Producción y caracterización de biodiesel de palma y de aceite reclicado mediante un proceso batch y un proceso continuo con un reactor helicoidal

Resumen

La alta dependencia que el mundo tiene del petróleo, la inestabilidad que caracteriza al mercado internacional y las fluctuaciones de los precios de este producto y el impacto ambiental, social y demás problemas que acarrea, han llevado a que se busquen nuevas formas de energía alternativas como son los biocombustibles. El biodiesel o FAME (Fatty Acid Methyl Ester) es un biocombustible renovable y amigable con el ambiente que proviene de aceites vegetales o grasas de origen animal. El biodiesel puede ser usado total o parcialmente para reemplazar el combustible diesel de los motores de autoignición sin requerir una modificación sustancial de los mismos.Esta investigación se centra en resolver la gran dificultad que presenta la producción de biodiesel a partir de aceite crudo de palma debido a su alto índice de acidez y la cantidad de gomas e impurezas que hay en el aceite crudo. Se presenta un estudio experimental llevado a cabo con el objetivo de comparar y optimizar la producción de biodiesel a nivel de laboratorio, mediante la transesterificación con metanol y NaOH como catalizador. Los experimentos se realizaron variando la relación molar de metanol:aceite y la cantidad de catalizador usada, así como el pretratamiento aplicado al aceite. Se transesterificó aceite crudo, desgomado (con ácido fosfórico), o preesterificado (con un catalizador ácido como el ácido sulfúrico). Los parámetros de comparación que se midieron fueron su rendimiento (en gramos de biodiesel producido por gramo de aceite crudo de palma), y su % de FAME según la norma UNE 14103. El mejor biodiesel producido fue analizado de acuerdo a la norma estándar europea UNE 14214 para evaluar su calidad global. La sola preesterificación del aceite crudo de palma a las condiciones recomendadas, transforma el aceite crudo de palma en una materia prima de características apropiadas para la transesterificación mediante un proceso simple y rápido, reduciendo significativamente las pérdidas inherentes al refinado, favoreciendo el rendimiento y produciendo un biodiesel de muy buena calidad. Por otro lado se utilizó aceite preesterificado de palma y aceite reciclado con una baja concentración de ácidos grasos libres, para comparar la transesterificación convencional en modo batch, con una transesterificación de forma continua en un reactor tubular nunca antes utilizado. Este reactor tubular hace que los reactivos (aceite, metanol e hidróxido de sodio) fluyan a través de una tubería dispuesta en forma helicoidal sumergida en un baño calefactor a 60°C. Este reactor dispone de cinco salidas distribuidas no uniformemente que permiten tomar muestras a diferentes tiempos de reacción, con lo que se pretende eliminar la necesidad de la agitación mecánica y disminuir el tiempo de reacción. Con el objetivo de mejorar la calidad del biodiesel obtenido, se aplicaron variaciones al sistema helicoidal antes mencionado tales como la incorporación de un micro-mezclador estático y el suministro energético en forma de ultrasonidos provenientes del mismo baño calefactor.El reactor helicoidal propuesto en esta tesis, aprovecha la sinergia producida por el efecto de las microdiscontinuidades originadas por los pulsos de las bombas y el cambio constante de dirección de las fuerzas de flujo en la trayectoria helicoidal a la que se ve obligado el fluido. Esto potencializa el efecto de mezclado de las fases inmiscibles, optimizando el contacto íntimo entre los reactivos, por lo cual se reduce significativamente el tiempo necesario para la transesterificación y en el caso del aceite preesterificado, produciendo un biodiesel con una pureza superior a la exigida por la norma Europea UNE 14214.