BIOCOMBUSTIBLES EXPERIENCIAS EN INVESTIGACIÓN

Transcripción

1 BIOCOMBUSTIBLES EXPERIENCIAS EN INVESTIGACIÓN ING. Qco. MARIO JOSÉ MÉRIDA MERÉ TALLER REGIONAL DE BIOCOMBUSTIBLES

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3 LABORATORIO DE INVESTIGACIÓN DE EXTRACTOS VEGETALES LIEXVE El Laboratorio de Investigación de Extractos Vegetales LIEXVE busca ser una herramienta de Investigación para la industrialización de productos así como ser un vínculo de la Universidad de San Carlos de Guatemala con la Industria y fomentar el aprovechamiento de recursos naturales y residuos agroindustriales, además persigue una vinculación con el sector empresarial con el objeto de trabajar en conjunto para mejorar y aumentar la eficiencia y productividad logrando enfrentar así mercados más competitivos.

4 BIODIESEL

5 PLANTA PILOTO DE PRODUCCIÓN DE BIODIESEL LABORATORIO DE INVESTIGACIÓN DE EXTRACTOS VEGETALES LIEXVE-

6 PRODUCCIÓN DE BIODIESEL A ESCALA PLANTA PILOTO A PARTIR DE ACEITE OBTENIDO COMO SUBPRODUCTO EN EL PROCESO DE PRODUCCIÓN DE HARINAS PROVENIENTES DEL APROVECHAMIENTO DE LOS DESECHOS DEL BENEFICIADO DEL POLLO La empresa Avícola Villalobos, S.A., con el fin de aprovechar al máximo los desechos del beneficiado del pollo realizan la producción de harinas, las cuales son empleadas para la formulación de concentrados para animales. En el proceso de fabricación de harinas se obtiene el aceite residual como subproducto, el cual es utilizado como combustible en las calderas de 800hp.

7 El biodiesel es un biocombustible líquido que se obtiene a partir de lípidos naturales como aceites vegetales o grasas animales, con o sin uso previo, mediante procesos industriales de esterificación y transesterificación, y que se aplica en la preparación de sustitutos parciales del diesel obtenido del petróleo. Se utilizan notaciones abreviadas según el porcentaje por volumen de biodiesel en la mezcla: B100 en caso de utilizar sólo biodiesel, u otras notaciones como B5, B15, B30 o B50, donde la numeración indica el porcentaje por volumen de biodiesel en la mezcla.

8 PRODUCCIÓN DE BIODIESEL El aceite residual de color pardo oscuro con un olor característico y a altas temperaturas se degrada, es un aceite combustible el cual es utilizado como combustible en las calderas de la empresa.

9 OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL Evaluar la producción de biodiesel a partir del aceite obtenido como subproducto en el proceso de fabricación de harinas provenientes de los desechos del beneficiado del pollo a escala planta piloto. OJETIVOS ESPECÍFICOS Caracterizar fisicoquímicamente el aceite obtenido como subproducto del beneficiado del pollo, identificado como FH5 en la producción de harinas en la empresa Avícola Villalobos, S.A. en Palín Escuintla, como combustible según Reglamento Técnico Centroamericano, RTCA :07. Evaluar la producción de biodiesel a partir de la reutilización del aceite obtenido como subproducto del beneficiado del pollo, en la empresa Avícola Villalobos S.A. Caracterizar fisicoquímicamente el biodiesel producido a partir del aceite del beneficiado de pollo, en la empresa Avícola Villalobos S.A., cumpliendo con el Reglamento Técnico Centroamericano, RTCA :07.

10 INGRESO DE LA MATERIA PRIMA PARA PRODUCCIÓN DE HARINAS

11 ACEITE RESIDUAL PROCEDENTE DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN DE HARINAS

12 TANQUES A PRESIÓN PARA PRODUCCIÓN DE HARINAS

13 RESULTADOS DETERMINACIÓN DEL % DE ÁCIDOS GRASOS LIBRES EN EL ACEITE RESIDUAL Aceite residual Muestra Peso de la muestra (g) Cantidad de etanol (ml) Cantidad de NaOH 0.25 N (ml) % Ácidos grasos libres 1 7, ,50 84,50 2 7, ,30 81,08 3 3, ,40 83,16 4 3, ,15 81,18 5 3, ,20 81,63 Promedio de % AGL 82,79 81,99

14 % de ácidos grasos libres % de ácidos grasos libres PORCENTAJE DE ÁCIDOS GRASOS LIBRES EN EL ACEITE vrs EL TIEMPO DE ESTERIFICACIÓN UTILIZANDO METANOL y = 65,908e-0,037x R² = 0, Tiempo de reacción (min) PORCENTAJE DE ÁCIDOS GRASOS LIBRES EN EL ACEITE vrs EL TIEMPO DE ESTERIFICACIÓN UTILIZANDO ETANOL y = 63,332e -0,021x R² = 0, Tiempo de reacción (min)

15 % de recuperación de biodiesel PORCENTAJE DE RENDIMIENTO DE BIODIESEL vrs TIEMPO DE REACCIÓN Tiempo de reacción (min) Metanol Etanol Tiempo (min) Aguas residuales de esterificación (L) Aguas residuales de lavado (L) Resumen Biodiesel obtenido (L) % de recuperación Aguas residuales de la producción (L) Metanol 90 26,90 9,00 16,00 80,00% 35,90 Etanol 90 25,60 9,30 18,50 92,50% 34,90

16 PERFIL DE ÁCIDOS GRASOS DETECTADOS PARA BIODIESEL PRODUCIDO CON METANOL No. Área Nombre 1 66,30% Éster metílico del ácido (Z)-9enooctadecanoico (ácido oleico) Composición química C 19 H 36 O 2 Imagen 2 27,20% 3 2,29% 4 1,11% 5 0,99% Éster metílico del ácido hexadecanoico (ácido palmítico) Éster metílico del ácido (Z)-8,-(Z)-11- dieno octadecanoico (ácido linoléico) Éster metílico del ácido tetradecanoato (ácido mirístico) Éster metílico (Z,Z,Z)-9,12,15-Trieno octadecanoico (ácido linoléico) C 17 H 34 O 2 C 19 H 34 O 2 C 15 H 30 O 2 C 19 H 32 O 2 6 0,12% Heptano o heptane C 7 H ,95% Otros ésteres metílicos

17 PERFIL DE ÁCIDOS GRASOS DETECTADOS PARA BIODIESEL PRODUCIDO CON ETANOL No. Área Nombre 1 65,82% Éster etílico (z)-9eno-octadecanoico (ácido oleico) Composición Química C 20 H 38 O 2 Imagen 2 24,74% 3 4,30% % Éster etílico del ácido exadecanoico (ácido palmítico) Éster metílico del ácido 10enooctadecanoico Éster etílico del ácido (Z,Z)-9,12- dienooctadecanoico (ácido linoléico) C 18 H 36 O 2 C 19 H 36 O 2 C 16 H 32 O % Otros ésteres etílicos % Otros hidrocarburos de cadena larga

18 CARACTERIZACIÓN FISICOQUÍMICA Descripción de análisis Punto de Inflamabilidad, C Método de análisis Aceite residual Esterificación con metanol Esterificación con etanol Reglamento Técnico Centro Americano ASTM D-93 > mín. Azufre, % masa ASTM D-129 0,06 0,05 0,09 15 máx. Corrosión en lámina de cobre, 3 horas a 50 C Poder calorífico superior, MJ/Kg Gravedad API, C, API Gravedad específica, C Viscosidad cinemática, 40 C, mm2/s ASTM D máx. ASTM D ,08 39,81 39,54 ASTM D ,00 27,80 28,40 Reportar ASTM D-287 0,9042 0,8883 0,8849 Reportar ASTM D ,00 6,80 7,20 1,9 6,5 Ceniza, % masa ASTM D-482 0,082 0,041 0,82 0,020 máx. Índice de cetano, calculado ASTM D Densidad, 15 C, Kg/m3 ASTM D Reportar Agua y eedimentos, % Volumen Destilación, 760 mm Hg con base a recuperado, C ASTM D ,00 <0,05 <0,05 0,05 máx. ASTM D Volumen % Punto Inicial Recuperado C 202 Volumen % Recuperado C Punto Inicial Punto Final 372 Punto Final máx.

19 PRODUCCIÓN DE BIODIESEL A ESCALA LABORATORIO

20 PROCESO A)ESTERIFICACIÓN B)NEUTRALIZACIÓN C)LAVADO

21 PRODUCCIÓN DE BIODIESEL A ESCALA PLANTA PILOTO

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23 OTROS PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN EVALUACIÓN FISICOQUÍMICA DEL ACEITE RESIDUAL PROCEDENTE DE FRITURAS PARA SU UTILIZACIÓN EN LA PRODUCCIÓN DE BIODIESEL El aceite residual se obtuvo de la industria de alimentos FRISA. Cada semana se retiran 3 toneles de 50 galones c/u, Haciendo un total de semanal de 567 litros

24 EVALUACIÓN DEL TRATAMIENTO DE REFINO DE BIODIESEL, PARA LA REMOCIÓN DE GLICERINA LIBRE Y TOTAL, EN FUNCIÓN DEL TIEMPO DE CONTACTO, MEDIANTE EL USO DE TRES DIFERENTES ADSORBENTES COMERCIALES A ESCALA LABORATORIO Se determinó que el adsorbente mineral talco a 4 %, porcentaje masa-masa a 800 rpm fue el mineral más eficiente en la remoción de glicerina libre y total con un porcentaje de remoción de 0.14 %. BIODIESEL ADSORBENTE CENTRIFUGACIÓN, MDICIÓN IR

25 ESTANDARIZACIÓN DEL PROCESO DE SEPARACIÓN Y FUSION DE LA GRASA INCORPORADA AL AFLUENTE PROVENIENTE DEL PROCESO DE BENEFICIADO DE AVES, EN LOS RASTROS DE AVICOLA VILLALOBOS, PARA SU POSTERIOR USO COMO COMBUSTIBLE ALTERNO El proceso de separación de la grasa y fundirla es utilizada como combustible alterno, en Avícola Villalobos, actualmente es un proceso empírico el cual no es monitoreado, razón por la cual los índices de producción son inestables. La importancia de este estudio radica en que a medida que este proceso se torne más eficiente, los índices de contaminación ambiental se podrán mantener dentro de los estándares permitidos por la reglamentación ambiental que actualmente rige en nuestro país. La estandarización del proceso de separación de la grasa para su fusión como aceite, se está realizando a partir de la mezcla de agua y grasa que se obtiene en las trampas de grasa, de las aguas residuales, de los rastro de aves de Avícola Villalobos S.A.

26 BIOETANOL

27 ESTUDIO DEL REFINAMIENTO DEL ACEITE DE FUSEL PROVENIENTE DE UNA INDUSTRIA FERMENTATIVA MEDIANTE EL ENRIQUECIMIENTO DEL CONTENIDO DE ALCOHOL ISOAMÍLICO A TRAVÉS DE LA TÉCNICA DE ROTAEVAPORACIÓN UTILIZANDO DIFERENTES PRESIONES DE VACÍO A 60 C Ing. César Alfonso García Guerra El aceite de fusel también llamado alcohol de fusel está formado por alcoholes de orden superior (es decir, alcoholes con más de dos átomos de carbono), formado por fermentación y presente en sidra, aguamiel, cerveza y vino. Los pentanoles o alcoholes amílicos son compuestos orgánicos incoloros con la fórmula C 5 H 11 OH, estos compuestos son conocido por tener ocho estructuras moleculares diferentes. Posee una densidad de 0,8247 g/cm 3 (a 0 C) y tiene un punto de ebullición de 131,6 C, es poco soluble en agua, pero es más soluble en solventes orgánicos. Posee un característico olor fuerte y un sabor muy ardiente al paladar.

28 ROTAEVAPORADOR MARCA BUCHI, LABORATORIO DE INVESTIGACIÓN DE EXTRACTOS VEGETALES LIEXVE-

29 PLANTA PILOTO LABORATORIO DE INVESTIGACIÓN DE EXTRACTOS VEGETALES LIEXVE-

30 PLANTA PILOTO LABORATORIO DE INVESTIGACIÓN DE EXTRACTOS VEGETALES LIEXVE-

31 RESUMEN ALCOHOL ISOAMÍLICO Cromatógrafo marca AGILENT del Ingenio Pantaleón Se realizó la evaluación a escala laboratorio para el refinamiento de aceite de fusel por medio de rotaevaporación a diferentes presiones de vacío. La finalidad fue concentrar y recuperar por destilación el congenérico denominado alcohol isoamílico

32 OBJETIVO Determinar la presión de vacío óptima que permita concentrar o destilar la mayor cantidad de alcohol isoamílico proveniente del aceite de fusel mediante técnicas de rotaevaporación a nivel laboratorio. GRÁFICO Distribución promedio de alcoholes congenéricos y etanol presente en la mezcla de cabeza a diferentes presiones de vacío aplicado. Máxima concentración de alcohol isoamílico a 175 mbar

33 RESULTADOS GRÁFICO Concentración de alcohol isoamílico obtenido en la cabeza y cola rotaevaporadas a diferentes presiones de vacío para tres muestras analizadas a 60 C GRÁFICO Análisis estadístico de congenéricos recolectado en cabeza y cola de la destilación a diferentes presiones de vacío

34 CONCLUSIONES Si es posible rotaevaporar aceite de fusel, para la concentración efectiva de etanol y recuperación selectiva de congenéricos como el alcohol isoamílico. El contenido de alcohol isoamílico presente en la fracción destilada-cabeza- es la mas alta obtenida entre los congenéricos destilados a 175 mbar y 60 C. RECOMENDACIONES Redestilar la cabeza de destilación obtenida a 175 mbar para concentrar el alcohol isoamílico. Utilizar el alcohol isoamílico obtenido a 175 mbar para la esterificación del mismo con ácidos carboxílicos C2 a C4.

35 GRACIAS POR SU ATENCIÓN ING. Qco. MARIO JOSÉ MÉRIDA MERÉ COORDINADOR LABORATORIO DE INVESTIGACIÓN DE EXTRACTOS VEGETALES LIEXVE- SECCIÓN QUÍMICA INDUSTRIAL CENTRO DE INVESTIGACIONES DE INGENIERÍA/USAC Teléfono: ,