UTILIZACIÓN DE ACEITES VEGETALES USADOS PARA LA OBTENCIÓN DE BIODIESEL
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- María del Carmen Cáceres Iglesias
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1 UTILIZACIÓN DE ACEITES VEGETALES USADOS PARA LA OBTENCIÓN DE BIODIESEL Mercedes Martínez Rodríguez Universidad Complutense de Madrid
2 COMBUSTIBLES PRODUCTOS ORGANICOS POLÍMEROS RECURSOS VEGETALES RENOVABLES - Crisis energéticas - Incidencia económica - Preocupación medioambiental - Superproducción agrícola - Sustitución total o parcial - Reformulaciones - Modificación motores actuales - Diseño de motores nuevos
3 MADERA PAJA DE CEREALES Y OLEAGINOSAS Gasificación de celulosa y lignina METANOL Reacción con isobuteno Reacción con isopenteno MTBE TAME 15 % máx. en gasolina 15 % máx. en gasolina 85 % máx. en gasolina MOTORES OTTO SIN MODIFICACIONES CEREALES PATATAS Hidrólisis y fermentación del almidón CAÑA DE AZÚCAR REMOLACHA Fermentación de azúcar ETANOL Reacción con isobuteno ETBE 20 % máx. en gasolina 20 % máx en gasolina MOTORES OTTO SIN MODIFICACIONES SEMILLAS Y FRUTOS OLEAGINOSOS Extracción ACEITES VEGETALES Utilización directa Cualquier % en gasóleo MOTORES DIESEL DE INYECCIÓN INDIRECTA O MODIFICADOS ANIMALES Extracción Transesterificación con metanol/etanol GRASAS ANIMALES ÉSTERES METÍLICOS O ETÍLICOS Utilización directa Cualquier % en gasóleo CALEFACCIONES MOTORES DIESEL SIN MODIFICACIONES
4 Definición de Biodiesel Ésteres monoalquílicos de ácidos grasos de cadena larga derivados de lípidos renovables tales como aceites vegetales y que se emplea en los motores de ignición de compresión (motores diesel) o en calderas de calefacción (Definición de American Standards for Testing and Materials) Esta definición incluye, además de los ésteres metílicos o etílicos, otros ésteres de monoalcoholes como los ésteres isopropílicos, butílicos etc.
5 Especificaciones del Biodiesel (Unión Europea) PROPIEDAD UNIDAD ESPECIFICACIONES MÉTODO PROPIEDADES COMO COMBUSTIBLE Densidad a 15ºC g/cm 3 0,86-0,90 EN ISO 3675 EN ISO Viscosidad Cinemática 40 ºC mm 2 /s 3,5-5,0 EN ISO 3104 Punto de Inflamación ºC >101 ISO/CD 3679 Punto de Obstrucción del Filtro ºC verano máx. 0 Frío (POFF) ºC invierno máx. <-15 DIN EN 116 Azufre mg/kg máx. 10 Residuo Carbonoso Conradson (10 % residuo destilación) % p/p máx. 0,30 EN ISO Índice de Cetano - mín. 51 EN ISO 5165 Contenido en Cenizas % p/p máx. 0,02 ISO 3987 Contenido en Agua mg/kg máx. 500 EN ISO Partículas Sólidas g/m 3 máx. 20 DIN Corrosión al Cobre (3h/50 ºC) - máx. 1 EN ISO 2160 Estabilidad a la Oxidación (110 ºC) horas 6 pr EN PROPIEDADES COMO ÉSTER Índice de Acidez mg KOH/g máx. 0,5 pr EN Contenido en Metanol % p/p máx. 0,2 pr EN Contenido en Monoglicéridos % p/p máx. 0,8 pr EN Contenido en Diglicéridos % p/p máx. 0,2 pr EN Contenido en Triglicéridos % p/p máx. 0,2 pr EN Glicerina ligada % p/p máx. 0,2 CÁLCULO Glicerina libre % p/p máx. 0,02 pr EN pr EN Glicerina total % p/p máx. 0,25 pr EN Índice de yodo - máx. 120 pr EN Metales Alcalinos (Na + K) mg/kg máx. 5 pr EN pr EN Fósforo mg/kg máx. 10 pr EN 14107
6 CO 2 Fotosíntesis Combustión Transformación aceite biodiesel
7 Ventajas de los Biocombustibles Alternativa a los combustibles derivados del petróleo. Energía renovable. Reducción de la importación de crudos. Combustible no tóxico y biodegradable. Reducción de las emisiones contaminantes. Disminución del efecto invernadero. Niveles de ingresos y empleo en el medio rural. Utilización de los excedentes de producción agrícola. Utilización de residuos orgánicos.
8 PROCESO DE PRODUCCIÓN DE BIODIESEL ANÁLISIS DE LAS MATERIAS PRIMAS ANÁLISIS DEL PROCESO INTEGRADO ANÁLISIS DE LOS CATALIZADORES ANÁLISIS DE LOS PROCESOS VALORIZACIÓN DE LA GLICERINA
9 Reacción Química O R C O O CH 2 O CH OH 2 R C O O CH + 3CH OH 3 3R C O CH 3 + CHOH R C O CH 2 CH OH Kg 11 Kg 100 Kg 11 Kg
10 Metanol Etanol 2-Propanol Homogéneo Heterogéneo Indice de Saponificación Índice de Acidez ALCOHOLES CATALIZADORES RENDIMIENTO MATERIAS PRIMAS PROCESO BIODIESEL BIODIESEL ACEITES VEGETALES CONDICIONES EXPERIMENTALES ÉSTERES ESTÁNDAR Aceites Vegetales de semillas Ac. Vegetales de final de campaña Aceites Modificados genéticamente Aceites Vegetales Alternativos Aceites Fritos Usados Temperatura Relación Molar Concentración Catalizador Presión Agitación Acidez Contenido en Metanol Gliceridos Glicerina Libre Índice de Yodo Contenido en Fósforo
11 ACEITES VEGETALES DE SEMILLAS Aceite de Girasol Crudo Aceite de Girasol Winterizado Aceite de Girasol Decolorado Aceite de Girasol Neutralizado y Seco Aceite degirasol Refinado Aceite de Colza Crudo Aceite de Colza Refinado ACEITES VEGETALES ALTERNATIVOS Brassica Carinata Estándar Brassica Carinata (Bajo y Alto Erúcico) ACEITES ACEITES VEGETALES DE FINAL DE CAMPAÑA Aceite de oliva crudo ACEITES MODIFICADOS GENETICAMENTE Aceite de Girasol Alto Oleico ACEITES DE FRITURA
12 Proceso BIODIESEL UCM-IDAE RECUPERACIÓN ALCOHOL BIODIESEL PURIFICADO - Metanol/Etanol ALCOHOL PURIFICACIÓN MATERIAS PRIMAS TRANSESTE- RIFICACIÓN BIODIESEL SEPARACION BIODIESEL - Catalizador GLICERINA - Aceites fritos - Aceite de girasol - Brassica carinata GLICERINA ACONDICIONAMIENTO Acidos Grasos GLICERINA (82%) Fosfato Potásico
13 Balance de Materia Proceso UCM-IDAE (de Aceite de Fritura) MP FASE ESTER 2 PURIFICACIÓN 4 Biodiesel 1 5 REACCION REACCION Agua lavado Aceite de Fritura MeOH KOH FASE GLICERINA 3 ACONDICIONAMIENTO 6 7 Glicerina Ac. Grasos Fosfatos Disolución H 3 PO 4 CORRIENTE Aceite Fritura (kg) Metanol (kg) trazas 1.50 KOH (kg) Biodiesel (kg) < 0.01 Glicerina (kg) Acidos grasos (kg) Aceites (kg) Jabón (kg) < 0.01 Agua (kg) 0.01 trazas Fosfatos (kg) 0.65 Disolución de ácido fosfórico 0.50 TOTAL
14 Sectores Socioeconómicos Beneficiados Agrícola: Siembra y recogida. Industrias Aceiteras: Producción de aceite. Ganadero e Industrias de Producción de Grasas Animales: Producción de grasa animal. Hostelero: Salida a la producción de residuos compuestos por aceites y grasas. Industria Química: Transesterificación. Empresas Petroleras: Mezclado con gasóleo y distribución del Biodiesel. Cooperativas Agrícolas: Uso de Biodiesel en tractores y maquinaria agrícola. Administraciones Locales y Autonómicas: Flotas de autobuses, taxis, calefacciones, etc.
15 Biodiesel. Tendencias en España Semilla alternativas locales y más rentables: Brassica carinata, Sinapis alba, Camelina sativa etc. Aceites de fritura usados. Desarrollo de nuevos catalizadores para el proceso. Transesterificación con etanol obtenido a partir de biomasa. Desarrollo de especificaciones que garanticen la calidad del biodiesel. Utilización de biodiesel en medio ambientes sensibles: zonas marinas, lagos, parques nacionales, grandes ciudades etc. Optimación de los procesos. Valorización de la glicerina.
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17 Proyecto BIODIESEL Componentes del Grupo de Investigación DIRECTORES: Dr. José Aracil Mira Dra. Mercedes Martínez Rodríguez PLANTILLA U.C.M. Dr. L. Fernando Bautista Yolanda Díaz Dr. Tomás García Dra. Mª Isabel Guijarro Elena Salcedo BECARIOS Dr. Abderrahim Bouaid Dr. Daniel García Dr. Roberto Soriano Dra. Gemma Vicente PROY. INVESTIGACIÓN Mª Carmen Alonso Irene Belinchón Mª Pilar Bravo Mª Camino Cañete Cristina Castro María Conde Ana Belén Gómez María Oñez Martín Raquel Velasco
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