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17/3/2014 Carátula de Trabajo
CARÁTULA DE TRABAJO
PROPUESTA INTEGRAL DEL RECICLADO DE ACEITE DE COCINA USADO
Título del trabajo
LOS ORGÁNICOS
Pseudónimo de integrantes
QUÍMICA
Área
LOCAL
Categoría
INVESTIGACIÓN EXPERIMENTAL
Modalidad
5882128 Folio de inscripción
http://www.feriadelasciencias.unam.mx/inscripciones 1/1
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Propuesta integral del reciclado de aceite de cocina usado
Resumen
La química verde surgió a partir de la necesidad de control sobre los residuos y desechos
contaminantes y dañinos que se forman en el proceso de elaboración de un producto, se
centra en medidas preventivas siguiendo el lema: “siempre es mejor prevenir que remediar”.
El biodiesel corresponde a un combustible renovable, derivado de lípidos naturales como
aceites vegetales o grasas animales, obtenido a través de un proceso industrial relativamente
simple de transesterificación del aceite vegetal o animal. Los aceites vegetales están
constituidos principalmente por triglicéridos, los cuales son moléculas formadas, de la
esterificación de la glicerina con tres moléculas de ácidos grasos. Los grupos sustituyentes
R1, R2, R3 unidos al grupo funcional éster, son cadenas hidrocarbonadas correspondientes
a los ácidos grasos. En el presente proyecto de investigación se emplearon aceites vegetales
de canola, cártamo y girasol.
Los objetivos de este proyecto son: 1) Aprovechar muestras de aceite vegetal usado,
efectuando la conversión de éstas en biodiesel, mediante tratamiento en medio básico; 2)
Emplear muestras de aceite vegetal limpio para obtener biodiesel mediante tratamiento
básico; 3) Obtener jabón a partir del glicerol obtenido como subproducto de la obtención de
biodiesel, mediante la reacción de saponificación; 4) Purificar los productos obtenidos; 5)
Poner en práctica algunos principios de la química verde en estas síntesis de biodiesel y de
jabón; 6) Demostrar experimental y documentalmente que el biodiesel es una opción como
combustible sustentable.
Empleando muestras de aceites limpios y sados para fritura, de canola, cártamo, canola y/o
girasol, oliva y soya se llevó a cabo en cada una la transesterificación con metanol en medio
básico. El biodiesel obtenido se separó por decantación, se lavó con una mezcla de
vinagre/agua y luego con agua hasta pH cercano a 7.
El biodiesel obtenido de algunas muestras se empleó en un calorímetro simple para calentar
50 mL de agua, se determinó la cantidad de calor transferida al agua y se comparó con
diésel de petróleo.
Se concluyó que: se obtuvo biodiesel a partir de muestras de aceite vegetal comestible
usadas y limpias, mediante una reacción de transesterificación con metanol en medio básico;
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es factible reutilizar el aceite usado en la obtención de biodiesel; el biodiesel obtenido puede
servir como combustible; se aplicaron algunos principios de la química verde en la obtención
de estas muestras de biodiesel de aceite vegetal limpio y usado para fritura; se obtuvo jabón
a partir de los desechos de glicerol generados de la reacción de obtención de biodiesel, para
conformar una propuesta integral de reciclado de aceite de cocina usado.
Introducción
Marco Teórico
Principios de la química verde
La química verde consiste en el esfuerzo para reducir al mínimo o si es posible, eliminar
completamente la contaminación desde su inicio. Se guía por 12 principios publicados por
Paul Anastas y John Warner en su libro Green Chemistry: Theory and Practice (McMurry,
2012:409-410).
Tabla 1. Principios de la Química Verde
Nombre del Principio Definición
Prevenir la
producción de
desechos
Los desechos deben prevenirse en lugar de tratarse o limpiarse
después de que se han generado.
Maximizar la
economía atómica
Los métodos sintéticos deben maximizar la incorporación de todos
los materiales utilizados en el producto final, de tal manera que se
reduzcan al mínimo los residuos.
Utilizar menos
procesos peligrosos
Los métodos sintéticos deben utilizar reactivos y generar
desechos con una toxicidad mínima para la salud y el ambiente.
Diseñar sustancias
químicas más seguras
Los productos químicos deben diseñarse para tener una toxicidad
mínima.
Utilizar disolventes
más seguros
Se debe hacer uso mínimo de disolventes, de agentes de
separación y de otras sustancias auxiliares en una reacción.
Diseñar para la
eficiencia energética
Deben minimizarse los requerimientos energéticos para los
procesos químicos, si es posible con reacciones realizadas a
temperatura ambiente.
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Tabla 1. Principios de la Química Verde (continuación)
Nombre del Principio Definición
Utilizar materias
primas renovables
Las materias primas deben provenir de fuentes renovables
cuando sea factible.
Minimizar derivados La síntesis debe diseñarse con el uso mínimo de grupos
protectores de su tiempo de vida útil.
Utilizar catalizadores Las reacciones deben ser catalíticas en lugar de
estequiométricas.
Diseñar para la
degradación
Los productos deben diseñarse para ser biodegradables al final
de su tiempo de vida útil.
Supervisar la
contaminación en
tiempo real
Los productos deben supervisarse en tiempo real por la formación
de sustancias peligrosas.
Prevenir accidentes Las sustancias y los procesos químicos deben minimizar el
potencial de incendios, explosiones y otros accidentes.
Biocombustibles
Los biocombustibles son recursos energéticos procesados por el ser humano a partir de
materias producidas recientemente por seres vivos, a las cuales se les denomina “biomasa”.
Pueden ser líquidos, sólidos o gaseosos, y su finalidad última es liberar la energía contenida
en sus componentes químicos mediante una reacción de combustión. Existen varios tipos de
biocombustibles, a los cuales se les clasifica de acuerdo al insumo o materia prima y a la
tecnología empleada para producirlos. Debido a los avances en la tecnología, esta
clasificación se realiza por generaciones:
Primera generación. Utilizan insumos de procedencia agrícola por la parte alimenticia
de las plantas que tienen alto contenido de almidón, azúcares y aceites; con esto se
obtiene etanol, metanol y n-butanol, además de biodiesel y biogás. Produce
biocombustibles sin o con pocas emisiones de gas.
Segunda generación. Utiliza residuos agrícolas y forestales compuestos por celulosa.
Mediante los procesos de la segunda generación se fabrican etanol, metanol, gas de
síntesis, entre otros. El problema se ve reflejado en la poca disminución de las
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emisiones de gases de efecto invernadero respecto a los biocombustibles de primera
generación.
Tercera generación. Son componentes de alta densidad energética. Tiene un
balance positivo de los gases, pero usa mucho terreno de sembradíos.
Cuarta generación. Se utilizan bacterias modificadas para la producción total de los
biocombustibles, en este proceso las bacterias efectúan la totalidad del proceso;
actualmente solo se encuentra en fase teórica ya que solo se conocen algunas rutas
para llegar al biocombustible (Álvarez, 2009).
Historia del Biodiesel
La idea de utilizar aceites vegetales como combustible para los motores de combustión
interna data de 1895, cuando el Ing. Rudolf Diesel desarrollaba su motor. En la presentación
del motor diesel en la Exposición Mundial de París en 1900, el Ing. Diesel usaría aceite de
maní como combustible, o mejor dicho biocombustible.
Después de años de utilización, de los motores Diesel fueron evolucionando y
perfeccionando utilizando fundamentalmente destilados medios de petróleo con mucha
menor viscosidad que los aceites vegetales. La
principal razón por la que actualmente no
podríamos usar aceites vegetales directamente
en los motores es, precisamente, su mayor
viscosidad. La química proporciona una solución
para disminuir esta viscosidad: la
transesterificación. Este proceso fue
desarrollando por los científicos E. Duffy y J.
Patrick a mediados del siglo XIX. Los aceites
vegetales (y también las grasas animales) están
constituidos por moléculas (ésteres) de ácidos
grasos y glicerol. A este último, los aceites y
grasas le deben su elevada viscosidad. La
transesterificación, consiste en reemplazar el
glicerol (alcohol trivalente) por un alcohol
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monovalente (más ligero) usualmente metanol o etanol, formando moléculas más pequeñas
(ésteres monoalquílicos, comúnmente denominado biodiesel), con una viscosidad similar a la
del combustible Diesel derivado del petróleo.
Asimismo, se produce glicerina, sustancia que tiene numerosos usos en diversas industrias.
Durante el siglo XX, algunos intentos se realizaron para utilizar aceites como combustible
para coches. Antes de la Segunda Guerra Mundial se introdujo el uso de aceites
transesterificados como combustibles en vehículos pesados en África. Posteriormente, se
realizaron algunos ensayos en la República Federal de Alemania y en Austria con aceite de
colza (Brassica napus); y en Cabo Verde y en Malí con aceite de piñón, obteniendo
excelentes resultados.
Sin embargo, la idea de emplear aceites vegetales en los motores, empieza a cobrar fuerza
nuevamente hacia finales del siglo XX, esta vez bajo la forma de biodiesel, e impulsado,
principalmente, por preocupaciones ambientales relacionadas con el cambio climático y la
necesidad de encontrar alternativas al uso de combustibles fósiles. (Castro, 2007).
Biodiesel
El biodiesel es un combustible renovable derivado de aceites o grasas de origen vegetal o
animal. El prefijo bio hace referencia a su naturaleza renovable y biológica en contraste con
el combustible diesel tradicional derivado del petróleo; mientas que diesel se refiere a su uso
en los motores de este tipo. Como combustible, el biodiesel puede ser usado en forma pura o
mezclado con diesel de petróleo. (Castro, 2007).
Obtención de Biodiesel
Este biocombustible se obtiene mediante un proceso químico llamado transesterificación, en
el cual los aceites orgánicos son combinados con un alcohol y alterados químicamente para
formar un éster etílico o metílico, el cual recibe finalmente el nombre de biodiesel. Estas
moléculas resultantes están compuestas por un ácido graso de cadena larga, un alcohol
(Castro, 2007).
Los aceites vegetales están constituidos principalmente por triglicéridos, los cuales son
moléculas formadas, de la esterificación de la glicerina con tres moléculas de ácidos grasos.
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Los grupos sustituyentes R1, R2, R3 unidos al grupo funcional éster, son cadenas
hidrocarbonadas correspondientes a los ácidos grasos. La composición de un aceite o grasa
se puede expresar en función de sus triglicéridos constituyentes o de su perfil de ácidos
grasos. La primera opción brinda información estructural más detallada, ya que permite
identificar, además del tipo de ácidos grasos presentes, su forma de distribución en las tres
posiciones posibles (Benjumea, 2009:5).
Figura 1. Tipos de glicéridos
Figura 2. Obtención de biodiesel
Los ácidos grasos son compuestos orgánicos que poseen un grupo funcional carboxilo y una
cadena hidrocarbonada larga que puede tener entre 4 y 36 átomos de carbono. La mayoría
de los ácidos grasos naturales son de cadena lineal y tienen número par de átomos de
carbono, que oscila entre 12 y 24. Los ácidos grasos se pueden liberar naturalmente por la
acción de catalizadores biológicos (lipasas), que promueven la hidrólisis de los triglicéridos.
La presencia de ácidos grasos libres está normalmente asociada con elevadas
concentraciones de mono y di glicéridos en el aceite. El contenido de ácidos grasos libres en
los aceites suele variar de menos 1% hasta 20%, y con estos ácidos libres se pueden formar
procesos de saponificación que reducirían la eficiencia del biodiesel (Benjumea, 2009:6). En
el presente proyecto de investigación se emplearon aceites vegetales de canola, cártamo,
canola y/o girasol, soya y oliva, cuya composición se describe en la tabla 2.
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Tabla 2: Composición de ácidos grasos en aceite de canola, cártamo, girasol, oliva y
soya
Composición del aceite por cada 100 g
Ácido orgánico Aceite de
canola
Aceite de
cártamo
Aceite de
girasol
Aceite de
oliva
Aceite de
soya
Palmítico
C15H31COOH
4.000 g 4.228 g 5.900 g 11g 9.800g
Esteárico
C17H35COOH
1.800 g 1.915 g 4.800 g 2.200g 5.000g
Araquídico
C19H39COOH
0.700 g ______ ______ _____ _____
Lignocérico
C23H47COOH
0.200 g ______ ______ _____ ____
Oleico
C15H33COOH
56.100 g 42.500 g 19.500 g 72.500g 42.500g
Gadoleico
C19H37COOH
1.700 g ______ ______ _____ _____
Erúcico
C21H41COOH
0.600 g ______ ______ _____ _____
Linoleico
C17H31COOH
20.300 g 74.623 g 65.700 g 7.900g 34.900g
Linolénico
C17H29COOH
9.300 g ______ ______ _____ _____
Palmitoleico
C15H29COOH
____ _____ ______ 0.800g 0.400g
Eicosenoico
C19H31COOH
____ _____ _____ 0.300g _____
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Tabla 2: Composición de ácidos grasos en aceite de canola, cártamo, girasol, oliva y
soya (continuación)
Composición del aceite por cada 100 g
Ácido orgánico Aceite de
canola
Aceite de
cártamo
Aceite de
girasol
Aceite de
oliva
Aceite de
soya
Alfa-linolénico
C17H29COOH
____ _____ _____ 0.600g 2.600g
Mirístico
C14H27COOH
_____ _____ _____ ______ 0.100g
Beneficios del biodiesel
La Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático usa el término
“cambio climático” para referirse al cambio de clima atribuido directa o indirectamente a la
actividad humana que altera la composición de la atmósfera mundial (al cambio producido
constantemente por causas naturales lo denomina “variabilidad natural del clima”). En el
actual modelo energético, que es un sistema abierto, el hombre adiciona a la atmosfera
elevadas cantidades de dióxido de carbono (CO2) a un ritmo desproporcionado provocando
en la naturaleza la incapacidad de reciclar dicho compuesto. Este CO2 de origen
antropogénico se debe básicamente al cambio en el uso del suelo (principalmente por la
deforestación, por el creciente uso de leña y de carbón vegetal), a las emisiones de los
combustibles fósiles, al desarrollo de los automóviles y los aviones. A nivel global, las
emisiones antropogénicas de gases de efecto invernadero (principalmente CO2) provenientes
de los procesos de combustión están alterando la composición de la atmósfera. La
concentración atmosférica de CO2 ha aumentado de 280 ppm en el año 1750 hasta 379 ppm
en 2005. Se ha demostrado que este incremento se debe principalmente a la oxidación de
carbono orgánico, producto de la combustión de combustibles fósiles y la deforestación. El
biodiesel reduce las emisiones de partículas sólidas menores a 10 micrones (PM10),
monóxido de carbono (CO) y óxidos de azufre (SOx), peligrosos agentes contaminantes. La
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Environmental Protection Agency (EPA, 2000) en un estudio compilatorio de diversas
investigaciones sobre emisiones vehiculares con biodiesel, concluyó que las emisiones
vehiculares de material particulado se reducirían un 47% cuando se usa biodiesel, y las de
monóxido de carbono en un 48%. Utilizando biodiesel de soya en transporte urbano, se
observó que las emisiones a lo largo del ciclo de vida del biodiesel se reducían en 44%, 35%,
y 8% para PM10, SO y SOx, respectivamente (Castro, 2007).
El biodiesel se puede mezclar con el diesel que se obtiene del petróleo, esto por con la
finalidad de reducir las emisiones contaminantes de los vehículos automotores con motores
de ciclo Diesel. Las mezclas más comunes son las de B20 (20% de biodiesel y 80% de diesel
de origen fósil), las B5 (5%de biodiesel y 95% de diesel de origen fósil) y que pueden usarse
generalmente sin modificar el motor, sin embargo, también se puede emplear un 100% de
biodiesel, pero son necesarias ciertas modificaciones del motor que le permitan evitar
problemas de mantenimiento y de desempeño (Vargas, 2007).
El biodiesel prácticamente no es tóxico en caso de ingestión, tanto para los peces como para
los mamíferos. La concentración de biodiesel para que llegue ser letal por ingestión oral es
muy elevada, alrededor de 17.4 g/kg de peso corporal. La sal común es aproximadamente
diez veces más tóxica. En cuanto a la toxicidad acuática, según el National Institute for
Occupation Safety and Health (NIOSH) de los EE.UU, ésta es muy baja. Se requieren
concentraciones altísimas en el agua, mayores a 1.000 mg/L, para llegar a niveles letales.
Por ello, el biodiesel es bastante inofensivo para la fauna acuática. Además el biodiesel es
altamente biodegradable en el agua. En estudios de la Universidad de Idaho se encontró que
el biodiesel se degrada a un ritmo muy superior al del diesel convencional (Castro, 2007).
Biodiesel en México
En México se tiene muy poca experiencia con el uso del biodiesel. Dentro de los proyectos
de biodiesel destaca el de la planta de biodiesel del Grupo Energéticos de Cadereyta, Nuevo
León, que produce este biocombustible a partir de aceites y grasas recicladas de la cafetería
del Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey. La producción de esta
planta es de 300 m3 al mes, con esta producción se abastece de una mezcla de B20 a un
autobús de transporte de personal, así como a dos vehículos compactos propiedad del
Instituto.
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Otro proyecto es el de la Universidad Vasconcelos de Oaxaca, en el que producen una
mezcla de B20 a partir de aceites vegetales de desecho, en la etapa demostrativa se tiene
una producción de 3.6 m3 al mes de biodiesel, el cual es
consumido por un autobús de la propiedad de la universidad.
México cuenta con un incipiente mercado de automóviles con
motores Diesel por lo que se considera que el mayor uso de
este bioenergético está en los camiones dedicados al transporte
de pasajeros, así como el de mercancías que generalmente
emplean motores Diesel (Vargas, 2007).
En México, gracias al proyecto “Iniciativa México” varias propuestas sobre energías
renovables y reciclado surgieron; una de las que tuvo mayor éxito, ahora es una empresa
llamada Biofuels, que se dedica a la recolección y reciclaje de aceite vegetal usado para la
producción de biodiesel. Iniciaron en el 2005 en la Ciudad de México, y ahora ya están en
más de 14 ciudades en todo el país.
Esta misma empresa fue la que donó una planta de Biodiesel a la UNAM; en el laboratorio
del Posgrado en Ingeniería Ambiental, Edificio Bernardo Quintana de la Facultad de
Ingeniería, el miércoles 26 de septiembre de 2012 se inauguró la planta piloto de producción
de biodiesel. La planta utilizará el aceite usado, que se recolectará en cafeterías y
establecimientos de comida del campus universitario, para producir biodiesel que se
mezclará con el diesel que utilizan camiones del sistema PumaBus de transporte en la
Ciudad Universitaria.
Efectos nocivos en el ambiente del aceite usado
Por cada litro de aceite usado que se tira se contaminan 1000 litros de agua, ya que los
aceites no se disuelven en el agua, forman películas impermeables que impiden el paso del
oxigeno y matan la vida tanto en el agua como en tierra. Al verter aceite usado en los suelos,
se produce la destrucción del humus (capa superior del suelo), originando graves problemas
de contaminación de tierras, haciendo nula la fertilidad del suelo para la producción de frutos
y vegetales; además, contamina ríos, mares, aguas superficiales y subterráneas, las cuales
generalmente se usan para consumo humano.
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Importancia del Jabón
El jabón es un producto indispensable a nivel mundial para el estilo de vida de la sociedad
actual. Desde tiempos pasados se ha usado el jabón para incrementar el poder limpiador del
agua ya que está asociado con la salud.
Desde un punto de vista químico se conoce como jabón a las sales de ácido carboxílico y la
base que se producen tras una reacción de saponificación.
Jabón a partir de glicerina; subproducto de la elaboración de biodiesel
La glicerina, glicerol o propanotriol es un compuesto químico básico obtenido principalmente
como subproducto en la industria oleoquímica, mientras que la glicerina es el nombre
comercial que reciben las mezclas con alto contenido de glicerol. La glicerina es una
sustancia versátil y, debido a su combinación única de propiedades físicas y químicas, ha
tenido más de 1,500 usos finales. Se usa como ingrediente o para su transformación en
productos cosméticos, artículos de tocador o cuidado personal, medicamentos y productos
alimenticios. De la glicerina se destaca que es un componente muy estable bajo las
condiciones típicas de almacenamiento, no es irritante, tiene bajo grado de toxicidad sobre el
medio ambiente y, además, es compatible con muchos otros productos químicos.
Naturalmente, el glicerol se presenta de forma combinada como triglicéridos en todas las
grasas animales y aceites vegetales; esto es, constituye en promedio alrededor del 10% de
estos materiales. Dicho componente se obtiene a partir de las grasas y aceites durante la
producción de ácidos grasos y jabón, así como en los procesos de transesterificación con
alcoholes, por medio de los cuales se produce biodiesel. El glicerol es un trialcohol que
posee dos grupos hidroxilos primarios y uno secundario, los cuales ofrecen diferentes
posibilidades de reacción y son la base de la versatilidad de la glicerina como materia prima.
Entre las diferentes aplicaciones se encuentra su uso como humectante, plastificante,
emoliente, espesante, disolvente, medio de dispersión, lubricante, edulcorante y
anticongelante. La Figura 3 presenta los tres tipos, así como las concentraciones de glicerol
que cada una contiene y el tipo de aplicaciones para las cuales son efectivas (Posada-
Duque et al. 2010).
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Las aplicaciones comerciales tradicionales del glicerol están relacionadas con su uso como
aditivo o como material crudo, en productos alimenticios, tabaco, fármacos, para la síntesis
de trinitroglicerina, resinas alquídicas y poliuretanos, como muestra la Figura 4 (Posada-
Duque et al. 2010).
La Universidad Loyola, ubicada en Chicago, fue financiada por la EPA (Environmental
Protection Agency) con 10 mil dólares para producir jabón utilizando como materia prima la
glicerina (con una previa purificación) obtenida en el proceso de transesterificacion de ácidos
grasos en la elaboración de biodiesel a partir de aceite de cocina usado. La glicerina
aumenta la detergencia del jabón, da
blancura a la piel y la suaviza
(Antonio, 2011).
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Objetivos
1. Aprovechar muestras de aceite vegetal usado, efectuando la conversión de éstas en
biodiesel, mediante tratamiento en medio básico y en la obtención de jabón.
2. Emplear muestras de aceite vegetal limpio para obtener biodiesel mediante
tratamiento básico.
3. Obtener jabón a partir del glicerol, subproducto de la reacción de biodiesel, mediante
una reacción de saponificación.
4. Purificar los productos obtenidos.
5. Poner en práctica algunos principios de la química verde en estas síntesis de biodiesel
y de jabón.
6. Demostrar experimental y documentalmente que el biodiesel es una opción como
combustible sustentable.
Problema
Debido a la alta contaminación que se genera en México a causa del aceite usado y la
producción de gases que ocasiona el efecto invernadero, disminuirlos es la meta primordial
para la conservación del ambiente y el control del efecto invernadero que deteriora nuestro
entorno. No solo la emisión de gases por los automóviles es un asunto importante, también lo
son los desperdicios de productos de uso común desechados al drenaje; muchos son
contaminantes nocivos tanto como para los seres humanos, como para el medio ambiente.
Tal es el caso de los aceites vegetales que se utilizan en la cocina para cocción de los
alimentos; estos aceites se pueden reutilizar en la obtención de un biocombustible llamado
biodiesel, que es un compuesto que puede sustituir o disminuir el consumo de diésel
derivado del petróleo. Todo esto junto hará que las emisiones de CO2 disminuyan, y que la
contaminación de los océanos, lagos y cuerpos de agua baje al reutilizar uno de los
contaminantes principales de éstos. Y así contribuir a la disminución de contaminación en
México.
Desarrollo de la investigación
Sustancias: 200 mL de aceite de canola usado para fritura, 234 mL de aceite de canola
limpio, 250 mL de aceite de canola y/o girasol limpio, 250 mL de aceite de cártamo limpio,
250 mL de aceite de cártamo usado para fritura, 250 mL de aceite de oliva añejo, 250 mL de
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aceite de oliva limpio, 250 mL de aceite de soya usado, 2/3 de agua y 1/3 de vinagre del total
de biodiesel, 75 mL de metanol y 2.6 g de hidróxido de sodio por cada 250 mL de aceite
utilizado, 100 g de hidróxido de sodio y 400 mL de agua potable, 20 mL de esencia
comestible de coco.
Materiales: anillo de hierro, balanza digital de 1 platillo, barra agitadora magnética, matraz
bola de 2 bocas de 500 mL, bomba de recirculación de agua, embudo de vidrio, mangueras,
embudo de separación de 500 mL, 4 lámparas de alcohol, 2 latas de aluminio, papel
indiciador pH, parrilla de agitación magnética y calentamiento, pinzas de tres dedos con
nuez, probeta de 250 mL, refrigerantes, soporte universal, termómetro, vasos de precipitados
de 500 mL, palangana de plástico, 2 vasos de precipitados de 1 L, 5 vasos de precipitados
de 250 mL, charola de metal, cortadores de galletas de diversas formas.
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Resultados experimentales
Muestras Aceite
utilizado
(mL)
Biodiesel
obtenido
(mL)
Glicerol
obtenido (mL)
Aspecto
Canola usado 200 170 105 Apariencia amarillo,
aceitoso
Canola limpio 234 210 99 Amarillo brillante
Cártamo
usado
250 190 110 Color similar al de la
muestra de canola usado,
aceitoso
Cártamo
limpio
250 235 90 Amarillo claro, similar a la
muestra de canola limpio.
Canola y/o
girasol limpio
250 180 105 Amarillo claro, similar a la
muestra de canola limpio.
Aceite de
oliva añejo
250 200 110 Amarillo brillante
Aceite de
oliva limpio
250 138 160 Amarillo brillante
Aceite de
soya usado
250 180 90 Amarillo claro
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17 | P á g i n a
Resultados numéricos
Muestra T. al
minuto
1 (°C)
T. final
(°C)
Biodiesel
utilizado
(g)
Cálculos matemáticos Calor
absorbido
por el agua
(cal)
Canola usado
60 mL
56 90 1.1 Q= (50g)(1cal/g°C)(34°C) 1700
Canola limpio
60 mL
55 90 1.7 Q= (50g)(1cal/g°C)(35°C) 1750
Cártamo
usado 60 mL
45 90 1 Q= (50g)(1cal/g°C)(45°C) 2250
Cártamo
limpio 60 mL
61 90 1.5 Q= (50g)(1cal/g°C)(29°C) 1450
Canola y/o
girasol limpio
60 mL
38 90 4.3 Q= (50g)(1cal/g°C)(52°C) 2600
Diésel de
petróleo 60
mL
50 90 2.8 Q= (50g)(1cal/g°C)(40°C) 2000
Análisis e interpretación de resultados
El proceso de obtención de biodiesel es viable de ser realizado en un laboratorio escolar. Se
debe tener cuidado en el manejo de los reactivos, que la reacción se lleve a cabo por
completo, lo que implicó que el hidróxido de sodio se disolviera bien.
Al separar el biodiesel de su mezcla de reacción, en la casi totalidad de los casos no se
formaron emulsiones, lo que facilitó su separación, lavado y posterior almacenaje.
Se obtuvo más biodiesel de las muestras de aceite limpio que de las muestras de aceite
usado, tanto para el aceite de canola como para el aceite de cártamo. Particularmente, de
aceite de cártamo limpio se obtuvieron 235 mL de biodiesel, en tanto que del aceite de
18 | P á g i n a
cártamo usado se obtuvieron 190 mL. Este comportamiento pudiera atribuirse a los ácidos
grasos libres presentes en el aceite usado, que se forman al calentar el aceite. Sin embargo,
es importante señalar que sí se puede obtener biodiesel de muestras de aceite usado. Cabe
señalar que el aceite de oliva añejo (porque se compró en el año 2000 y ya no se empleó
más) fue el que aportó mayor cantidad de biodiesel. Quizá porque el aceite ya estaba muy
rancio.
No fue factor limitante en el aspecto del biodiesel, su procedencia, en todos los casos el
biodiesel obtenido tenía un color amarillo claro, un aroma característico, y una textura
untuosa.
Por lo que toca al glicerol formado, la cantidad obtenida es relativamente similar en todos los
casos (entre 99 y 110 mL). Esta situación sólo no se presentó en el caso del aceite de oliva,
se obtuvo mayor cantidad de glicerol en el aceite de oliva limpio.
Respecto al experimento de combustión se puede concluir que el calor desprendido es
mayor con el biodiesel de aceite usado de cártamo (2250 cal) que el del biodiesel del aceite
usado de canola (1700 cal). Con respecto a todas las muestras de biodiesel, la que aportó
mayor energía calorífica fue la de canola y girasol (2600 cal). Inclusive presento un mejor
valor que el diésel derivado de petróleo (2000 cal).
Cabe señalar que el de mayor limpieza en la combustión (generación de hollín) fue el
biodiesel de canola y girasol, y también la flama era más estable; las restantes muestra de
biodiesel generaron más hollín.
En este proyecto se aplicaron algunos principios de la química verde, dentro de los que
pueden citarse:
Maximizar la economía atómica
Utilizar materias primas renovables
Minimizar derivados
Utilizar catalizadores
Diseñar para la degradación
19 | P á g i n a
Para finalizar, utilizando todos los residuos colectados de glicerol (810 mL) se llevó a cabo la
reacción de saponificación con hidróxido de sodio, para obtener jabón de glicerina,
aromatizado con esencia de coco. Al momento de la entrega de este trabajo experimental, el
jabón sintetizado está en reposo de 7 días, para posteriormente ser recortado y hacer
algunas pruebas con él.
Conclusiones
1. Se obtuvo biodiesel a partir de muestras de aceite vegetal comestible usadas y
limpias, mediante una reacción de transesterificación con metanol en medio básico.
2. El aspecto de las muestras de biodiesel obtenidas es similar, aunque se presentaron
diferencias mínimas.
3. Es factible reutilizar el aceite usado en la obtención de biodiesel.
4. El biodiesel obtenido puede servir como combustible, en este proyecto se pudo
determinar que aporta mayor cantidad de energía calorífica que el diésel de petróleo.
5. Se aplicaron algunos principios de la química verde en la obtención de estas muestras
de biodiesel de aceite vegetal limpio y usado para fritura.
6. Se utilizaron los residuos de glicerol, obtenidos en todos los procesos de obtención de
biodiesel, para obtener jabón mediante la reacción de saponificación, para conformar
una propuesta integral de reciclado de aceite de cocina usado.
Fuentes de información
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