Caracterización de biodiesel a par2r de su perfil de ácidos grasos

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1 Caracterización de biodiesel a par2r de su perfil de ácidos grasos Jaime Armendáriz Velázquez Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Universidad Autónoma de Nuevo León Laboratorios de Inves2gación e Innovación en Tecnología Energé2ca Área de Ciencia de los Combus2bles 13 de Noviembre de 2017

2 Contenido Introducción Obtención de la Materia Prima y proceso de Transesterificación. Análisis de calidad de las materias primas: Perfiles de ácidos Grasos. Propiedades Químicas, Físicas y Termodinámicas del biodiesel resultante 2

3 Introducción Materia Prima del Biodiesel: Aceites Vegetales Compuestas principalmente por tres diferentes ácidos grasos: Saturados Mono insaturados Poliinsaturados Todos los Ácidos Grasos de los aceites vegetales se encuentran en modo Cis 3

4 Obtención de la Materia Prima Producción de Biodiesel de Primera Generación. Primer Paso: Producción de la Materia Prima. 4

5 Obtención de la Materia Prima Purificación del Aceite Crudo Desgomado: H2PO4 (10% v/v) Neutralizado: KOH Clarificado: Tierras Diatomeas (mix, 5%)- Carbón Ac[vado (1%) 5

6 Transesterificación 6

7 Análisis de Calidad de las Materias Primas Contenido de me[l ésteres (EN 14103). El contenido de me[l ésteres (% FAME) se mide usando cromatogra_a de gases (CG) con una columna de composición polar como fase estacionaria. Los me[l ésteres se separan de acuerdo a la longitud de sus cadenas (can[dad de C) y el número de dobles enlaces. La norma estandarizada EN considera los ésteres contenidos entre el miristato (C14:0) y el me[l éster del ácido nervónico (C24:1). 7

8 Análisis de Calidad de las Materias Primas Se u[liza me[l heptadecanoato (99.5% de pureza) como patrón interno. Un biodiesel de calidad debe tener mínimo un contenido de me[lésteres del 96.5% p/p cuando es puro. Un bajo contenido de me[lésteres indica unas condiciones de reacción no apropiadas, o la presencia de contaminantes tales como alcohol residual, glicéridos, glicerol, metales o componentes menores como tocoferoles, fosfolípidos, esteril glucósidos (fitoesteroles), clorofilas, grasas solubles, vitaminas e hidrocarburos (alcanos, escualenos, carotenos e hidrocarburos policíclicos policarbonados) 8

9 Análisis de Calidad de las Materias Primas De igual manera, también es posible determinar el contenido de ácido linolénico (C18:3). Este ácido insaturado está limitado por las especificaciones hasta un máximo de 12% p/p debido a que causa baja estabilidad oxida[va y depósitos en el motor. De igual manera, sólo admite un máximo de me[lésteres poliinsaturados ( 4 dobles enlaces) de 1.0% p/p. Las normas ASTM no [enen una especificación equivalente. 9

10 Análisis de Calidad de las Materias Primas 10

11 Análisis de Calidad de las Materias Primas 11

12 Análisis de Calidad de las Materias Primas 12

13 Densidad ρ15 = de+950(o 2) /1.307+c Donde: c: Número de Átomos de Carbono del Ácido. de: Número de Dobles enlaces del Ácido. O: Número de Átomos de Oxigeno del Ácido. Parámetro importante debido a que determina en en gran medida el comportamiento del biocombus[ble. 13

14 Densidad 14

15 Índice de Yodo IY= 3 PM I 2 de/ PM Aceite Donde: 3 PM I 2 : Peso Molecular del I 2 ( g/mol ). PM Aceite : Peso Molecular del Aceite. de : Dobles enlaces presentes. Parámetro importante, relacionado con la vida de anaquel del biocombus[ble; su estabilidad hidrolí[ca y oxida[va. 15

16 Índice de Yodo RICINO CARTAMO SOYA CANOLA MAIZ Indice de Yodo (g I2/100 g de aceite) 16

17 Numero de Cetano NC=A+(B+C.de+D. de 2 )c+e. c 2 { A= (m 1) B= (m 1) C= (m 1) D= (m 1) E= Donde: c: Numero de átomos de carbono del ácido. de: Numero de dobles enlaces del ácido. m: Numero de carbonos del alcohol empleado en la transesterificación El número de cetano es un parámetro importante que mide la calidad de la ignición del combus[ble, midiendo el [empo de retraso ([empo transcurrido entre la inyección del combus[ble y el comienzo de la combus[ón) 17

18 Numero de Cetano 18

19 Dosado Estequiométrico F e = m f / m a e = PM f / PM a. n f / n a e = PM f / PM a. X O 2 /c+ h/4 + o/2 Donde: PM a : Peso Molecular del aire seco, PM a = kg/ kmol X O 2 : Fracción molar de O 2 en el aire, X O 2 = Es importante el cálculo del Dosado Estequiométrico debido a que muestra la relación entre biodiesel y aire necesarios para que el proceso de combus[ón pueda llevarse a cabo. 19

20 Contenido 12.6 DOSADO ESTEQUIOMETRICO (KGA/KGF) Maiz Canola Soya Cartamo Ricino

21 Caracterización de biodiesel a par2r de su perfil de ácidos grasos Jaime Armendáriz Velázquez Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Universidad Autónoma de Nuevo León Laboratorios de Inves2gación e Innovación en Tecnología Energé2ca Área de Ciencia de los Combus2bles 13 de Noviembre de 2017