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.