Síntesis de biodiésel a partir de la transesterificación de sebo de res empleando fluidos supercríticos y su caracterización PVT

Abstract

RESUMEN: Los combustibles fósiles convencionales son la fuente de energía más utilizada, pero su creciente demanda ha dado lugar a su reducción. Bajo esta premisa, el uso de recursos renovables como el hidrógeno, energía eólica y geotérmica, así como los biocombustibles, son fuentes potenciales de energéticos alternos. Adicionalmente, para reducir las emisiones de carbono en el sector del transporte, el biodiesel es el sustituto más prometedor del diésel, debido a la semejanza que existe entre algunas de sus propiedades; además el biodiésel se produce con materia prima renovable, es biodegradable, no es tóxico, está prácticamente libre de compuestos azufrados y su combustión presenta un perfil de emisiones bajo. En este contexto, el biodiésel comercial se produce por transesterificación catalizada, mientras que el método de transesterificación no catalizada, que implica típicamente condiciones supercríticas, tiene aplicación en el procesamiento de materias primas de menor calidad para reducir el costo de producción. Por lo tanto, en este trabajo se presentan resultados de reacciones de transesterificación a condiciones supercríticas de alcoholes utilizando, como materia prima, sebo de res (grasa animal de desecho). La muestra homogénea de sebo se recolectó de desechos de mercados locales y fue posteriormente caracterizada. Las reacciones de transesterificación se realizaron en un reactor por lotes fabricado de aleación níquel-cromo-molibdeno (Inconel 625). Las diferentes condiciones de operación para la transesterificación están agrupadas en: temperatura (340 °C) y volumen constantes (170 ml) con variaciones de relación molar alcohol:sebo de res desde 25:1 hasta 47:1 y presiones de hasta 270 bar; y relación molar alcohol:sebo de res (45:1) y volumen (170 ml) constantes con variaciones de temperatura desde 305 hasta 420 °C, empleando diversos alcoholes (metanol, etanol e isobutanol). El seguimiento de la reacción se efectuó a través de las siguientes técnicas analíticas: espectroscopia infrarroja (IR) y resonancia magnética nuclear (RMN) con el propósito de determinar cualitativa y cuantitativamente el rendimiento de la reacción. Además, la calidad del biodiésel se evaluó por medio de color Gardner, contenido de humedad, ácidos grasos libres y punto de turbidez. Finalmente, se evaluaron las propiedades de transporte (a condiciones normales de presión) y las propiedades volumétricas del biodiésel, este último por la técnica de densimetría de tubo vibrante. ABSTRACT: Conventional fossil fuels are the most used energy source, but their growing demand has resulted in their reduction. The use of renewable resources such as hydrogen, eolic and geothermal energy, as well as biofuels, are potential sources of alternative energy. Additionally, biodiesel is the more promising substitute for diesel in order to reduce carbon emissions in the transport sector, due to the similarity that exists between some of its properties; In addition, biodiesel is produced with renewable raw material, it is biodegradable, it is not toxic, it is practically free of sulfur compounds and its combustion has a low emission profile. Commercial biodiesel is produced by catalyzed transesterification, while the uncatalyzed transesterification method, which typically involves supercritical conditions, has application in the processing of lower quality raw materials to reduce the cost of production. Therefore, this work presents results of transesterification reactions at supercritical conditions of alcohols, using as raw material, beef tallow (waste animal fat). The homogeneous tallow sample was collected from waste from local markets and was characterized. Transesterification reactions were performed in a batch reactor made of nickel-chromium-molybdenum alloy (Inconel 625). The different operating conditions for transesterification are grouped into: constant temperature (340 ° C) and volume (170 ml) with molar ratio variations alcohol: beef tallow from 25:1 to 47:1 and pressures up to 270 bar; and molar ratio alcohol: beef tallow (45:1) and volume (170 ml) constant with temperature variations from 305 to 420 ° C, using different alcohols (methanol, ethanol and isobutanol). The reaction was monitored through the following analytical techniques: infrared spectroscopy (IR) and nuclear magnetic resonance (NMR) in order to qualitatively and quantitatively determine the yield of the reaction. In addition, the quality of biodiesel was evaluated by means of Gardner color, moisture content, free fatty acids and cloud point. Finally, the transport properties (at normal pressure conditions) and the volumetric properties of the biodiesel were evaluated by vibrating tube densimetry technique.