informe iv sintesis del biodiesel
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Sintesis de BiodieselTRANSCRIPT
LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA I
SÍNTESIS DEL BIODIESEL
Valeria Arias, Miguel Barba, Daniela Boada, María Cristina Nevárez
Escuela Politécnica Nacional, Ingeniería Química y Agroindustria, Ingeniería Química
[email protected], [email protected], [email protected],
RESUMEN EJECUTIVO
En el desarrollo de esta práctica se buscó preparar sintetizar biodiesel a partir de aceite de girasol.
Así, se pesó la probeta vacía y posteriormente se midieron los 100 ml de aceite en la probeta y se
pesó nuevamente. Se pesaron 0.2 gramos de NaOH y se midieron 20 ml de metanol que fueron
agregados a un vaso de precipitación junto con el aceite. Se agitó durante media hora y
posteriormente se calentó a 40ºC en baño maría con agitación durante media hora. El resultado fue
colocado en un embudo de separación durante toda la noche.
El biodiesel obtenido estaba mezclado con un poco de glicerina la cual fue retirada para colocar el
biodiesel en la probeta. El biodiesel fue pesado y su volumen medido, obteniendo un rendimiento
volumétrico de 103% y un rendimiento másico de 100.33%.
1. INTRODUCCIÓN
En los últimos años, más que en ningún otro
momento, el mundo se está enfrentando a
situaciones que requieren decisiones
globales, que marcaran el futuro. Los
biocombustibles aparecen como una
respuesta a varios de estos problemas, en
especial para la reducción de los gases de
efecto invernadero y la independencia de la
economía en base a combustibles fósiles.
(ARPEL-IICA, Manual de Biocombustibles,
2010.)
El biodiesel es un combustible renovable,
una mezcla de monoalquilésteres de ácidos
grasos, derivados a partir de lípidos naturales
como aceites y grasas, de origen animal y
vegetal.
Su obtención se da por medio de un proceso
relativamente simple de transesterificación,
que corresponde a una reacción en medio
básico de ácidos grasos y alcohol, con la
transferencia del grupo acilo. Con lo que se
puede conseguir un éster de alto valor
industrial y/o ecológico a partir de otro de
poco valor.
El aceite vegetal es un triéster de glicerina y
tres ácidos grasos, de manera que al
someterlo a la transesterificación con
metanol, con NaOH como catalizador, se
obtiene, dos productos inmiscibles, glicerina
y una mezcla de ésteres metílicos (biodiesel),
fácilmente separables por decantación.
El proceso de obtención de biodiesel, tanto
en el laboratorio como a nivel industrial, se
da de forma relativamente rápida, ciertos
factores, pueden afectar la velocidad de
reacción tales como: el catalizador empleado,
la pureza del aceite, el empleo de alcoholes
de cadenas largas, etc. Así también el
proceso se puede ver afectado si durante la
reacción, se tuvo presencia de agua, ya que
se genera jabón como producto, y el
rendimiento final será menor.
El biodiesel presenta ciertas ventajas
“verdes”, ser biodegradable y provenir de
fuentes renovables, sin embargo su mayor
inconveniente es el balance energético (la
energía que aporta al utilizarse, frente a la
que requiere al producirse), cuyo estudio aún
causa debate.
2. MATERIALES Y MÉTODOS
2.1. MATERIALES:
1 Probeta de 125 ml
1 Vaso de precipitación de 225ml
1 Matraz Erlenmeyer de 225ml
1 Varilla de agitación
1 Termómetro
1 Embudo de separación
1 Balanza digital
1 Agitador magnético
1 Baño maría digital
1 Corcho
1 Soporte universal
2.2. REACTIVOS:
Aceite comestible (100ml) Metanol (20ml) NaOH (0.2g)
2.3. MÉTODO:
1. Medir 100ml de aceite comestible
exactamente y pesarlo.
2. Utilizar 20ml de metanol para
100ml de aceite y 0.2g de NaOH de
alta pureza como catalizador.
3. Mezclar el hidróxido de sodio con
el metanol en el Erlenmeyer, llevar
a agitación magnética por 30
minutos.
4. Calentar el aceite en un vaso de
precipitación a baño maría hasta
alcanzar 40ºC, para disminuir su
densidad y lograr una mejor
mezcla en el proceso.
5. Añadir cuidadosamente el
metóxido de sodio al aceite y
agitar durante 30 minutos a
temperatura constante de 40ºC
hasta dar lugar a la reacción de
transesterificación.
6. Transferir el contenido de la
reacción a un embudo de
separación y dejar reposar toda la
noche.
7. Determinar el volumen y el peso
del biodiesel obtenido.
8. Determinar el rendimiento de la
reacción relacionado el producto
obtenido y reactivo utilizado.
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
1 Diario El Hoy virtual, 2005, “Ecuador entra
al grupo de países productores de
biocombustibles”,
http://www.explored.com.ec/noticias-
ecuador/ecuador-entra-al-grupo-de-paises-
productores-de-biocombustibles-
219885.html, (octubre, 2012)
Masa de aceite 91.3 g.
Masa de biodiesel 91.6 g.
Volumen de aceite 100 ml.
Volumen de biodiesel 103 ml.
Rendimiento másico 100.33%
Rendimiento volumétrico 103%
Costo experimental 13.23$/gal
Costo a nivel del Ecuador1 2.2$/gal
Tanto el rendimiento másico como el
volumétrico tienen un valor que excede al
100% posiblemente debido a no haber dejado
caer todo el glicerol del embudo de
separación; por lo que la masa y el volumen
medidos del biodiesel pudieron corresponder
en una parte al glicerol, alterando el
rendimiento calculado. Otro posible motivo
es algún descuido en la medición de la masa
y volumen tanto del aceite empleado
(girasol) como del biodiesel sintetizado.
Por otro lado, el biodiesel sintetizado en el
laboratorio tuvo un costo de producción
aproximadamente seis veces mayor al precio
reportado a nivel del Ecuador; ya que a gran
escala disminuye el costo de las materias
primas.
4. CONCLUSIONES
Se comprobó la reacción de
transesterificación por la obtención
del biodiesel a partir de un aceite
vegetal (girasol) y metanol.
La reacción de síntesis de biodiesel
fue bastante eficiente; consiguiéndose
una buena cantidad de producto.
La producción de biodiesel
experimental, en el laboratorio,
resultó muy costosa en comparación a
la reportada a nivel nacional;
aproximadamente seis veces superior
en su valor.
Se apreció que la temperatura
adecuada para la reacción fue de
40°C.
5. RECOMENDACIONES
El proceso de titulación debe estar estandarizado, ya que una mala lectura puede dar como resultado
un gasto innecesario de reactivos o una conversión baja.
Cuando se tiene agua en el aceite, ésta se debe evaporar en su totalidad, calentando el aceite antes de adicionar los reactivos. La presencia de agua origina una saponificación al momento de la reacción. Esto genera tres fases, (biodiesel, jabón y glicerina) en lugar de dos (biodiesel, glicerina). Una parte del NaOH adicionado reacciona para crear una saponificación y por tanto no se aprovechará al 100% en la transesterificación del aceite.
La sedimentación de la glicerina para separar el biodiesel debe de hacerse en recipientes obscuros apartados de la luz para evitar la degradación del biodiesel.
6. BIBLIOGRAFÍA
Sanz, I., Raigón, M., Llores, J.,
Llopis, R., 2002, “Prácticas de
Química Orgánica:
Experimentación Y Desarrollo”,
Editorial de la UPV, Valencia,
España, p. 42.
Instituto Interamericano de
Cooperación para la Agricultura
(IICA), 2010, “Atlas de la
Agroenergía Y los Biocombustibles
en las Américas: II Biodiésel”,
Programa Hemisférico de
Agroenergía y Biocombustibles,
San José, Costa Rica, pp. 7,8.