Biocombustible

BIODIESELBIODIESEL

Biocarburante líquido producido a partir de los aceites vegetales y grasas animales

Se puede usar puro o mezclado con gasoil para motores diesel.

Materias Primas: Materias Primas:

• Aceites vegetales convencionales (Ej: Aceite de girasol, Aceite de soja)• Aceites vegetales alternativos• Aceites de semillas modificadas genéticamente• Grasas animales (Ej: Sebo de vaca)• Aceites de fritura usados• Aceites de otras fuentes: Aceites de producciones microbianas, Aceites de microalgas

El aceite vegetal que se utiliza como materia prima debe ser previamente refinado para eliminar gomas (desgomado) para obtener buenos

rendimientos

Los aceites y grasas son ésteres de los ácidos grasos con la glicerina.

TransesterificaciónTransesterificación

En esta reacción se separa la glicerina y se produce un nuevo éster del ácido graso con alcohol agregado:

Catalizadores:

Reacción cinéticamente rentable

Industrialmente Catalizadores Básicos:

Actúan más rápidoCondiciones moderadasEvita Saponificación

PROCESOSPROCESOS

1. Conversión del triglicérido (Aceite) hasta Glicerina

2. Formación de éster metílico3. Separación4. Purificación5. Estabilización

Reactor

•Proceso Discontinuo:

Temperaturas de operación más habituales a 65ºC.Catalizador más común NaOH entre (0,3-1,5)%

Temperaturas mayores y relaciones superiores de alcohol:aceite pueden aumentar el rendimiento de la reacción.El tiempo de reacción suele ser entre 20 minutos y una hora.

Reactores continuos del tipo tanque agitado

•Proceso Continuo:

Elevada temperatura y presión para aumentar el porcentaje de conversión.Requiere tiempos de residencia menores del orden de 6 a 10 minutos

Reactor que se utiliza en este caso es de tipo tubularEn plantas de mayor capacidad

•Proceso de Esterificación

Calentamiento de una mezcla del alcohol y del ácido correspondiente

Catalizadores ácidos con ácido sulfúrico, utilizando el reactivo más económico en exceso.

En la práctica este procedimiento tiene varios inconvenientes

•Proceso Combinado de Esterificación-Transesterificación

Este tipo de procesos refina los ácidos grasos aparte del sistema de alimentación

Catalizadores cáusticos y el producto de reacción se separa mediante centrifugación

En la reacción de transesterificación-esterificación, por su parte, se puede aprovechar los ácidos grasos subproductos para alimentar un reactor de esterificación.

APLICACIONESAPLICACIONES

En combinación con el gas oil.

Disolución de hidrocarburos para limpiar vertidos de estos.

Los ésteres metílicos son también intermedios en la síntesis de muchos productos utilizados en la química fina

BIOETANOLBIOETANOL

Es un líquido combustible, se lo utiliza solo o en mezclas para remplazar a las

naftas. Por su origen vegetal se lo llama “combustible verde”.

• Década de los ‘80 disminuir la dependencia del crudo.

• Mediados de los ‘80 se unen políticas medioambientales que promueven la búsqueda de combustibles “más respetuosos por el medioambiente” efecto invernadero.

• Principalmente se utilizan tres familias de productos para la obtención del alcohol:

• · Azucares, procedentes de la caña o la remolacha, por ejemplo.

• · Cereales, mediante la fermentación de los azúcares del almidón.

• · Biomasa, por la fermentación de los azúcares contenidos en la celulosa y hemicelulosa.

Los materiales lignocelulósicos son los que ofrecen un mayor potencial para la producción de bioetanol.

MATERIAS PRIMAS

PROCEDENCIA DE LA MATERIA PRIMA

• Residuos en los procesos productivos de los sectores agrícola de cultivos leñosos y herbáceos, y residuos de los cultivos de cereal.

• Residuos de los procesos forestales de los tratamientos silvícola y de mejora o mantenimiento de los montes y masas forestales.

• Residuos del sector industrial de la papelera, la hortofrutícola o la fracción orgánica de residuos sólidos industriales

FORMAS DE PROCESAR LAS MATERIAS PRIMAS EN FUNCIÓN DE SU ORIGEN, PARA LA OBTENCIÓN DE BIOETANOL

BBIIOOEETTAANNOOLL

OBTENCION DE BIOETANOL

• PROCESO DE MOLIDO HÚMEDO:Este sistema es elegido cuando se quieren

obtener otros subproductos, tales como el sirope, fructosa, dextrosa, etc. además de la producción del alcohol.

• PROCESO DE MOLIDO EN SECO:Este proceso consiste en limpiar y moler los

granos de cereal hasta reducirlos a finas partículas por un sistema mecánico.

PROCESO HUMEDO

PROCESO EN SECO

HIDRÓLISIS

• Las celulosas no pueden ser fermentadas directamente, es necesario convertirla en azúcares más sencillos para su conversión en alcohol

• HIDRÓLISIS CON ÁCIDOS CONCENTRADOS• HIDRÓLISIS CON ÁCIDOS DILUIDOS• HIDRÓLISIS ENZIMÁTICA

FERMENTACIÓN DEL AZÚCAR

• El proceso consiste en descomponer la celulosa y la hemicelulosa del residuo en azúcares sencillos y transformarlos en etanol por fermentación.

• En primer lugar se lleva a cabo un pretratamiento del residuo cuyo objetivo es alcanzar los mejores resultados en las etapas siguientes.

• Desde el punto de vista económico, esta etapa es crítica, puesto que gran parte del coste total del proceso estaría en esta primera etapa.

FERMENTACIÓN DEL AZÚCAR

DESTILACIÓN

• El alcohol producido por destilación contiene una parte significativa de agua, que debe ser eliminada para su uso como combustible. Para ello se utiliza un proceso de destilación. Dado que el etanol tiene un punto de ebullición menor (78,3ºC) que el agua (100ºC), la mezcla se calienta hasta que el alcohol se evapore y se pueda separar por condensación de éste.

USOS DEL BIOETANOL

• Como combustible único en forma anhidra• Mezclado con gasolinas E85• Como aditivo de las gasolinas para

recuperar el octanaje y reducir las emisiones contaminantes.

• Mezclado con Diesel E-Diesel

Ventajas del Uso

• Aumentar el octanaje en los combustibles.• Tiene baja presión de vapor lo que reduce las

emisiones debidas a evaporación en el llenado y almacenado en tanques.

• Reduce la emisión de partículas y gases contaminantes.

• Produce el mismo CO2 que absorbió la planta durante su crecimiento.

• Con el isobuteno se utiliza para obtener ETBE que se está utilizando en remplazo del MTBE en las gasolinas.

Desventajas del Uso

• Como combustible único a temperaturas inferiores a 15ºC pude dar lugar a problemas de encendido.

• El uso continuado de E85 produce corrosiones en el metal y en las piezas de goma.

• Debe usarse anhidro para no dañar el motor (mezcla arrastra impurezas y retiene el agua).

• Cuando se utiliza como aditivo de la gasolina su presión de vapor efectiva es muy alta.

Impacto

• Competencia directa de la materia prima con el mercado alimentario.

• Competencia indirecta de la materia prima a través del uso del suelo agrícola.

• Consecuencia de la deforestación para obtener la materia prima.

BIOGÁSBIOGÁS

Constituido principalmente por CH4 y CO2, conteniendo pequeñas proporciones de H2, N2,

H2S y H20. Es producido por la fermentación anaeróbica de la materia orgánica.

Materias primasResiduos agrícolas y ganaderos. FORSU.Lodos de estaciones depuradoras de aguas

residuales urbanas.Aguas residuales orgánicas de la industria

alimenticia.Las sustancias con alto contenido de lignina

no son directamente aprovechables tratamientos previos.

Todos son residuos de diferente orígenes ventaja medioambiental.

Etapas de la fermentación

Etapa metanogénica

Tipos de biodigestores

Condiciones para la biodigestión:• Materia orgánica.• Temperatura entre los 20 - 40°C.• pH alrededor de siete. • Ausencia de oxigeno. • Gran nivel de humedad. • Que la materia prima se encuentre en fragmento, lo

más pequeños posible. • Proporción C:N 25:1 – 30:1• Contenido de sólidos.• Agitación.

Producción de biogás

Utilización del biogás

Ventajas del Uso • Disminuye las emisiones de efecto invernadero a la

atmosfera. • Diversidad de usos.• Es un combustible renovable. • Materia prima existente en cualquier lugar.• Residuo digerido conserva los nutrientes, por lo cual

puede ser utilizado como fertilizante, debido a que es casi inodoro y está estabilizado.

• Moscas y roedores no son atraídos por el residuo.• Simplicidad de diseño.• Bajo costo de materiales para su construcción.

Desventajas del Uso• La carga y descarga del biodigestor, requiere gran

mano de obra.• Proceso es sensible a la temperatura, pH y cambios

en el tipo de carga.• Variación en la producción de energía.• Dificultad en el almacenamiento. Los materiales

orgánicos necesitan depositarse cerca del biodigestor.

• Equipamientos grandes.• Riesgo de explosión en caso de no cumplirse las

normas de seguridad, para gases combustibles.