BiodiéselDescripción.

El biodiésel es un combustible renovable que se puede obtener principalmente a partir de aceites vegetales, animales, así como de aceites reciclados.El biodiésel tiene una ventaja ecológica, en comparación con el diésel de origen fósil, ya que reduce las emisiones de gases que provocan el efecto de invernadero. Así, por ejemplo, el uso de una tonelada de Biodiésel, evita la producción de 2.5 toneladas de dióxido de carbono (CO2) y sobre todo elimina, si se usa el biodiésel sólo en los motores, las emisiones de azufre (SO2) del diésel, evitando las lluvias ácidas; además, lo que es fundamental: es un combustible renovable y no finito como los hidrocarburos.“La producción mundial de biodiésel en el lapso de 1993-2003 creció a una impresionante tasa del 28.5% anual, de 38 a 467 millones de galones, mientras la producción de Bioetanol creció a una tasa del 6.7% anual en el mismo periodo de tiempo, alcanzando en el año de 2003, los 5 mil 770 millones de galones.”*Físicamente es un líquido que puede tener un color que puede ir desde un tono amarillo claro hasta uno oscuro, y que es prácticamente inmiscible con el agua; además de tener una viscosidad similar a la del diésel que se obtiene del petróleo, se puede mezclar con éste con la finalidad de reducir las emisiones contaminantes de los vehículos automotores con motores de ciclo Diesel.Las mezclas más comunes son las B2 (20% de biodiésel y 80% de diésel de origen fósil), las B5 (5% de biodiésel y 95% de diésel de origen fósil), así como la B20 (20% de biodiésel con un 80% de diésel de origen fósil) y que pueden usarse generalmente sin modificar el motor, sin embargo también se puede emplear un 100% de biodiésel pero es necesario ciertas modificaciones del motor que le permitan evitar problemas de mantenimiento y de desempeño.

El biodiésel típico tiene un punto de ignición de 150°C y una densidad de 0.88 g/cm3.

Muestra de biodiesel

México y el Biodiesel

En México se tiene muy poca experiencia con el uso del biodiésel, dentro de los proyectos de biodiésel destaca el de la planta de biodiésel de Grupo Energéticos en Cadereyta, Nuevo León que produce este biocombustible a partir de aceites y grasas recicladas de la cafetería del Instituto Tecnológico de Monterrey, la producción de ésta planta es de 300 m3 al mes, aunque según su

directivo puede llegar a los 600 m3 al mes. Con esta producción se abastece de una mezcla B20 a un autobús de transporte de personal, así como a dos vehículos compactos propiedad del Instituto.Otro proyecto es el de la Universidad Vasconcelos de Oaxaca, en el que producen una mezcla B20 a partir de aceites vegetales de desecho, en la etapa demostrativa se tiene una producción de 3.6 m3 al mes de biodiésel el cual es consumido por un autobús propiedad de la Universidad.Según el estudio “Potenciales y Viabilidad del Uso de Bioetanol y Biodiésel para el Transporte en México”7 menciona que una alternativa para la introducción y empleo de biodiésel en México se puede basar en materias primas de bajo costo, como es el caso de los aceites y grasas recicladas. Y que a un mediano plazo se requerirán esquemas de incentivos para llegar a una meta de sustituir de entre el 2% al 5% del diésel de petróleo (año 2012), para lo cual se requieren entre otras cosas: el aumento significativo de los cultivos oleaginosos, la instalación de 10 plantas industriales con una capacidad de 100 000t/año o más de 140 plantas pequeñas con una capacidad de 5 000 t/año, así como inversiones de alrededor de $3,100 millones de pesos.

Legislación existente

El empleo de biodiésel como combustible en los vehículos automotores, así como el correspondiente que permita normar la calidad y su comercialización.Uno de los primeros pasos se dio recientemente con la aprobación de la Ley para el Desarrollo y Promoción de los Bioenergéticos* y que según sus desarrolladores, permitirá impulsar la agroindustria para la producción de etanol y otros biocombustibles como alternativa para contar con la autosuficiencia energética a través de fuentes renovables.Sin embargo, en ésta no se especifican claramente los mecanismosfinancieros y fiscales que se utilizarán para detonar y mantener elmercado del etanol. Asimismo en esta ley no se contempla la obtención de biodiésel a partir de grasas animales y desechos de aceites vegetales.Otro instrumento que está en discusión entre los legisladores es la Ley para el Aprovechamiento de las Fuentes Renovables de Energía*, en la cual se pretende cubrir un amplio abanico de diversas fuentes de energía renovables y su posible aplicación (electricidad, térmico, mecánicas, biocombustibles, etc.), de forma compatible con atribuciones de planeación energética del sector. Dentro de esta ley se propone un programa con metas de penetración de las energías renovables (incluyendo el etanol y el biodiésel para su uso en el transporte), compatible con un crecimiento de la oferta energética nacional.

Mercado de aplicación

México cuenta con un incipiente mercado de automóviles con motores diésel 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 diésel.Sin embargo, cabe mencionar que Europa –principal mercado del biodiésel, cuenta con un mercado muy amplio de automóviles diésel y actualmente algunos fabricantes como Volkswagen han anunciado que sus motores diésel

pueden operar con un B100, aunque otros más conservadores como Citroën y Peugeot indican que sus actuales motores pueden emplear hasta una mezcla B30. En el Reino Unido, los fabricantes de automóviles mantienen su garantía si no se excede en un 5% de biodiésel.Por su parte, Scania una de los fabricantes más importantes de Europa de vehículos para transporte de carga y pasajeros, indica a sus clientes que sus motores pueden emplear biodiésel hasta mezclas B5 sin problema alguno, por lo que se considera que este fabricante puede convertirse en un actor importante en el mercado mexicano de los biocombustibles.

Ventajas y desventajas del empleo del biodiésel

Ventajas

Se puede obtener a través de fuentes renovables, así como de aceites reciclados.

En México se pueden emplear varios tipos de cultivos oleaginosos para su obtención, la palma africana es la opción más rentable debido a que se cuenta con alrededor de 2.5 millones de hectáreas con buen potencial para su cultivo, localizadas en los estados de Chiapas, Campeche, Guerrero, Michoacán, Oaxaca, Quintana Roo,Tabasco y Veracruz.

El uso de biodiésel permite reducir emisiones contaminantes como es el caso del monóxido de carbono, hidrocarburos, así como partículas (en la medida en que se emplea una mezcla con mayor contenido de biodiésel, las emisiones de los contaminantes citados tienden a reducir considerablemente).

Tiene mayor lubricidad y por tanto permite alargar la vida del motor y reducir su ruido. (con una mezcla de 1% de biodiésel puede mejorar la lubricidad en un 30%).

Mayor poder disolvente, que hace que no se produzcan depósitos de carbón en los conductos internos del motor y por tanto permite mantener limpio el interior de este. Asimismo mantiene limpios los inyectores.

Desventajas

Las emisiones de óxidos de nitrógeno generalmente se incrementan debido a al incremento de presión y temperatura en la cámara de combustión.

La potencia del motor disminuye y el consumo de combustible se incrementa debido a que el poder calorífico de este bioenergético es menor que el del diésel de origen fósil. Sin embargo se considera que esto depende en mucho de la calidad del biodiésel que se emplea (Según un estudio realizado en Australia, se encontró que el consumo de combustible en un vehículo automotor que empleaba biodiésel era similar al de uno que empleaba diésel de origen fósil).

Al ser el biodiésel un mejor solvente ataca toda aquella pieza construida a partir de caucho o goma, por ejemplo las mangueras y juntas de motor.

No se puede almacenar por mucho tiempo, más de 21 días, debido a que se degrada.

El empleo de mezclas con más de 30% de biodiésel puede presentar problemas de solidificación en frío, lo que obstruiría el sistema de alimentación de combustible del motor.

Proceso de fabricación del Biodièsel

El biodiésel se obtiene a partir del proceso de la transesterificación el cual consiste en intercambiar el grupo alcoxi1 de un éster2 por otro alcohol. Estas reacciones son frecuentemente catalizadas mediante la adición de un ácido o una base.Dicho en otras palabras el proceso de transesterificación consiste en combinar, el aceite (normalmente aceite vegetal) con un alcohol ligero, normalmente metanol, y deja como residuo de valor añadido glicerina que puede ser aprovechada por la industria cosmética, entre otras.

(éster + alcohol <---> éster diferente + alcohol diferente)

Generalmente en la producción industrial del biodiésel se emplean grasas, cultivos oleaginosos, así como la grasa reciclada de los restaurantes.

Parámetros de calidad del aceiteAceite:Parámetros que pueden afectar producción o calidad del biodiesel:

Índice de acidez Índice de yodo Índice de peróxido Contenido de humedad e impurezas.

Índice de acidez (IA)Importancia:

Ácido graso libre + NaOH / KOH --- JabónEsta reacción interfiere con la producción de biodiesel.

Aceites con alto IA tienen bajo rendimiento en la producción de biodiesel si se utiliza NaOH ó KOH como catalizador.

Ideal: Aceites con IA < 5 mg KOH/g aceite (2.5%).

Índice de yodo (IV) Mide el grado de insaturación del aceite, es decir, el contenido de dobles

enlaces en la cadena de carbono.

Aceites no secantes: IV < 110. Grasas animales, aceite de oliva.Aceites semisecantes: IV = 110-135. Aceites comestibles: girasol, soja, etc.

Aceites secantes: IV > 135. Aceite de lino.

El “secado” de los aceites proviene de: Enlaces dobles que se rompen por el oxígeno del aire. Se forman peróxidos. En estos sitios se pueden empezar a unir diferentes cadenas, y el aceite

se polimeriza y convierte en un sólido parecido al plástico.

Importancia:A mayor IV, el aceite o grasa se solidifica a menores temperaturas. El biodiesel de este aceite tendrá un punto de congelamiento menor y se

podrá usar en climas fríos.A mayor IV, el aceite o grasa es menos estable a la oxidación. El biodiesel, sometido a las altas temperaturas del motor, se degradará

más rápidamente, formando depósitos sólidos que pueden afectar el motor

Consideraciones para el alcohol

Metanol Derivado del petróleo. Reacción más fácil y rápida de desarrollar. Puede utilizarse del 95% de pureza. Es altamente inflamable y muy toxico. Debe ser manejado con la

protección adecuada. El Ministerio de la producción lo está empezando a controlar.

Etanol Puede ser de origen renovable. Reacción mas lenta y difícil. Requiere un alto grado de pureza (99.5 %). No presenta ningún problema de toxicidad.

Consideraciones para el catalizador

Permite transesterificación en medio alcalino, rápida y eficiente con aceites refinados.

Si hay presencia de agua o de ácidos grasos libres, genera jabones. Hidróxido de sodio (NaOH) o sosa cáustica Hidróxido de potasio (KOH) o potasa cáustica Se debe almacenar fuera del contacto con aire o humedad. Es corrosivo.

PRODUCCIÒN DE BIODIÈSEL APARTIR DE ACEITE QUEMADO

Objetivo: Producción de biodièsel como producto combustible.

Introducción: NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-052-SEMARNAT-2005, QUE ESTABLECE LAS CARACTERÍSTICAS, EL PROCEDIMIENTO DE IDENTIFICACIÓN, CLASIFICACIÓN Y LOS LISTADOS DE LOS RESIDUOS PELIGROSOS.

Los residuos peligrosos, en cualquier estado físico, por sus características corrosivas, reactivas, explosivas, inflamables, tóxicas, y biológico-infecciosas, y por su forma de manejo pueden representar un riesgo para el equilibrio ecológico, el ambiente y la salud de la población en general, por lo que es necesario determinar los criterios, procedimientos, características y listados que los identifiquen.Los avances científicos y tecnológicos y la experiencia internacional sobre lacaracterización de los residuos peligrosos han permitido definir como constituyentestóxicos ambientales, agudos y crónicos a aquellas sustancias químicas que soncapaces de producir efectos adversos a la salud o al ambiente.

Características que definen a un residuo como peligroso7.1 El residuo es peligroso si presenta al menos una de las siguientes características,bajo las condiciones señaladas en los numerales 7.2 a 7.7 de esta Norma OficialMexicana:- Corrosividad- Reactividad- Explosividad-Toxicidad Ambiental- Inflamabilidad- Biológico-Infecciosa

Materiales 300 ml de etanol al 95% 4.5 gr de NaOH Un termómetro de 110 C 1 vaso de p.p de 500 ml 2 matraz Erlenmeyer de 1 lt 1 agitador

Procedimiento:

1. Hacer el pre tratamiento de 1.5 lt de aceite quemado.2. Poner a calentar el aceite de de 48 a 55  C3. Preparar el metoxido sódico (disolver 4.5 gr de NaOH en 300 ml

de etanol al 95%)4. Revolver el aceite con el metoxido, teniendo en agitación el

mismo de 30 a 60 minutos.5. Dejar reposar durante una hora6. Separar la capa oscura que se encuentra en el matraz (glicerol),

del biodiesel7. Agregar al bodisel la misma cantidad de agua de este, agitando

por 20 minutos

8. Repetir el paso anterior por triplicado, esto sirve para la eliminación de impurezas

9. Para quitar el exeso de agua, se calienta el frasco conteniendo el biodisel (Sin flama) de 40 a 50 C, durante de 1 a 2 horas, hasta que se evapore el agua y quede una solución cristalina