III RESULTADOS Y DISCUSIÓN

1 III RESULTADOS Y DISCUSIÓN 3.1 Caracterización del Aceite Crudo de Jojoba y Cártamo La caracterización fisicoquímica del aceite de cártamo mostró que el aceite utilizado en el presente estudio, está dentro de los valores recomendados en la bibliografía (Smith, J. R, 1996), para el valor de humedad y color. Sin embargo presentó valores altos de ácidos grasos libres y peróxidos, esto se puede deber a que el aceite crudo de cártamo no fue almacenado de manera correcta después del proceso de extracción del aceite (Tabla 3). En el caso del aceite de jojoba, por ser un aceite de estabilidad mayor, este aceite cumplió con las características fisicoquímicas que recomienda la bibliografía (Spencer and List 1998). La cantidad de ácidos grasos libres expresados como porcentaje de ácido oleico, es una de las características que mejor define la calidad del producto, ya que nos indica una alteración debida al proceso tecnológico o como consecuencia de la actividad hidrolítica. Los ácidos grasos libres reaccionan con el catalizador formando jabón (García y col., 2006). Además, los valores altos de acidez provocan corrosión en diversas partes del motor y aumento de la velocidad de la degradación del biodiesel (Sulaiman, 2007). 3.2 Análisis del Perfil de Ácidos Grasos y Metilésteres del Aceite Crudo de Jojoba y Cártamo Para la determinación del perfil de ácidos grasos se requiere de utilizar cromatografía de gases y un tratamiento previo de la muestra de aceite, el cual consiste en dos pasos. El primero en la hidrólisis del triacilglicérido a los ácidos grasos libres correspondientes. En el segundo paso se transforman estos ácidos grasos en su correspondiente metiléster de acuerdo a la metodología ya descrita. Solo como metilésteres los ácidos grasos podrán pasar al cromatógrafo de gases para su análisis, debido a que como metiléster se podrán volatilizar y 34

2 así pasar por la columna del cromatógrafo. Los resultados obtenidos por cromatografía de gases, del perfil de ácidos grasos del aceite crudo de cártamo linoleico se muestran en la (Tabla 4), los cuales concuerdan con los valores reportados por Smith (2006). Para comprobar si la reacción de transesterificación de los aceites de jojoba y cártamo se había realizado, se utilizó cromatografía de gases, realizando la inyección directa de los metilésteres obtenidos de la reacción de transesterificación para obtener biodiesel. Después de inyectar el biodiesel de jojoba y cártamo al cromatógrafo de gases se comprobó que la reacción de transesterificación se llevó a cabo y que el biodiesel de jojoba y de cártamo mostraron una composición similar al aceite correspondiente (Tabla 4 y 5). En la (Figura 8, 9, 10, 11) se muestran los cromatogramas del biodiesel crudo de jojoba y de cártamo respectivamente. La composición de estos cromatogramas corresponde a la columna número tres de la (Tabla 4) para el caso del biodiesel de cártamo y a la columna número tres de la (Tabla 5) en el caso del biodiesel de jojoba. Como se mencionó anteriormente la cera de jojoba contiene un 98% de ésteres de ácidos grasos con alcoholes grasos de alto peso molecular. Tanto los ácidos grasos como los alcoholes, son cadenas de hasta 24 átomos de carbono. La cera de jojoba es la única fuente natural que nos prevé de estos compuestos. (Jojoba, 2006)

3 Tabla 3. Características físicas y químicas del aceite crudo de jojoba y cártamo linoleico. Características del aceite Cártamo Reportado* Jojoba Reportado ** Humedad % 0.38 a 0.03 0.10 1.18 b 0.10 Color Lovibond AGL, % ac. Oleico Valor de Peróxidos meq/kg 20A 0.9R 20A 3R 10A 0.1R ----- 0.54 ± 0.07 a 0.15 0.60 0.32±0.04 b 1.0 3.19 ± 0.14 a 2.0 5.14±0.25 b 5.0 p-anisidina mmol/ Kg 2.75±0.27 a ----- 2.94±0.06 b ----- Smith 2006, ** Spencer and List 1998, A= Amarillo, R= Rojo. Los valores en los renglones con superíndice distinto son significativamente diferentes (p< 0.05).

4 Tabla 4. Perfil de ácidos grasos del aceite crudo de cártamo linoleico (mg/100g). Ácido graso Cártamo Metilésteres Smith, 1998 Mirìstico 14:0 Palmitico 16:0 Esteárico 18:0 Oleico 18:1 Linoleico 18:2 Araquidico 20:0 Linolenico Cis 18:3 0.23+0.0 --- --- 6.91+0.38 7.45 4-6 2.34+0.45 2.85 1-2 13.46+0.11 16.29 12-16 68.00+6.05 72.90 75-79 0.38+0.06 0.14 --- 0.35+0.63 0.36 ---

5 Tabla 5. Perfil de Ácidos Grasos del Aceite Crudo de Jojoba (mg/100g) Ácido Graso Jojoba Metilésteres Busson-Breysse Palmítico 1.31+0.38 2.57 0.3 16:0 Esteárico 18:0 Oleico 18:1 Eicosenoico ND ND 0.2 13.46+0.11 15.5 9.3 73.91+6.05 72.95 76.7 20:1 Docosenoico 13.75+0.06 8.98 12.1 22:1 ND = no detectado.

6 Figura 8. Cromatograma del aceite crudo de jojoba. A) Palmitico, B) Estándar interno, C) Oleico, D) Eicosenoico, E) Docosenoico. Figura 9. Cromatograma del biodiesel crudo de jojoba. A) Palmitico, B) Oleico, C) Eicosenoico, D) Docosenoico.

7 Figura 10. Cromatograma del aceite crudo de cártamo. A) Palmitico, B) Estándar interno, C) Esteárico, D) Oleico, E) Linoleico. Figura 11. Cromatograma del biodiesel de cártamo. A) Palmitico, B) Esteárico, C) Oleico, E) Linoleico

8 3.3 Balance de Materia del Biodiesel 3.3.1 Balance de Materia de Cártamo a 70 C. Metanol 30.0075 g Biodiesel 95.4156 g NaOH 1.0870 g Proceso de Transesterificación Glicerina Aceite de cártamo 100.0789 g 25.5167 g Entrada = Salida + Pérdida M1 = M2 + M3 M3 = 131.173 g - 120.932 g M3 = 10.2 g Donde: 131.173 -------------100% 120.932 ------------- X Eficiencia: 92.19 % Durante la reacción de transesterificación del aceite de cártamo según los resultados del balance de materia se encontró que el 92.19% se transformó en producto de la reacción, del cual el 72.73% fue biodiesel de cártamo y el 19.46% glicerina de cártamo. Este último puede ser un subproducto de alto interés comercial ya que se pueden producir derivados de la misma con aplicaciones como detergentes, aditivos alimentarios, productos cosméticos, lubricantes entre otros. La composición de este biodiesel de cártamo se muestra en la ( Tabla 4).

9 3.3.2 Balance de Masa de Jojoba a 70 C Metanol 25 g NaOH 0.5964 g Proceso de Transesterificación Biodiesel - Alcohol 63.7785 g Aceite de jojoba 50.023 g Entrada = Salida + Pérdida M1 = M2 + M3 M3 = 75.6195 g 63.7785 g M3 = 11.841g Donde: 75.6195 ------------------ 100% 63.7785 ------------------ X Eficiencia: 84.34% Durante la reacción de transesterificación del aceite de jojoba según los resultados del balance de materia se encontró que el 84.34% se transformó en producto de la reacción, el cual resulto ser una mezcla de metilésteres de jojoba y

10 alcoholes de jojoba de 24 carbonos. Esta mezcla se gelifico al salir del reactor donde se realizó la reacción de transesterificación. Este gel no permitió la separación de los alcoholes de la fracción de metilésteres de jojoba. Sin embargo, a partir de la cromatografía de gases se realizó la cuantificación de metilésteres que constituyen el biodiesel de jojoba. La composición de este biodiesel de jojoba se muestra en la columna tres de la (Tabla 5). 3.4 Caracterización del Biodiesel de Cártamo y Biodiesel de Jojoba. 3.4.1 Humedad y Ácidos Grasos Libres. El contenido de ácidos grasos libres y el contenido de humedad tienen influencia en la eficiencia del proceso de transesterificación. Los resultados muestran que para una mejor conversión a biodiesel, el aceite debe ser prácticamente anhidro es decir el contenido de agua debe estar por debajo del 0.8% y libre de ácidos grasos con un valor de acidez menor que 1%. La humedad causa saponificación o formación de jabón. Este jabón consume catalizador reduciendo la eficiencia en la reacción de transesterificación. En algunos casos aumenta la viscosidad formando geles y reduciendo la posibilidad de separar la fracción alcohólica (Fukuda y col., 2001). Según los resultados mostrados en la (Tabla 6), se observa que el biodiesel de cártamo cumple con los valores recomendados por ASTM en el 2007, para los valores de acidez, viscosidad y densidad. El contenido de humedad en el aceite de cártamo y de jojoba fue superior al recomendado, en especial en el aceite de jojoba que contiene 10.12 %. Esta puede ser la causa de la formación de gel después de la transesterificación del aceite de jojoba. Si comparamos los valores de acidez entre el biodiesel de cártamo y de jojoba se encontró que el biodiesel de cártamo presento un valor de acidez mayor que el de jojoba, con una diferencia significativa (p< 0.05), debido a los resultados obtenidos mediante el análisis estadístico Microcal Origin.

11 Los contenidos de ácidos grasos y humedad son los parámetros determinantes de la viabilidad del proceso de transesterificación del aceite vegetal. Para que se realice la reacción completa se necesita un valor de ácidos grasos libres menores al 0.5% (Fukuda y col., 2001). 3.4.2 Acidez El aceite de cártamo y el aceite de jojoba mostraron valores bajos de acidez. Esto indica que la reacción de transesterificación se podrá llevar a cabo de manera adecuada (Tabla 6).

12 Tabla 6. Parámetros del biodiesel de cártamo y jojoba. Biodiesel Acidez Viscosidad Densidad Humedad AGL 70 C mgkoh/g 40 C mm2/s 15 C g/cm3 70 C % 70 C cártamo Cártamo 0.376 ± 0.038 a 4.55 0.89 4.79 ±1.91 a 0.189±.019 a Jojoba 0.125 ± 0.015 b ----- ----- 10.12±0.077 b 0.063±.008 b Referencia ASTM* <0.8 1.9-6.0 0.86-0.90 <0.05 <0.05 *ASTM: American Society for Testing and Materials standard 6751. Los valores en las columnas con superíndice distinto son significativamente diferentes (p< 0.05).