Uso de aceites de fritura de descarte para la elaboración de Biodiesel

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José Francisco Macías Ojeda
hace 6 años
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Laboratorio de Grasas y Aceites Departamento de Ciencia y Tecnología de los Alimentos Facultad de Química, Universidad de la República Montevideo, Uruguay.

1 Laboratorio de Grasas y Aceites Departamento de Ciencia y Tecnología de los Alimentos Facultad de Química, Universidad de la República Montevideo, Uruguay. TRANSESTERIFICACIÓN DE ACEITES DE FRITURA MEZCLADOS CON ACEITES REFINADOS PARA MEJORAR EL CONTENIDO DE ÉSTER DEL BIODIESEL Ignacio Vieitez, Nicolás Callejas, Bruno Irigaray, Iván Jachmanián y María A. Grompone, XV Congreso Latinoamericano y Exhibición sobre Grasas y Aceites. Santiago de Chile, de Agosto de Uso de aceites de fritura de descarte para la elaboración de Biodiesel Ventajas: materia prima económica actualmente constituye un residuo se trata de un material no apto para consumo humano la utilización de aceites usados implica una buena gestión y uso de residuos. Desventajas: Durante el proceso de fritura el aceite está sometido a condiciones que producen varios procesos de deterioro siendo los más importantes: hidróliticos (debido al contacto a alta temperatura con la humedad de los alimentos), oxidativos (por exposición al oxígeno del aire y a alta temperatura) y térmicos Como resultado de estos procesos se generan numerosos compuestos que se incorporan al aceite y cuya concentración se incrementa gradualmente con el tiempo. Alteración Variable Compuestos Oxidativa aire monómeros, dímeros y polímeros oxidados, compuestos volátiles Térmica temperatura dímeros y polímeros, monómeros cíclicos, compuestos oxidados, isómeros trans Hidrolítica humedad ácidos grasos libres, diglicéridos y monoglicéridos Nuevos compuestos formados durante el proceso de fritura: Los compuestos formados tienen mayor polaridad que los triglicéridos (Triglicéridos poliméricos, Triglicéridos diméricos Triglicéridos oxidados Diglicéridos, Ácidos grasos) DETERMINACIÓN DE COMPUESTOS POLARES (Método Oficial IUPAC) Legislación: Máximo 25% Diferencias de peso molecular entre los compuestos de alteración DETERMINACIÓN DE POLÍMEROS (Método Oficial IUPAC) Cromatografía de Exclusión Molecular de Alta Eficacia (HPSEC) Legislación: Máximo 10% ANTECEDENTES Caracterización de los aceites de fritura de descarte obtenidos en Uruguay. Estudio de la eficiencia del proceso convencional de transesterificación (catálisis química) en los aceites de fritura de descarte.

2 Materiales Porcentaje de ácidos grasos libres en los ADF 8 24 muestras de aceites de fritura de descarte (ADF) obtenidas en restaurantes, bares, supermercados, panaderías y locales de comidas rápidas al momento de su descarte. A cada muestra se le asignó una letra como código. Origen: aceite de arroz (RBO), aceite de girasol (SFO) y aceite de girasol de alto oleico (HO-SFO) K I G N M A Q L S B F T R Ñ V H U J O W P E D C % ACIDEZ Porcentaje de compuestos polares en los ADF Porcentaje de polímeros en los ADF % deberían haber sido descartadas L U N C K H A S I Q D P T G E R J M F Ñ V O B W 0 U C N L P D H K A E S T I Q J R G B O V F M Ñ W COMPUESTOS POLARES POLIMEROS Clasificación de los ADF Transesterificación % Acidez % de Polares % Polímeros Menos 2% 2 Menos 25% A Menos de 5% I de 2 a 5% 3 Más de 25% B De 5 a 10% II Más de 5% 4 Más de 10% III A los aceites refinados se les asignó el código 1 para cada parámetro El proceso de Transesterificación fue realizado con: ADF previamente acondicionados (filtrados, secados, centrifugados), Reacción en batch, relación molar metanol/aceite: 6:1, catalizador: 1.5% de KOH, temperatura: 65ºC, tiempo de reacción: 90 min.

3 Resultados Determinación del Contenido de éster (por GC con estándar interno) Muestra (origen) Categoría Contenido de éster (%) SFO, RBO, HO-SFO Refinados 97.6 K (SFO) 2AI 91,4 I (RBO) 2AI 89.0 N (RBO) 2AI 92,3 A (HO-SFO) 2AI 95,7 L (RBO) 2AI 91,6 G (SFO) 2BII 86,8 M (RBO) 2BII 84.0 Q (SFO) 2BII 83,9 E (RBO) 3BI 81,4 Ñ (RBO) 3BII 81,5 Observaciones ALTERNATIVAS PARA LA CONVERSIÓN A BIODIESEL A diferencia del Contenido de éster obtenido con los aceites refinados, con los ADF el Contenido de éster fue inferior a 96.5%. A mayor grado de deterioro de los ADF, menor Contenido de éster. Modificaciones al proceso convencional: - 2 pasos catálisis básica - Catálisis ácida + catálisis básica 2 pasos transesterificación (catálisis básica) 2 pasos transesterificación (catálisis acida + básica) , , ,2 93, ,5 Contenido de éster (%) ,3 91,6 91,4 92,7 89,0 91,8 86,8 88,8 84,7 84,0 87,9 89,3 Contenido de éster (%) ,6 84,0 85,1 87,9 91,2 84,9 82, , , A N L K I G M H E L M H E Reacción en 1 etapa Reacción en 2 etapas Catalisis Basica (1 etapa) Catalisis Acida + Basica

4 OBJETIVO Mezclas Aceite refinado/adf Estudiar la eficiencia del proceso convencional de transesterificación química de mezclas, en diferentes proporciones, de aceites de fritura de descarte (ADF) con aceites refinados y su efecto sobre el Contenido de Ester del producto. Los aceites de fritura de descarte N e I (ambos de arroz), se adicionaron en diferentes proporciones a un aceite de arroz refinado para determinar su incidencia. Acidez (%) Polares (%) Polímeros (%) ADF-I ADF-N MEZCLAS RBO ADF Contenido de éster en las mezclas RBO/ADF-I RBO/ADF-I 97.9% 89.0% 100% RBO 100% ADF Mezclas RBO-ADF-I Contenido de éster en las mezclas RBO/ADF-I Contenido de éster en las mezclas RBO/ADF-I RBO/ADF-I RBO/ADF-I 100% RBO RBO/ADF 99/1 RBO/ADF 95/5 RBO/ADF 90/10 100% ADF 100% RBO RBO/ADF 99/1 RBO/ADF 95/5 RBO/ADF 90/10 RBO/ADF 80/20 100% ADF Mezclas RBO-ADF-I Mezclas RBO-ADF-I

5 Acidez (%) Polares (%) Polímeros (%) ADF-I ADF-N Contenido de éster en las mezclas RBO/ADF-N RBO/ADF-N MEZCLAS RBO ADF % RBO RBO/ADF 99/1 RBO/ADF 95/5 RBO/ADF 90/10 RBO/ADF 80/20 Mezclas RBO-ADF-N Observaciones Mezclas Aceite refinado/adf La Acidez, y el contenido de compuestos polares y polímeros son determinantes en la eficiencia de la transesterificación. La adición de hasta un 10% de ADF a un aceite refinado permitiría superar el 96.5% de conversión requerido en las normativas. Aceites de fritura de descarte A (de girasol), Con bajo porcentaje de acidez y polares. Contenido de éster en las mezclas RBO/ADF-A Observaciones 100,0 97,5 RBO/ADF-A 95,0 92,5 90,0 87,5 La incorporación de ADF a aceites refinados es una alternativa válida para su conversión a biodiesel. Los parámetros de calidad del ADF al momento de descarte (acidez y compuestos polares) determinaran el máximo porcentaje admisible para estos en dicha mezcla. 85,0 100% SFO SFO/WFO 90/10 SFO/WFO 80/20 SFO/WFO 70/30 Mezclas RBO-ADF-A

6 Mezclas Aceite refinado/adf Contenido de éster en las mezclas RBO/ADF-M RBO/ADF-M Aceites de fritura de descarte M (de arroz), Con alto porcentaje de acidez y polares 1.3% acidez y 33% polares % RBO RBO/ADF 90/10 RBO/ADF 80/20 100% ADF Mezclas RBO-ADF-M Conclusiones Tanto los compuestos polares como la acidez son los principales parámetros determinantes de la eficiencia de la transesterificación por catálisis química de los ADF. Método convencional: el mayor contenido de éster obtenido a partir de un ADF fue de 95.7%. Conclusiones Adición hasta un 30% de ADF a un aceite refinado permitiría superar el 96.5% de conversión si el ADF tiene baja acidez y bajo contenido de compuestos polares. Si el ADF presenta un contenido de compuestos polares próximo al 25% o una acidez entre 1-2%, la adición hasta un 10% a un aceite refinado permitiría superar el 96.5% de conversión. Conclusiones Estos resultados demuestran que el mezclado en proporciones adecuadas permite una dilución de los productos de descomposición provenientes de los ADF, de manera de que el biodiesel alcance el mínimo contenido de éster exigido por las normativas. MUCHAS GRACIAS ivieitez@fq.edu.uy

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