Producción de biodiesel y su evaluación en vehículo experimental Proyecto USDA-UVG FFP10 (40210) Centro de Procesos Industriales CPI Octubre 2013 Ing. Gamaliel Zambrano
Investigadores Ing. Gamaliel Zambrano R., Investigador 1 Ing. José Andrés Hernández G., Investigador 2 Ing. Danilo Mirón P., Investigador 3 Ing. Cristián Rossi S., Asistente Técnico
Objetivos Producción de biodiésel de diferentes fuentes de aceite, incluyendo sorgo dulce. Monitoreo del rendimiento de un vehículo movido con biodiésel en la mezcla de combustible.
Objetivo No. 1: Producción de biodiesel de diferentes fuentes de aceite, incluyendo sorgo dulce Biodiesel: Combustible producido a partir de la reacción de trans-esterificación de aceites y grasas, usando un alcohol y una base fuerte como catalizador. Se produce glicerina como subproducto.
Extracción y obtención de aceites Jatropha curcas (piñón) Aceite obtenido: 12.75% en promedio Palma Africana Aceite obtenido: 30.0% en promedio
Extracción y obtención de aceites Macadamia 71.0% en promedio, base nuez Hule 38.9% en base a semilla
Extracción y obtención de aceites Aceite quemado Sorgo dulce 2% de aceite
Métodos de Extracción Extracción de aceite por medio de: Solventes orgánicos: hexano, éter, etc.
Métodos de Extracción Por medio mecánico: cocción y presión Por combinación de los anteriores Nota: Todos los aceites y grasas deben ser filtrados y decantados para remover las partículas sólidas y sedimentos presentes
Análisis del aceite Para la determinación de la calidad del aceite obtenido se realizan pruebas de: Humedad por peso Acidez Viscosidad Densidad Derivatización/cromatografía
Producción de Biodiésel Preparación del aceite o grasa Transesterificación con catálisis ácida o alcalina Separación de fases y sedimentación Lavado Secado Caracterización
Producción de Biodiésel
Planta Piloto
Balance de materiales para la producción de Biodiésel Base: 100 kg de aceite 100 kg aceite 5.93 kg CH3OH 46.371 kg agua lavado 18.421 kg CH3OH 19.189 kg Metox 91.570 kg Bio crudo 89.372 kg 97.6 % Bio puro 96.00 % CH3OH 2.4 % Impureza Biodiesel puro 0.768 kg NaOH Tanque de 4.00 % NaOH Metóxido Tanque Reactor Tanque de Lavado 14.166 kg vapor 10.180 kg vapor Tanque de Almacenamiento de Biodisel 10.180 kg 14.166 kg condensado condensado 21.689 kg Glicerol crudo 96 % Glicerol 4 % Metanol 48.569 kg agua desecho 96 % agua 305.606 kg agua fría 4 % interfase Biodiésel 0.8679 kg Condensador Vapor de CH3OH Tanque de Glicerina 305.606 kg agua caliente 5.239 kg vapor 5.239 kg condensado 0.8679 kg CH3OH 20.821 kg Glicerol
Calidad del Biodiésel Viscosidad (determinación de capacidad de flujo y propiedades cinemáticas) Densidad Número ácido Análisis 327 Agua y sedimentos por centrifugación Potencial ácido (ph) Combustión Cromatografía
Objetivo No. 2: Monitoreo del rendimiento de un vehículo movido Vehículo: con Biodiésel en la mezcla de combustible Características: Pick-Up, doble cabina, 4X4, turbo diésel. Recorrido: 64,000 km desde el inicio de la evaluación Servicio/apoyo: Taller representante de la marca. Unopetrol para evaluación de aceite de motor.
Se inició con 5% de Biodiésel Terminó en 100% de Biodiésel Inicio 0 kilómetros Actualmente, 64,000 kilómetros con Biodiésel al 100% Ningún problema reportado por el taller
Vehículo
Emisiones 3000 rpm 1000 900 800 700 600 500 400 promedio CO promedio NO promedio NO2 promedio Nox promedio Nox 300 200 100 0 B10 B15 B20 B25 B30 B35 B40 B45 B50 B60 B70 B80 B90 B100
Reducción 3000 rpm (80km/h) Se redujo a una tercera parte la emisión de CO Como las investigaciones indican el Nox incrementa
Emisiones 750 rpm 700 600 500 400 300 promedio CO promedio NO promedio NO2 promedio Nox promedio Nox 200 100 0 B10 B15 B20 B25 B30 B35 B40 B45 B50 B60 B70 B80 B90 B100
Reducción 750 rpm Se redujo a casi una tercera parte la emisión de CO Como las investigaciones indican el Nox incrementa
Servicios de Agencia
Ventajas del Biodiésel Combustión más limpia Emisiones de gases efecto invernadero bajas Lubricidad para el motor Aceite reciclado (ayuda a prevenir la contaminación de recursos hídricos) Los motores diesel no necesitan modificaciones Se puede utilizar en mezclas con combustibles fósiles
Desventajas En zonas donde las temperaturas son muy bajas el biodiesel tiende a congelarse Uso de Metanol El biodiésel descompone el hule o caucho natural, por lo que es necesario sustituir éste por elastómeros sintéticos en caso de utilizar mezclas con alto contenido del mismo.
CONTACTO MSc. Ing. Gamaliel Zambrano Director Centro Procesos Industriales CPI-, Instituto de Investigaciones Universidad del Valle de Guatemala zambrano@uvg.edu.gt Oficina E-110