Monitorización y estudio cínético de la síntesis de biodiésel

Resumen

En esta tesis se ha investigado la transesterificación de un aceite vegetal con metanol en presencia de NaOH como catalizador, Es un proceso que se desarrolla en un medio heterogéneo constituido por una fase lipídica y otra alcohólica. La fase lipídica se constituye mayoritariamente por triglicéridos, ésteres metílicos (biodiesel) y diglicéridos y en la fase alcohólica se concentran el glicerol y los monoglicéridos. El metanol se reparte entre las dos fases significativamente por lo que ha sido necesario determinar experimentalmente los coeficientes de reparto de todos los compuestos. La variación de la composición que se produce a lo largo de la reacción tiene efectos directos sobre la densidad, viscosidad y tensión superficial. La temperatura, la cantidad de catalizador y la relación molar metanol/aceite determinan la velocidad de transesterificación. A una temperatura dada, la velocidad inicial de la reacción está controlada por la concentración del catalizador en la fase alcohólica, que es donde éste se encuentra disuelto. La evolución del contenido de diglicéridos y monoglicéridos viene determinada por la temperatura y la relación molar metanol/aceite. El estudio cinético permite concluir que el modelo pseudo-homogéneo tiene una validez muy limitada ya que sólo describe los resultados si se mantiene constante la relación metanol/aceite. Como alternativa, se ha formulado un nuevo modelo que consideraba que las dos fases contribuyen a la reacción. Este modelo reproduce satisfactoriamente la evolución de la conversión de aceite y la distribución de productos en un amplio intervalo de condiciones de reacción. Se han puesto a punto dos técnicas para la monitorización de la transesterificación. Por un lado se ha encontrado que la medida del índice de refracción de las fases permite cuantificar el avance de la reacción. Por otro lado, el registro en continuo de la velocidad del sonido permite obtener resultados en tiempo real, con medidas no destructivas, por lo que puede resultar una técnica especialmente indicada para el control de este proceso a nivel industrial. La aplicación de esta técnica es un aspecto novedoso de este trabajo ya que no ha aparecido descrita hasta el momento para el seguimiento de la síntesis de biodiésel. Se han observado cambios en le aspecto de la emulsión durante la síntesis. Se planteó la posibilidad de que la reducción brusca del tamaño de las gotas fuera consecuencia de un fenómeno de inversión de las fases. Esta hipótesis se ha podido rechazar al determinarse, mediante medidas de conductividad eléctrica que la naturaleza de la emulsión es fase alcohólica disperasa en aceite.