PROYECTO BIOTECNOLGICO

INGENIERA QUMICA PETROLERA

PROYECTO BIOTECNOLGICO

POTENCIAL DE LA PALMA DE ACEITE (ELAEIS GUINEENSIS) EN LA PRODUCCION DE BIODIESEL

PRESENTAN: IZQUIERDO DE LA CRUZ BEATRIZ SANCHEZ FUENTES KATIA SEGURA PEREZ FREDDY ANTONIO

4TO. SEMESTRE GRUPO BMATUTINO

H. Crdenas Tabasco A 16 De Octubre De 2013.UNIVERSIDAD POPULAR DE LA CHONTALPA

I.- INTRODUCCIONDesde el descubrimiento del petrleo en 1859 aproximadamente, este ha sido la fuente de energa principal que el hombre ha utilizado para el sustento de las diferentes actividades del mismo.

Hoy en da esta fuente de energa esta acabndose, ya que es una energa no renovable y que al paso de los cientos de aos que ha venido utilizndose, ha degradado nuestros ecosistemas; derrames catastrficos en la tierra y cuerpos de agua, emisiones a la atmosfera, as como a la gran diversidad de plantas y animales; adems de la contaminacin por las emisiones de gases txicos a la atmosfera; e independencia a una sola fuente de energa que se va encareciendo con el transcurso del tiempo hasta llegar a la situacin que se vive actualmente.

Las crisis econmicas por la escasez de las reservas petrolferas que segn (British Petroleum Company, 2002) Desde el ao 1991 hasta el 2001 se observ una tendencia mundial creciente del consumo anual del petrleo en torno al 2%. Varios autores coinciden en que hacia el 2025 el precio del petrleo se har insostenible debido a que las reservas se calculan hasta el 2040.

A partir de la crisis petrolera de los aos setenta, dio comienzo a la bsqueda de nuevas alternativas energticas, cuyo fin fue reemplazar los recursos de origen fsil parcial o totalmente; y se incrementaron adems los controles estadsticos de la actividad petrolera en el mbito mundial, lo cual arroj informacin que tuvo en alerta a todas las naciones (Agudelo, 2001).

Estos combustibles alternativos que sustituyen a los combustibles fsiles son creados a partir de sustancias renovables, sea de productos de origen orgnico natural, por los que se les llama biocombustibles.

En este trabajo abordaremos el biocombustible extrado a partir de aceites vegetales conocidos como biodiesel. Este biocombustible se obtiene haciendo reaccionar un triglicrido de origen vegetal con un alcohol a travs de una reaccin qumica. Y se realiza con el fin de conocer que beneficios econmico-ambientales se encuentran al obtener mediante una planta, un biocombustible que sea sustentable. Con el fin de no depender de los combustibles fsiles que cada vez ms deterioran el medio ambiente y como consecuencia incrementan el efecto del calentamiento global.

II.- OBJETIVO GENERALMedir el potencial de la planta de aceite (elaeis guineensis) que tiene en la produccin de biodiesel, y observar que tan factible es esta planta para la produccin a grandes escalas de este biocombustible.

2.1.- OBJETIVOS ESPECIFICOS: Establecer una metodologa para la produccin de biodiesel a partir de la palma de aceite (elaeis guineensis).

Obtener aceite vegetal para la generacin de biocombustible a partir de la palma de aceite (elaeis guineensis).

Realizar pruebas de calidad al biocombustible obtenido para comprobar que es apto para su uso.

III. REVISION DE LITERATURA

3.1.- CARACTERSTICAS BIOLGICAS Y MORFOLGICAS DE LA PALMA DE ACEITE.La palma de aceite o palma africana es un cultivo oleaginoso, es una planta monocotilednea, incluida en el orden Palmales, familia Palmaceae, gnero Elaeis y especie E. guineensis Jac. (Purseglove, 1972).

La clasificacin de la palma de aceite en variedades se basa principalmente en la forma, color y composicin del fruto, y en la forma de la hoja.3.1.1.- FRUTOEl fruto es una drupa ovoide, de 3 a 5 cm de largo. Los estigmas persisten en su extremo, en forma de tres pequeos apndices arqueado (Molina,2005).En la Fig. 1a se observan las partes del fruto:(1) Estigma(2) Exocarpo(3) Mesocarpo o pulpa(4) Endocarpo o cuesco(5) Endospermo o almendra(6) Embrin

En la Fig. 1b se pueden distinguir algunas variedades dentro de los frutos de la palma de aceite como son:

(7) Dura. Su fruto tiene un endocarpo de ms de 2 mm de espesor. El mesocarpo o pulpa contiene fibras dispersas, y es generalmente delgado.(8) Pisfera. No tiene endocarpo. La almendra es desnuda. El mesocarpo no contiene fibras y ocupa gran porcin del fruto. Esta variedad produce pocos frutos en el racimo. Por eso se emplea slo para mejorar la variedad dura, mediante el cruzamiento.(9) Tnera. Es el hibrido del cruce entre Dura y Pisfera. Tiene un endocarpo delgado de menos de 2 mm de espesor. En el mesocarpo se encuentra un anillo con fibras.Fig. 1 Partes del fruto de la palma de aceite. a) Partes del fruto, b) Variedades en el fruto.(a)(b)

3.1.2.- MORFOLOGA DE LA PLANTALa palma de aceite es una planta de tallo no ramificado que puede alcanzar de 20 a 30 m de altura y, en condiciones naturales, puede tener una longevidad de hasta 200 aos. La palma de aceite es monoica. Produce flores de ambos sexos. La inflorescencia es un espdice formada por un pednculo y un raquis central ramificado. Antes de la abertura, la flor est cubierta por dos espatas (Molina, 2005).En la Fig.2 se muestra las caractersticas de esta planta, tanto de races como de tallos y hojas.

(10) Races de anclaje.(11) Races primarias.(12) Races secundarias.(13) Races terciarias.

Las races se originan del bulbo radical de la base del tronco. En su mayor parte son horizontales. Se concentran en los primeros 50 m del suelo. Slo las de anclaje se profundizan.(14) Tronco o estipe con un solo punto terminal de crecimiento con hojas jvenes, denominado palmito. Puede alcanzar hasta 30 m de longitud.(15) Hojas de 5 a 7 m de longitud, con 200 a 300 fololos en dos planos diferentes. El pecolo es de aproximadamente 1,50 m de largo y se ensancha en la base. La cara superior es plana y la inferior redondeada. Sus bordes son espinosos, con fibras. Las hojas permanecen adheridas al tronco por 12 aos o ms.(16) Inflorescencia con flores masculinas.(17) Inflorescencia con flores femeninas.Fig. 2 Morfologa de la palma de aceite.

3.1.3.- PROPIEDADES FISICOQUMICAS DEL FRUTOEn el Cuadro 1 se observa que aproximadamente la mitad de los cidos grasos son palmticos (saturados), lo que permite prever un bajo ndice de yodo, inferior al de los esteres de girasol o soya (con mayores concentraciones de enlaces dobles-insaturados-), lo que reduce su tendencia a la formacin de depsitos, aumenta su estabilidad y garantiza el cumplimiento de las normativas sobre biocombustibles mas severas. (Revista Facultad De Ingeniera N 24, Diciembre, 2001)Cuadro 1.- Propiedades fisicoqumicas y composicin de los cidos grasos del aceite crudo de palma.

PROPIEDADRANGOCOMPOSICION DE ACIDOS GRASOS COMO ESTERES METILICOSRANGO

DENSIDAD 60/25C0.868-0.876C12:0 LURICO< 0.4

VALOR DE SAPONIFICACION mgKOH/g ACEITE195-205C14:0 MIRSTICO0.5-2

INDICE DE YODO50-58C16:0 PALMTICO41-47

% MATERIA NO SAPONIFICABLEMAX. 1.0C16:1 PALMITOLEICO = a 4 dobles enlaces)% (m/m)1Contenido de metanol% (m/m)0.20Contenido en monoglicridos% (m/m)0.80Contenido en diglicridos% (m/m)0.20Contenido en triglicridos% (m/m)0.20Glicerol libre% (m/m)0.20Glicerol total% (m/m)0.25Metales del grupo I (Na + K)% (m/m)5.0Metales del grupo II (Ca + Mg)% (m/m)5.0Contenido de fosforo% (m/m)10.0

3.6.-PROCESOS METODOLGICOS PARA LA PRODUCCIN DE BIODIESELPara la elaboracin y produccin del biodiesel, existen procedimientos tanto qumicos como industriales apoyados por normas internacionales como: (ORORM C 1190) en Austria, Alemania (DIN V51606) y EE.UU. (ASTM D6751), que han establecido normas similares para el Biodiesel con especificaciones particulares (annimo, 2006). A continuacin los procesos mas importantes en la produccin de biodiesel.3.6.1.- PROCESOS QUIMICOS PARA LA PRODUCCIN DE BIODIESELExisten tres procesos que permiten, a partir de aceites vegetales, producir combustibles que se aproximen a las caractersticas y calidad del diesel de origen fsil.1.- Pirlisis.- consiste en una descomposicin trmica de la cual resulta una mezcla de alcanos, alquenos, alcaldienos, aromaticos y cidos carboxlicos, la cual es similar al gasleo derivado del petrleo.2.- Microemulsificacin.- con la adicin de alcoholes tales como el etanol o metanol, se forma una dispersin estable.3.- Transesterificacin.- es la reaccin ms importante y mas estudiada, dando como resultado los steres monoalqulicos que en la actualidad se conocen como biodiesel. Este proceso es en el cual se desarrolla la investigacin que se presenta.En el Cuadro 3 se presenta datos de las semillas y frutos que se usan comnmente para producir biodiesel. Cuadro 3.- Rendimiento de aceites vegetales.COSECHAL DE ACEITE / 100 kg DE SEMILLACoco57.00Ssamo50.00Girasol48.00Colza46.00Canola42.00Man41.50Colza37.00Palma (hueso)36.00Mostaza35.00Palma (fruto)20.00Soya18.50Jatropha15.00Semilla de algodn15.00Maz6.50

3.6.2.- PROCESOS INDUSTRIALES PARA LA PRODUCCIN DE BIODIESELEn el 1992 se inicio la produccin a escala industrial del biodiesel en Europa, y desde el ao de 1993 se empez a trabajar como una lnea de investigacin independiente en los procesos de transesterificacin cataltica de aceites vegetales con alcoholes de bajo peso molecular (metanol y etanol) para el desarrollo, optimizacin y escalado del proceso integrado de produccin de biodiesel (La Manna, 2006).En la actualidad existen diversos procesos industriales mediante los cuales se pueden obtener biodiesel, los mas importantes a continuacin (Gutierrez y Silva, 2009) :Proceso base-base.- Mediante el cual se utiliza como catalizador un hidrxido el cual puede ser de sodio o de potasio.

Proceso acido-base.- Este proceso consiste en hacer primero una esterificacin acida y luego seguir el proceso normal (base-base), se usa generalmente para aceites con alto ndice de acidez.

Procesos supercrticos.- En este proceso ya no es necesaria la presencia de catalizador, simplemente se hacen presiones elevadas en las que el aceite y el alcohol reaccionan sin necesidad de un agente externo co9mo el hidrxido acte en la reaccin.

Procesos enzimticos.- En la actualidad se estn investigando algunas enzimas que puedan servir como aceleradores de la reaccin aceite-alcohol. Este proceso no se usa en la actualidad debido a su alto costo. El cual impide que se produzca biodiesel en grandes cantidades.

IV.- MATERIALES Y METODOS4.1.- FLUJOGRAMA

Fig. 6.- Flujograma del proceso biotecnolgico del potencial de la palma de aceite para la generacin de biodiesel.

4.2.- MATERIALES Y REACTIVOSEn el Cuadro 4, se muestra la relacin de materiales y reactivos que se necesitan en el laboratorio para elaborar biodiesel a partir del aceite crudo de palma.Cuadro 4.- Materiales y ReactivosMATERIALESDESCRIPCIONCARACTERISTICASCapsula de porcelanaEmbudos de separacin 1000 mLEmbudo de vidrioEsptulaEtiquetasFrascos color mbar500 mLMagneto recubierto con teflnMatraz Erlenmeyer1000 mLPerilla de seguridadPinzas de sujecinMetlicasPipetaProbeta graduada1000 mLSoporte universalVarilla agitadora de vidrio macizoVaso de precipitado1000 mLVaso de precipitado250 mLREACTIVOSHidrxido de sodio (NaOH)Lentejuelas 97% de purezaMetanol (CH3OH)Aceite crudo de palmaAgua destilada

4.3.- DISEO DEL BIOENSAYOSe realizarn dos bioensayos para la elaboracin de biodiesel a partir de la palma de aceite.El primer bioensayo; (Cuadro 5) es para la produccin de aceite crudo de palma, como primer paso para obtener el biocombustible, se realizan cinco tratamientos para evaluar el potencial del fruto de palma de aceite en la produccin de aceite crudo.

Cuadro 5 .- Diseo experimental para la produccin de aceite crudo de palma.TRATAMIENTOCANTIDAD DE FRUTO (kg)VARIABLES EN EL PROCEDIMIENTO DE EXTRACCIONCANTIDAD DE ACEITE CRUDO (L-kg-1)1100Trituracin, 2025001003100020042500500550001000

Segundo bioensayo; (Cuadro 6), integrada por cinco tratamientos en donde el aceite crudo se hace reaccionar con el NaOH para la obtencin de biodiesel

Cuadro 6.- Diseo experimental para la produccin de biodiesel.TRAT.CANTIDAD DE ACEITE CRUDO (L-kg-1)CANTIDAD DE NaOH (g)METANOL(L)U.E1207041,2,32100350204,5,63200700407,8,94500175010010,11,1251000350020013,14,15

4.4. COLECTA DEL FRUTO DE LA PALMA (ETAPA 1)4.5. ESTABLECIMIENTO DEL BIOENSAYO (ETAPA 2)4.6. TRABAJO EN EL LABORATORIO (ETAPA 3)

BIBLIOGRAFIA

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Miguel Vargas Gonzlez, Dic 2007, Trabajo de investigacin; Biodiesel

J. Agudelo, et all. 2003, Biodiesel, una revisin del desempeo mecnico y ambiental. Ingeniera y desarrollo, Universidad del norte

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http://es.journeytoforever.org/biocombustibles/como-hacer-biodiesel.cgi#biodieselArticulo: Como hacer biodieselAutor: Keith AddisonConsulta: 20/04/2013

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http://biodiesel.com.ar/normas-y-estandares-del-biodieselnextfuel.comnormas para el biodiesel2006.