como combustible de calefaccion en calderas domesticas y comerciales Una mezcla de 20 de biodiesel y 80 de aceite es la recomendada para no tener que modificar nada Se debe tener cuidado en el primer uso porque los residuos del diesel son removidos y pueden obstruir canerias es necesario un cambio de filtro Otra idea es usar biodiesel progresivamente para que las obstrucciones no ocurran con tanta facilidad Esto genera una ventaja el sistema se limpia y su rendimiento aumenta Algunos estudios afirman que si se usara biodiesel B20 en los hogares las emisiones de CO2 se reducirian en 1 5 millones de toneladas por ano En Massachusetts una ley ordena que todo diesel para calentar debe ser 2 biodiesel para 2010 y para 2013 5 Ventajas e inconvenientes Editar Este articulo o seccion necesita referencias que aparezcan en una publicacion acreditada Este aviso fue puesto el 8 de noviembre de 2009 Ventajas Editar El biodiesel disminuye de forma notable las principales emisiones de los vehiculos como son el monoxido de carbono y los hidrocarburos volatiles en el caso de los motores de gasolina y las particulas en el de los motores diesel 8 La produccion de biodiesel supone una alternativa en el uso del suelo que evita los fenomenos de erosion y desertificacion a los que pueden quedar expuestas aquellas tierras agricolas que por presiones de mercado estan siendo abandonadas por los agricultores 9 El biodiesel supone un ahorro de entre un 25 a un 80 de las emisiones de CO2 producidas por los combustibles derivados del petroleo constituyendo asi un elemento importante para disminuir los gases invernadero producidos por el transporte Por su mayor indice de cetanos y lubricacion reduce el desgaste en la bomba de inyeccion y en las toberas No tiene compuestos de azufre por lo que no los elimina como gases de combustion El biodiesel tambien se usa como alternativa al aceite para motores de dos tiempos en varios porcentajes el porcentaje mas utilizado es el de 10 1 El biodiesel tambien se puede emplear como aditivo en motores de gasolina nafta para limpiarlos internamente Inconvenientes Editar Existen desacuerdos sobre la neutralidad en el punto de vista de la version actual de este articulo o seccion En la pagina de discusion puedes consultar el debate al respecto La explotacion de plantaciones de palmas de aceite utilizadas para hacer biodiesel fue responsable de un 87 de la deforestacion de Malasia hasta el ano 2000 En Sumatra y Borneo millones de hectareas forestales se convirtieron en tierra de cultivo de estas palmeras y en los ultimos anos se ha conseguido mas que doblar esa cifra La tala y los incendios perduran Hasta deforestaron por completo el famoso Parque nacional de Tanjung Puting de Kalimantan Orangutanes gibones rinocerontes tapires tigres panteras nebulosa etc corren riesgo de extinguirse por la destruccion de su habitat Miles de indigenas han sido desalojados de sus tierras y 1500 indonesios fueron torturados Pero mientras Europa siga comprando palma de aceite para hacer biodiesel los gobiernos seguiran promoviendo el cultivo de estas plantas para su propio beneficio cita requerida Debido a su mejor capacidad disolvente con respecto al petrodiesel los residuos existentes se disuelves y envian por la linea de combustible pudiendo atascar los filtros caso que solo se da al usarlo por primera vez despues de haber estado consumiendo diesel mineral 10 Tiene una menor capacidad energetica aproximadamente un 3 menos aunque esto en la practica no es tan notorio ya que se compensa con el mayor indice de cetano lo que produce una combustion mas completa con menor compresion 10 Ciertas hipotesis cita requerida sugieren que se producen mayores depositos de combustion y que se degrada el arranque en frio de los motores pero esto aun no esta documentado Otros problemas que presenta refieren al area de la logistica de almacenamiento ya que es un producto hidrofilo y degradable por lo cual es necesaria una planificacion exacta de su produccion y expedicion El producto se degrada notoriamente mas rapido que el petrodiesel cita requerida Hasta el momento no esta claro el tiempo de vida util del biodiesel algunos sostienen cita requerida que posee un tiempo de vida muy corto meses mientras que otros afirman cita requerida que su vida util llega incluso a 10 anos o mas Pero todos concuerdan que depende de su manipulacion y almacenamiento El rendimiento promedio para oleaginosas como girasol mani arroz algodon soja o ricino ronda los 900 l de biodiesel por hectarea cosechada Esto puede hacer que sea poco practico para paises con poca superficie cultivable sin embargo la gran variedad de semillas aptas para su produccion muchas de ellas complementarias en su rotacion o con subproductos utilizables en otras industrias hace que sea un proyecto sustentable cita requerida No obstante se esta comenzando a utilizar la jatrofa para producir aceite vegetal y posteriormente biodiesel y que puede cultivarse incluso en zonas deserticas 10 Investigaciones actuales EditarSe estan llevando a cabo investigaciones para encontrar mejores materias primas y mejorar el rendimiento del biodiesel Usando las ganancias actuales vastas cantidades de tierra y agua se necesitarian para producir suficiente aceite para reemplazar completamente los combustibles fosiles Se necesitarian el doble de area de Estados Unidos para soja o dos tercios para colza para cubrir las necesidades de calefaccion y transporte de este pais Muchas variedades de mostaza parda tienen un rendimiento muy alto y son muy utiles en la rotacion de cultivo con cereales y tiene la ventaja que las sobras despues de producir el aceite son un muy buen pesticida natural La Naval Facilities Engineering Service Center y las industrias productoras de biodiesel de Santa Barbara California EE UU estan desarrollando nuevas tecnologias para la Armada y la Marina de EE UU uno de los consumidores mas importantes de diesel del mundo Un grupo de cientificos espanoles trabaja para Ecofasa una compania que anuncio que iba a hacer biodiesel con basura El combustible se fabrica a partir de basura urbana tratada con bacterias para producir acidos grasos Biodiesel de algas Editar Entre 1978 y 1996 la National Renewable Energy Laboratory experimento el biodiesel de algas en su proyecto Aquatic Species Program Un articulo publicado por Michael Briggs del grupo de biodiesel de la Universidad de Nuevo Hampshire propone un reemplazo realista de todos los combustibles de vehiculos usando algas que crecerian en estanques de plantas potabilizadoras con un contenido de aceite mayor al 50 La produccion de aceite de alga no se ha llevado a cabo a escala comercial pero estudios de factibilidad determinan que lo establecido arriba es posible Ademas las algas no disminuirian la produccion de comida ya que no requieren tierras arables ni agua potable Hongos Editar Un grupo de la Academia Rusa de Ciencias de Moscu publico en un estudio de septiembre de 2008 que aislaron grandes cantidades de lipidos de hongos unicelulares y los convirtieron en biodiesel de una manera sencilla y economica Un descubrimiento reciente es el del hongo Gliocladium roseum Fue descubierto en los bosques patagonicos y tiene la capacidad unica de convertir celulosa en hidrocarburos de longitud media tipicos del diesel Biodiesel de tierras usadas de cafe Editar Investigadores de la universidad de Nevada produjeron exitosamente biodiesel a partir de aceite derivado de tierras usadas de cafe Su analisis indicaba que la tierra contenia entre un 10 y 15 de aceite Una vez extraido el aceite se sometio a procesos convencionales y se obtuvo biodiesel Se estima que por este proceso producir el biocombustible costaria 20 centavos por litro En la universidad dicen que es muy sencillo y que hay tantas plantaciones de cafe que se podrian hacer millones de litros anuales No obstante si se usan todos los campos de cafe en el mundo la cantidad producida no llegaria al 1 del diesel usado en los Estados Unidos anualmente Vease EditarBiocarburante Biobutanol Bioetanol Hidrobiodiesel Biorrefineria Gasoleo Desarrollo sostenible Estandar de combustibles bajos en carbono Biotecnologia Canamo Jatropha H bio Combustible de turbina de aviacionReferencias Editar CIEMAT 2006 Analisis del ciclo de vida de combustibles alternativos para el transporte Fase II Analisis de ciclo de vida comparativo del biodiesel y del diesel Centro de Publicaciones Secretaria General Tecnica Ministerio de Medio Ambiente Espana ISBN 84 8320 376 6 Patrick Duffy XXV On the constitution of stearine In Quarterly Journal of the Chemical Society of London 5 1853 p 303 doi 10 1039 QJ8530500303 Grandes Inventores Museo Virtual Oficina Espanola de Patentes y Marcas historico oepm es Consultado el 25 de septiembre de 2021 Transesterificacion de aceite a biodiesel asistida por ultrasonido http www hielscher com index es htm R D 61 2006 de 31 de enero Archivado el 2 de marzo de 2007 en Wayback Machine BOE n 41 de 17 2 2006 de 27 de mayo Legislacion en Minnesota sobre biodiesel Archivado el 20 de julio de 2012 en Wayback Machine Minnesota Zambrano Ruano et al Gamaliel 2014 Emision de gases en vehiculo experimental diesel biodiesel Revista 27 Universidad del Valle de Guatemala Archivado desde el original el 1 de mayo de 2015 Consultado el 17 de octubre de 2016 Alternative Fuels Data Center Biodiesel Benefits afdc energy gov Consultado el 6 de abril de 2019 a b c Revista de Energia Quimica y Fisica Revista de Energia Quimica y Fisica Diciembre de 2016 Consultado el 12 de diciembre de 2018 Bibliografia EditarSintesis de aditivos para biodiesel a partir de modificaciones quimicas de la glicerina Sandra Y Giraldo Luis A Rios Alexander Franco y Fernando Cardeno 1 Experimental study on evaluation and optimization of conversion of waste animal fat into biodiesel Ghassan M Tashtoush Mohamad I Al Widyan y Mohammad M Al Jarrah 2 enlace roto disponible en Internet Archive vease el historial la primera version y la ultima El manual de Biodiesel Chaper 2 La historia de los combustibles diesel a base de aceite Vegetable por Gerhard Knothe ISBN 1 893997 79 0 US EPA Biodiesel Factsheet 3 Enlaces externos Editar Wikimedia Commons alberga una galeria multimedia sobre Biodiesel Analisis Well to Wheel del uso de energia y emisiones de gases de efecto invernadero de sistemas avanzados vehiculo combustible Estudio Europeo en ingles GM LBST BP ExxonMobil Shell TotalFinaElf 27 de septiembre de 2002 Resumen de resultados del estudio WTW a nivel europeo de GM Portal de Energias Renovables Biocarburantes CIEMAT National Biodiesel Board Sitio de las empresas de biodiesel en los EE UU European Biodiesel Board Sitio de las empresas de biodiesel en la UE Analisis sobre los vehiculos ecologicos Gota Verde Proyecto de estudio de la produccion de biodiesel a escala local Como fabricar biodiesel de forma artesanal Noticias Marketplace y Anuncios compra venta en espanol sobre biocarburantes en Biodeselspain com Aspectos generales sobre motores y resultados de ensayos con biodiesel Informacion y noticias sobre biodiesel en Latinoamerica Las microalgas oleaginosas como fuente de biodiesel retos y oportunidades Limitaciones y ventajas del biodiesel como combustible alternativo a partir de aceite usado Nuevo Biodiesel a partir de aceites de fritura residuales enlace roto disponible en Internet Archive vease el historial la primera version y la ultima Nextfuel portal de noticias sobre biodiesel de Argentina Datos Q167947 Multimedia Biodiesel Libros y manuales Biodiesel Obtenido de https es wikipedia org w index php title Biodiesel amp oldid 138908108, wikipedia, wiki, leyendo, leer, libro, biblioteca,

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