TransformaciTransformacióón de biodiesel n de biodiesel

Ing. Liliana Castillo SIng. Liliana Castillo SááncheznchezLaboratorio de EnergLaboratorio de Energíías Renovablesas Renovables

Universidad Nacional Agraria La MolinaUniversidad Nacional Agraria La Molinalilianacast@gmail.comlilianacast@gmail.com

PRIMER CONGRESO SOBRE COMBUSTIBLES Y ENERGIAS RENOVABLES

17 – 19 DE MAYO 2007

Proyecto BiodieselProyecto Biodiesel

yy Universidad Nacional Agraria La MolinaUniversidad Nacional Agraria La Molina::

xx LaboratorioLaboratorio de de EnergEnergíías Renovablesas Renovables (2000).(2000).

xx Facultades investigando biodiesel:Facultades investigando biodiesel:

•• IngenierIngenieríía Agra Agríícola.cola.

•• Ciencias Ciencias –– IngenierIngenieríía Ambiental.a Ambiental.

•• Industrias Alimentarias.Industrias Alimentarias.

•• Ciencias Forestales.Ciencias Forestales.

yy Otras instituciones e universidadesOtras instituciones e universidades

xx ITDG Soluciones PracticasITDG Soluciones Practicas

xx CONCYTECCONCYTEC

xx Universidad Nacional de Universidad Nacional de IngenieriaIngenieria, entre , entre trostros

yy 2000. Primeras Pruebas2000. Primeras Pruebasyy 20032003: :

xx 1er proyecto1er proyecto I+D, I+D, ConcytecConcytecxx MenciMencióón honrosa n honrosa CONAMCONAM

yy 20042004: : yy 2do Proyecto I + D 2do Proyecto I + D ConcytecConcytecyy BiodiBiodiéésel bussel busyy 2005: Pasant2005: Pasantíía en Brasila en Brasilyy 2006:3er Proyecto de I +D 2006:3er Proyecto de I +D

xx Planta piloto (1 Ton/dPlanta piloto (1 Ton/díía)a)xx Panamericana2006 Panamericana2006

ProBiodieselProBiodiesel2007: Nueva instalaciones del LER 2007: Nueva instalaciones del LER Equipamiento de LER.Equipamiento de LER.Infraestructura de la Planta PilotoInfraestructura de la Planta Piloto

Antecedentes Antecedentes

DefiniciDefinicióón de Biodiesel n de Biodiesel

yy ÉÉsteres steres monoalqumonoalquíílicoslicos de de áácidos grasoscidos grasos de cadena larga de cadena larga derivados de derivados de llíípidos renovablespidos renovables tales como aceites vegetales tales como aceites vegetales y que se emplea en los y que se emplea en los motores de ignicimotores de ignicióón de compresin de compresióónno en calderas de calefaccio en calderas de calefaccióón.n.

yy Es un Es un biocombustiblebiocombustible renovablerenovable derivado de derivado de aceites aceites vegetalesvegetales o o grasas animalesgrasas animales que puede ser utilizado como que puede ser utilizado como sustituto o aditivosustituto o aditivo del del dieseldiesel convencional. convencional.

Proceso de producciProceso de produccióónn

Materia prima Materia prima

yy AceitesAceites o o grasasgrasasanimalesanimales o o vegetalesvegetales::xx ComposiciComposicióón:n:

•• triglictriglicééridosridos

xx Unidad bUnidad báásica:sica:•• áácidos grasos (AG)cidos grasos (AG)

Transformación de aceite en Biodiesel

ExtracciExtraccióón mecn mecáánicanica

MateriasMaterias primasprimasPalma Tempate

Aguaje Sacha inchi

Palma - Diesel

Materias Primas: Materias Primas: ParParáámetros y efectosmetros y efectos

35- 60

110- 126

50- 64

118- 138

Indice de yodo

190- 200< 40 °C< 0.8%< 20< 2.0Sebo vacuno

182- 193< - 0 °C< 2.0 %< 180< 0.5Colza

190- 209< 40 °C< 1.2 %< 30< 5.0Palma

189- 195< - 0 °C< 1.5 %< 1,200< 0.5Soya

valor de saponic.

Punto de fusión

índice de saponificación.

Fósforo(ppm)

Acidos grasos libres

Insumo oleaginoso

EFECTOS EFECTOS AlcoholAlcoholGlicerinaGlicerina

Resistencia al frResistencia al frííooEstabilidad Estabilidad oxidativaoxidativa

DEFINICIDEFINICIÓÓN DEL TIPO DE PRE N DEL TIPO DE PRE TRATAMIENTOTRATAMIENTO

Calidad del aceite: efecto del Calidad del aceite: efecto del pretratamientopretratamiento

yyBuena calidad Buena calidad deldel aceiteaceite::

xxMaximiza conversiMaximiza conversióónn de de aceiteaceite en biodien biodiééselsel

xxFacilitaFacilita separaciseparacióónn de de fasesfases en el proceso en el proceso

xxDisminuyeDisminuye producciproduccióónn de de áácidos grasoscidos grasos

xxEvita envenenamientoEvita envenenamiento del del catalizador alcalinocatalizador alcalino

xxReduceReduce el el consumoconsumo de catalizadoresde catalizadores

xxMinimizaMinimiza el el costocosto de la de la operacioperacióónn

xxGarantizaGarantiza la la calidadcalidad normalizada del normalizada del biodibiodiééselsel

xxProduceProduce glicerinaglicerina cruda cruda de alta calidadde alta calidad

Desgomado

Neutralización

Calidad del aceite: Calidad del aceite: efecto en costosefecto en costos

yyAceiteAceite refinadorefinado::xxMMáás s costosocostoso

yyAceite Aceite crudocrudo sin refinarsin refinar::xxMMáás s econeconóómicomicoxxPuede contener Puede contener impurezasimpurezas que dificultan su manejoque dificultan su manejo

xxRequerirRequeriráá un un refinamientorefinamiento parcialparcial

yyAceite Aceite usado usado previamente: previamente: xxEl mEl máás econs econóómicomicoxxPuede contener Puede contener agua y/o impurezasagua y/o impurezasxxPuede estar muy Puede estar muy degradadodegradado

Procesos de producciProcesos de produccióón de n de biodibiodiééselsel

yyProcesos fProcesos fíísico qusico quíímicosmicos (m(máás comunes):s comunes):xxProceso Proceso áácido cido –– basebase (aceites con alto IA):(aceites con alto IA):

•• EsterificaciEsterificacióónn

•• TransesterificaciTransesterificacióónn

xxProceso alcalino Proceso alcalino (aceites con (aceites con IA < 2%IA < 2%):):•• TransesterificaciTransesterificacióónn

yyOtros procesosOtros procesos::xxProcesos enzimProcesos enzimááticosticos

xxProcesos supercrProcesos supercrííticosticos

xxDirectamente Directamente a partir dea partir de semillas oleaginosassemillas oleaginosas

TransesterificaciTransesterificacióónn

1 triglicérido 3 metanol 1 glicerina 3 metiléster

catalizador

calor

ParParáámetros de procesometros de proceso

yyMetanolMetanolyyRelaciRelacióón Molar 6:1n Molar 6:1yy15 15 –– 20% 20%

yyCatalizadorCatalizador::xxAlcalino : HidrAlcalino : Hidróóxido de sodio / Potasioxido de sodio / PotasioxxConcentraciConcentracióón : 0.5 n : 0.5 -- 1.5%1.5%xxCon la presencia de AG libres forma jabonesCon la presencia de AG libres forma jabonesxxUso de mezclas de alcohol con catalizador Uso de mezclas de alcohol con catalizador

:ALCOHOLATOS:ALCOHOLATOS

EsterificaciEsterificacióónn

yyEsterificaciEsterificacióónn de de áácidos grasos librescidos grasos libres::xxSe puede utilizar aceites o grasa con altos IASe puede utilizar aceites o grasa con altos IAxxConvierteConvierte los los áácidos grasos librescidos grasos libres directamentedirectamente en en

éésteres metsteres metíílicoslicos ((biodibiodiééselsel))xxSe recomiendaSe recomienda metanolmetanol para reaccipara reaccióónn

xxPuede formarse aguaPuede formarse agua, que tendr, que tendráá que ser separada que ser separada para que la reaccipara que la reaccióón continn continúúee

xxRequiere etapa posteriorRequiere etapa posterior transesterificacitransesterificacióónn

ProcesoProceso

yyMetanolMetanolyyRelaciRelacióón Molar 9:1 Metanol : n Molar 9:1 Metanol : áácidos grasos (FFA)cidos grasos (FFA)

yyCatalizadorCatalizador::xxÁÁcido sulfcido sulfúúricorico (2 a 10% del contenido de FFA)(2 a 10% del contenido de FFA)

xx InsumoInsumo ququíímico mico fiscalizadofiscalizadoxxCorrosivoCorrosivo, inflamable, t, inflamable, tóóxico: tener cuidado en su xico: tener cuidado en su

manipulacimanipulacióón y almacenamienton y almacenamiento

FormaciFormacióón de aguan de agua

Reactor de bajo costo (desechos)Reactor de bajo costo (desechos)

ProducciProduccióón de n de biodieselbiodieselde aceites residualesde aceites residuales

US$US$ 0,21 / 0,21 / ltlt

ProducciProduccióón a escala de n a escala de laboratoriolaboratorio

yySeparaciSeparacióón de fasesn de fases::

ProducciProduccióón a escala de n a escala de laboratoriolaboratorio

ProducciProduccióón a escala de n a escala de laboratoriolaboratorio

yySeparaciSeparacióón de fasesn de fases::

Planta Piloto de ProducciPlanta Piloto de Produccióón n de de BiodieselBiodiesel

ReacciReaccióón por etapasn por etapas

Post tratamientoPost tratamiento

yyProcesos de purificaciProcesos de purificacióónnyyProcesos de lavado con agua, temperatura Procesos de lavado con agua, temperatura

ambiente.ambiente.yyRecomendable utilizar agua ligeramente aciduladaRecomendable utilizar agua ligeramente acidulada

con con áácido fosfcido fosfóóricoricoNNúúmero de lavados dependermero de lavados dependeráá de la calidad del de la calidad del biodiesel crudo y caracterbiodiesel crudo y caracteríísticas del aguasticas del agua

yyControl del pH es necesario en esta etapaControl del pH es necesario en esta etapa

ProducciProduccióón a escala de n a escala de laboratoriolaboratorio

yyPostPost--tratamiento tratamiento ((lavadolavado):):

PostPost--tratamiento del tratamiento del biodieselbiodiesel

Lavado con agua

Decantado y separación de agua

Secado y filtrado

Post tratamientoPost tratamiento

yyUso de centrUso de centríífugas para separar agua lavadofugas para separar agua lavadoyyUso de absorbentes se utiliza para separar Uso de absorbentes se utiliza para separar

impurezas, humedad, catalizador, jabones, otros.impurezas, humedad, catalizador, jabones, otros.yy ((MagnesolMagnesol : Silicato de magnesio): Silicato de magnesio)yyManejo y disposiciManejo y disposicióón de estos productosn de estos productos

yyOperaciones finales : secado y filtrado finalOperaciones finales : secado y filtrado final

Procesos de purificaciProcesos de purificacióónn

Calidad del aceite: efecto en Calidad del aceite: efecto en el biodiel biodiééselsel

0.24 max.0.25 max% masaGlicerina Total

1.9 – 6.03.5 – 5.0mm2/sViscosidad

47 min.51 min.-Número cetano

130 min.120 min.°CPunto flash

500 max.10 max.mg/kgAzufre total

-120 max.Indice de Yodo

0.05 max.-% vol.Humedad y sedimentos

-500 max.mg/kgHumedad

0.8 max.0.5 max.mg KOH/gValor Acido

0.2 max.0.2 max.% masaContenido de Me-OH

0.02 max.0.02 max% masaGlicerina Libre

10 max.10 max.mg/kgFósforo

0.02 max.

UE EN 14214

0.02 max.% masaCenizas sulfatadas

EEUU-ASTMD-6751UnidadesAnálisis*

NormasNormas

Laboratorio de EnergLaboratorio de Energíías as RenovablesRenovables

CURSOS Y PROYECCION

SOCIAL

EQUIPAMIENTO DEL LER

SERVICIOS DE ANALISIS Y PRUEBAS

PILOTO

MUCHAS GRACIASMUCHAS GRACIAS

Ing. Liliana Castillo SIng. Liliana Castillo SááncheznchezLaboratorio de EnergLaboratorio de Energíías Renovablesas Renovables

Universidad Nacional Agraria La MolinaUniversidad Nacional Agraria La Molinalilianacast@gmail.comlilianacast@gmail.com