Instituto Politécnico Nacional

Escuela Superior de IngenieríaQuímica e Industrias Extractivas

1) Nombre del Prestador:

Tiscareño Ferrer Alejandra

2) Boleta:

2012320865

3) Nombre del programa de servicio social:

Capacitación en producción más limpia para empresas

4) Nombre de la dependencia y lugar donde se realiza:

Centro Mexicano para la Producción Más Limpia.

Av.Acueducto Num. s/n-s/n

Col. Ticomán

Gustavo A. Madero, Distrito Federal

C.P. 07340

5) Periodo del servicio social:

18 de Mayo al 18 de Diciembre del 2015

“REPORTE GLOBAL”

6) Nombre del asesor de servicio social y su cargo:

Dr. Ignacio Elizalde Martínez

Cargo: Profesor Investigador

Firma del Asesor Sello Oficial de la Dependencia

Introducción

La contaminación actual se ha asociado al uso excesivo de combustibles fósiles y al agotamiento de los recursos naturales, a lo que a su vez ha influido en los cambios climáticos registrados recientemente. Durante los últimos 20 años la incorporación de CO2 a la atmósfera se debe a la quema de combustibles fósiles en un 75% y el resto a cambios de uso de suelos. Los combustibles fósiles son la fuente principal de energía primaria representando más del 35% del consumo total de energía en el mundo y a su vez son los causantes de las emisiones contaminantes señaladas que afectan tanto el medio ambiente como la salud humana.

En el marco estratégico de la sustentabilidad organizado por Maurice Strong a finales del siglo XX se han propuesto posibles soluciones a estos problemas, originando tratados sobre diversidad biológica y cambio climático que fueron firmados por 150 naciones, siendo este el antecedente formal del protocolo de Kyoto el cual concretizó el programa para el siglo XXI, comúnmente denominado “Agenda 21”, donde se creó la comisión para el desarrollo sustentable. Los efectos del cambio en nuestro país fueron analizados en el marco del “Estudio de País”. Realizado en 1999, indicando algunos cambios en el clima como la precipitación pluvial en México que podría ser más intensa para el Siglo XXI, o por el contario reducirse en toda la república, y en ambos escenarios las implicaciones de estas diferencias en términos de vulnerabilidad serían negativas.

El cambio climático impacta negativamente en la producción de alimentos. Los glaciales se han visto disminuidos por el calentamiento global y multitud de regiones han sido afectadas, el aumento de desastres naturales han cobrado muchas muertes y multimillonarios costos materiales. Ante la amenaza que representa el fenómeno del calentamiento global la disminución de los recursos fósiles no renovables y la gran dependencia a estos es que creció el interés en el uso de energías alternativas y renovables que incluyen el aprovechamiento del viento, los movimientos de las olas en el mar, la energía nuclear y la energía proveniente de biomasa.

Existe un enorme potencial para los combustibles obtenidos por biomasa pero se tiene que cuidar la competencia con la producción de alimentos. En México, la producción de biodiésel a partir de oleaginosas presenta como una oportunidad para reemplazar una parte del diesel actualmente utilizado y reducir la contaminación ambiental, generando al mismo tiempo nuevas oportunidades de desarrollo social, agroindustrial y agrícola.

Objetivo General

Sintetizar biodiesel, a partir de un catalizador heterogéneo básico, para posteriormente, realizar un hidrotratamiento para la obtención de un mejor biocombustible que como lo es la biotubosina.

Objetivo Especifico

Selección de un catalizador heterogéneo de origen natural.

Caracterización del catalizador por difracción de rayos X, BET y XDRF.

Realización de pruebas preliminares para la obtención de metil ésteres empleando el catalizador seleccionado y un aceite vegetal.

Caracterización de los productos de reacción.

Antecedentes

La producción de biodiesel se ajusta dentro de los lineamientos de reducción de gases de tipo efecto invernadero (GEI), establecidos en el Protocolo de Kyoto y aplica como Mecanismos de Desarrollo Limpio (MDL) así como en la reducción de dioxinas y sus derivados así como furanos (DLCs/Fs) y orgánicos persistentes volátiles (OPV), los cuales son originados por la combustión del diesel derivado del petróleo.

Los aceites vegetales se usan como combustibles desde hace más de 100 años, cuando Rudolph Diesel desarrolló la primera máquina diesel que fue puesta en marcha con aceite vegetal en 1911. En 1912 Rudolph Diesel probó aceite de cacahuate en su motor de encendido por compresión y sentenció: “El uso de aceites vegetales para combustibles de motor puede verse insignificante hoy, pero los aceites, pueden en el transcurso del tiempo ser tan importantes como el petróleo y el alquitrán de hulla, productos del tiempo presente”.

El biodiesel es un combustible alternativo para el diesel del petróleo el cual se produce principalmente por la reacción de transesterificación, la cual se lleva a cabo entre un aceite y un alcohol en presencia de un catalizador, para obtener los mono-alquil ésteres y glicerol, que luego se separan y se purifican.

La transesterificación se conoce desde principios de 1846 cuando Rochieder describió la preparación de glicol por etanólisis de aceite de ricino.

Bagby y Schwab descompusieron térmicamente aceite de soya y de girasol, usando aire y nitrógeno. Ali y Hanna, estudiaron el efecto de mezclar etanol para reducir la viscosidad de los metil ésteres (biodiesel) de cebo de res.

Muchas unidades de plantas de refinación de aceites comestibles se han han transformado para la producción de biodiesel. Sin embargo, los costos de producción son todavía bastante altos debido a las dificultades en el suministro y el gran contenido de ácidos grasos libres o Free Fatty Acids (AGL o FFA por sus

siglas en ingles). Además, los subproductos que se obtienen durante la producción del biodiesel necesitan de tratamientos adicionales. Por ello resulta importante realizar estudios técnico-económicos para tratar de optimizar los costos de producción.

Diversos procesos continuos de producción de biodiesel han sido evaluados económicamente en varias investigaciones. Zhang presentan la evaluación de cuatro procesos continuos a partir de aceite de canola, tanto virgen como de desecho, empleando el simulador HYSYS™. Haas realizó la evaluación económica de una planta que emplea aceite vegetal crudo como materia prima.

Propiedades del biodiesel

Las características del biodiesel son las siguientes:

Combustible limpio.

Es biodegradable.

No tóxico.

Alto índice de lubricidad.

Libre de azufre y aromáticos.

El biodiesel es un combustible oxigenado, por eso tiene una combustión completa en comparación al diesel derivado del petróleo y produce menos gases contaminantes. Tiene un punto de inflamación relativamente alto (150 °C) que le hace menos volátil que el diesel del petróleo y es más seguro de transportar (Ver Tabla 1).

Las propiedades del biodiesel varían según la materia prima a partir de la cual se obtuvo (aceites vegetales nuevos o usados de distinto origen o grasas animales). Es por ello, que las normas indican un intervalo admisible en el valor de las propiedades. El costo del biodiesel varía dependiendo de la reserva, el área geográfica, la variabilidad en la producción de cosecha de estación a estación, el precio del petróleo crudo y otros factores. El alto precio del biodiesel es en gran parte debido al alto precio de la materia prima y también de la calidad que se requiera de éste.

Tabla1.-Comparación de las propiedades del biodiesel y diesel

Propiedades Biodiesel Diesel

Metil éster 95.5->98% -

Carbono (%peso) 77 86.5

Azufre (%peso) 0.0024 0.05 máx.

Agua (ppm) 0.05 % máx. 161

Oxigeno (%peso) 11 0

Hidrógeno (%peso) 12 13

Número de cetano 48-55 48-55

PCI (KJ/Kg) 37700 41860

Viscosidad cinemática (40oC)

1.9-6.0 1.3-4.1

Punto de inflamación (°C )

100-170 60-80

Punto de ebullición (°C ) 182-338 188-343

Gravedad específica (Kg/L) (60oC)

0.88 0.85

Relación aire/combustible

13.8 15

El biodiesel tiene un peso específico de 0.88 comparado con 0.85 del combustible diesel. Por esta razón es ligeramente más pesado que el combustible diesel, por ello rociar la mezcla de biodiesel en la parte de arriba del combustible diesel es la forma ordinaria en que se realiza el procedimiento de mezclado. El biodiesel no contiene nitrógeno o aromáticos y normalmente posee menos de 15 ppm de azufre. Contiene 11% en peso de oxígeno, que justifica por qué es

ligeramente menor su calor de combustión en comparación con el diesel petróleo y es característicamente bajo en monóxido de carbono, partículas, hollín y emisiones de hidrocarburos

Metodología

Proceso de Elaboración

El proceso de elaboración del biodiesel se constituye de siete pasos fundamentales:

1. Determinación de los gramos de catalizador

2. Preparación del metóxido de sodio

3. Transesterificación

4. Sedimentación

5. Separación

6. Lavado

7. Almacenamiento

Transesterificación

En la reacción de transesterificación de un aceite o grasa animal, los triglicéridos reaccionan con un alcohol, generalmente metanol o etanol, produciendo ésteres (biodiesel) y glicerina, tal como se muestra en la reacción. Para que la reacción transcurra con una rapidez adecuada, es necesaria la presencia de un catalizador en el medio.

Las variables más relevantes en este tipo de operación son las siguientes: - Materia prima.

- Temperatura de la reacción. - Relación molar alcohol: aceite vegetal. - Tipo y cantidad del catalizador. - Velocidad de la agitación.

Materia Prima utilizada

Para producir biodiesel existen varias materias primas que contienen los triglicéridos que se necesitan para obtener los ésteres alquílicos. Las principales materias primas usadas/estudiadas en la producción de biodiesel son:

- Aceites vegetales convencionales: colza, girasol, soja, palma y coco- Aceites vegetales alternativos: brassicacarinata, cynaracardúculus, camelina sahya, crambeabyssinica, jatropha curcas, pogianus y ricino- Aceites de semillas modificadas genéticamente: girasol alto oleico - Grasas animales- Aceites de fritura - Microalgas.

Aceite de Ricino

El Ricinuscommunis L., (también llamado castor bean, castor oilplant, ricin, higuerilla, mamoneira, palma Christi) es miembro de la familia tropical spurge (Euphorbiaceae).

El ricino originalmente es un árbol o un arbusto que puede crecer por encima de 10 m de altura al llegar a una edad de 4 años.

Actualmente se cultivan variedades que crecen a una velocidad de 60-120 cm/año. El ricino crece en

los trópicos húmedos, en las zonas subtropicales secas (la precipitación óptima es de 750-1000 mm, y las temperaturas óptimas de 15-38 ºC).

Las semillas de ricino tienen forma ovalada y un tamaño de aproximadamente un centímetro. Estas semillas son tóxicas para los seres humanos y animales, ya que contienen ricina, ricinina y algunos alérgenos que son tóxicos. Esto es positivo ya que así su uso como recurso energético no compite con la producción de alimentos.

Jatropha o piñón mexicano(Jatropha curcas L.)

Originaria de México y Centroamérica,es una oleaginosaque crece en climas cálidos. Secaracteriza por adaptarse asuelos áridos y vivir entre 40 y50 años.

Aceite usado de cocinaSe ha convertido en una atractivaopción, ya que al darle undoble uso también genera unbeneficio para el ambiente sincontaminar los mantos acuíferosy el subsuelo.

A)Alcoholes en el proceso de transesterificación - Relación molar Alcohol: aceite

Entre los alcoholes, el metanol y el etanol son los que se utilizan con más frecuencia. El metanol, por su bajo coste y sus ventajas físico-químicas, ya que puede reaccionar a baja temperatura y con rapidez con los triglicéridos, es el más utilizado. Además, los catalizadores alcalinos se disuelven fácilmente en él. En general, las propiedades físicas y químicas y el rendimiento de los ésteres etílicos son comparables a los de los ésteres metílicos. Ambos tipos de ésteres tienen prácticamente el mismo contenido energético. Las viscosidades de los ésteres etílicos son ligeramente más altas que las de los ésteres metílicos. La realización de pruebas con motores ha demostrado que los ésteres metílicos aportan una potencia ligeramente superior a los ésteres etílicos. Cabe señalar que los ésteres de ácidos grasos obtenidos a partir de alcoholes ramificados tienen un mayor número de cetano que los ésteres de metilo, sin embargo, los precios más altos de los alcoholes ramificados y las modificaciones en el proceso que implicaría su uso, desaconsejan la utilización de estos alcoholes ramificados para la producción de biocombustible. La relación molar alcohol:aceite es una de las variables más importantes que afectan el rendimiento de la reacción. Según su estequiometria, la reacción de transesterificación requiere 3 moles de un alcohol y 1 mol de triglicéridos para dar 3 moles de éster monoalquílico de ácido graso y 1 mol de glicerina. Sin embargo, considerando que la reacción de transesterificación está en equilibrio químico, se puede conseguir un desplazamiento del mismo a la derecha utilizando relaciones metanol:aceite superiores a la estequiométrica. Cuando se utiliza un 100% de exceso de alcohol, la reacción transcurre a una alta velocidad llegándose también a altos rendimientos de ésteres metílicos. Existe otro aspecto que es necesario considerar a la hora de fijar la cantidad de alcohol a utilizar, el alcohol no se

solubiliza en los triglicéridos en proporciones molares mayores de 3:1, lo que provoca, al principio de la reacción, la existencia de tres fases, en el caso de la utilización de un catalizador sólido. La existencia de tres fases en el momento inicial de la reacción dificulta el contacto entre ambos reactivos y el catalizador. En cambio, el exceso de alcohol favorece la obtención de biodiesel. Por estos motivos, la concentración inicial de alcohol debe fijarse manteniéndose una situación de compromiso entre la rapidez de difusión por la formación de dos fases de fluido y el desplazamiento de la reacción hacia la formación de biodiesel. La relación molar alcohol:aceite no afecta el índice de acidez, de saponificación y de iodo de los ésteres alquílicos. Pero valores elevados de la relación molar alcohol:aceite pueden interferir en la separación de la glicerina debido a un aumento en la solubilidad. Cuando la glicerina permanece en la solución, favorece el desplazamiento del equilibrio hacia la izquierda, disminuyendo la conversión de los ésteres. La relación molar alcohol:aceite es asociada al tipo de catalizador empleado. Catálisis ácidas requieren cantidades de alcohol mayores de que catálisis básicas, para alcanzar la misma porcentaje de conversión, en el mismo tiempo de reacción.

B) Temperatura de la reacción La reacción de transesterificación es llevada a cabo en torno al punto de ebullición del alcohol, puesto que, al aumentar la temperatura del medio de reacción, se produce un aumento de la solubilidad del metanol en el aceite, originando una mayor velocidad de reacción. También se ha de tener en cuenta que dicho aumento de la temperatura se traducirá en mayores tasas de saponificación o cualquier otra reacción secundaria. La temperatura influye claramente en la reacción de transesterificación y en el rendimiento del producto biodiesel. Una temperatura elevada puede disminuir la viscosidad del aceite, dando lugar a un aumento de la velocidad de reacción y a una disminución del tiempo de reacción. Sin embargo algunos autores mostraron que cuando la temperatura de reacción aumenta por encima del nivel óptimo, la conversión en biodiesel disminuye porque elevadas temperaturas de reacción aceleran la reacción de saponificación de los triglicéridos. La temperatura de reacción debe ser menor que el punto de ebullición del alcohol para asegurar que este no se pierde por vaporización.

C) Velocidad de la agitación

Al inicio de la reacción, los triglicéridos y el metanol forman dos fases inmiscibles. Dado que la concentración de triglicéridos en metanol es baja, el rendimiento inicial de la reacción es bajo. Por lo tanto, en los momentos iniciales, la reacción es controlada por el mecanismo de transferencia de materia. La agitación es necesaria para aumentar el grado de mezcla de las dos fases y aumentar la velocidad de la transesterificación. A medida que los triglicéridos se convierten en ésteres de ácidos grasos, disminuye la viscosidad de la mezcla de reacción, produciéndose un aumento en la velocidad de la misma, y según avanza la reacción y más ésteres alquílicos se

producen, se forma una única fase, los efectos de la mezcla van disminuyendo, el régimen de la reacción cambia a control cinético y la velocidad de reacción estará controlada principalmente por la temperatura. Por tanto, incrementando el grado de mezcla y la temperatura se obtendrán altas velocidades de reacción.

D) Ácidos grasos libres

Los ácidos grasos libres (AGL) son los ácidos monocarboxílicos saturados o insaturados que están presentes en las grasas o aceites pero no están conectados a la estructura de la glicerina. Mayor cantidad de ácidos grasos libres conduce a mayor índice de acidez. Los aceites vegetales deben contener ácidos grasos libres dentro de límites deseados para la transesterificación alcalina, caso contario la reacción puede no ocurrir o el rendimiento será muy inferior y además el producto formado será jabón en lugar de ésteres. Se puede emplear un catalizador ácido para reducir el contenido de ácidos grasos libres a un nivel suficientemente seguro para la transesterificación alcalina. Durante la catálisis ácida, los ácidos grasos libres reaccionan con el alcohol para producir ésteres pero, al mismo tiempo, también se produce agua, lo que inhibe la reacción de transesterificación. El proceso de transesterificación puede ser llevado a cabo en una sola etapa para los aceites con porcentajes de ácidos grasos libres inferiores al 3% y puede ser un proceso en dos etapas para los aceites con contenido en ácidos grasos libres más elevado. En un proceso en dos etapas, la esterificación de ácidos puede ser seguida por una transesterificación alcalina.

E) Transferencia de materia

Como se ha indicado, para que la reacción de transesterificación alcance su rendimiento máximo es necesario utilizar exceso de alcohol. En los actuales procesos industriales de obtención de biodiesel se suele utilizar una relación molar metanol:aceite de 6:1, esto conlleva a que al inicio de la reacción el sistema esté constituido por un medio bifásico, ya que el alcohol no se solubiliza en los triglicéridos en proporciones molares mayores de 3:1. No obstante, el alcohol sí es soluble en los productos de reacción y, a su vez, los ésteres metílicos son solubles en los triglicéridos; por lo que con el avance de la reacción desaparece la interfase dando lugar a un sistema monofásico, siempre y cuando se utilicen catalizadores homogéneos. Sin embargo, a medida que progresa la reacción, aumenta la concentración de glicerina, siendo esta sustancia insoluble tanto en los ésteres como en los triglicéridos. Así pues, a medida que la reacción va llegando a su término, vuelven a formarse dos fases. El cambio en el número de fases del sistema provoca que, inicialmente, la velocidad de reacción pueda estar controlada por la difusión de los reactivos entre las dos fases y tener, por ello, un valor bajo. Mientras al final, la formación de las dos fases es un fenómeno doblemente positivo dado que mejora el desplazamiento de la reacción hacia la formación de biodiesel y facilita la separación de los productos de reacción. Por este motivo, la concentración inicial de alcohol no debe ser muy alta, debiéndose llegar a una situación de compromiso

entre la necesidad de una alta velocidad, y, paralelamente, una alta conversión de triglicéridos, y la necesidad de separar el producto final.

F) Contenido en agua

El contenido en agua es un factor importante en el transesterificación catalítica convencional de aceites vegetales. En la transesterificación convencional de grasas y aceites vegetales, para la producción de biodiesel, la presencia de ácidos grasos libres y agua produce efectos negativos como son la formación de jabón, el consumo de catalizador y la reducción de la eficacia del catalizador.

Comparación entre el proceso homogéneo y heterogéneo de producción de biodiesel

La producción y uso de biodiesel ha visto un salto cualitativo en el pasado reciente, debido a los beneficios asociados con su capacidad para mitigar los gases de efecto invernadero (GEI).

Combustibles alternativos de origen biológico, tales como el etanol, el biodiesel han sido en foco por las razones que son ya bien entendido. Pesado consumo de recursos fósiles, el efecto sobre el calentamiento global y con preocupaciones de seguridad energética son los principales motores del crecimiento de los biocombustibles

El biodiesel producido por transesterificación de aceites vegetales y grasas animales utilizando catalizadores de base homogénea.

Ha visto varios pliegues aumentan en última pocos años para su producción comercial y su uso como composición de mezcla componente de combustibles para el transporte.

Ésteres metílicos de ácidos grasos (FAME) han hallado gracia para su uso como mezclar los componentes del combustible petrodiesel debido a la falta de aromáticos, contenido de azufre legible, mayor lubricidad y valores muy altos de cetano.

A continuación se muestra la comparación entre catalizadores Homogéneos y Heterogéneos.

Catalizador BásicoAUTOR AÑO ACEITE CATALIZADOR DESCRIPCIÓNSarin

Meher

Li y Xie

Arzamendi

2007

2006

2006

2008

Aceite de girasol

Jatropha

Palma

KOH o NaOH El método industrial más ampliamente utilizado para la producción comercial de biodiesel a partir de aceites / grasas vegetales es una base catalizada proceso de transesterificación usando KOH o NaOH como la homogeneización catalizador y MeOH como el alcohol inferior.

Sharma 2006 Jatropha Enzimas lipasa Proceso enzimático. Se lleva acabo a temperaturas moderadas con altos rendimientos.

Macario

Caballero

2007-2009

2009

Este proceso tolera ácidos grasos libres y agua sin formación de jabón y haciendo de ese modo más fácil la separación de biodiesel y glicerol.

Catalizador SólidoAUTOR AÑO ACEITE CATALIZADOR DESCRIPCIÓNFuruta 2004 Sólido Menor consumo de

catalizador. Según los estudios, para la producción de 8.000 toneladas de biodiesel, pueden ser necesarios 88 tonos de hidróxido de sodio.

Mbaraka y Shanks

2006 MgO Mientras que sólo las 5,7 toneladas de sólidos soportados es suficiente para la producción de 100 mil toneladas de biodiesel.

Esta dificultad de transferencia de masa se

supera mediante el uso de un co-solvente tal como tetrahidrofurano (THF), sulfóxido de dimetilo(DMSO), n-hexano y etanol, que ayudan miscibilidad de petróleo y metanol conduce a aumentar en la velocidad de reacción.

Dossin 2006 Una desventaja con el uso de catalizador sólido es la formación de tres fases, junto con el aceite y el alcohol, lo que conduce a la difusión de limitaciones disminuyendo así la velocidad de la reacción.

Catalizador HeterogéneoAUTOR AÑO ACEITE CATALIZADOR DESCRIPCIÓNAbreu 2003 Óxidos

metálicos tales como óxido de calcio

Suppes 2004 hidróxidos de metal

Dalai 2006 Complejos de metales

Jitputti 2006 zeolitas, hidrotalcitas y catalizadores soportados.

Granados 2007 Óxido de magnesio

Wang y Yang 2007 Óxido de circonio

Catalizador Homogéneo

Autor Año Aceite Catalizador Área Superficial BET del catalizador (m2/g)

Contenido de Catalizador.%peso

Rendimiento(%)

Temperatura(°C)

Relación molar(M)

Tiempo de Reacción

Ciclos

Liu 2007 Soja SrO 1,05 3 95 65 12:1 30 min. 10Liu 2008 Soja CaO 0.56 8 95 65 12:1 3 horas 20Granados

2007 Girasol CaO 32 3 94 60 13:1 100 min. 8

Veljkovic

2009 Girasol CaO 1 98 60 6:1 2 horas

Kouzu 2008 Soja CaO 13 93 12:1 2 horasK2 colorado3 y MgO

0.01 70 6:1 2 horas 6

Liang 2009 Soja K2 colorado3 y MgO

0.01 99.5 70 6:1 2 horas 6

Sree 2009 Girasol Mg(NO3)2 y ZrO(NO3)2 en agua des ionizada, el pH se controló en 10 mediante la mezcla de dos

47 0.1 98 65 53:1 50 min. 4

precursores como KOH y K2 Colorado3

Samart 2009 Soja KI impregnado en sílice mesoporosa

5 90 70 16:1 8 horas

Xie 2007 NaX zeolita se secó primero a 110 ° C durante 2 h, después seimpregno con una solución acuosa de KOH durante 24 h seguido y secado por calentamiento a 120 ° C durante 3 h

3 85.6 65 10:1 8 horas

Faria 2008 Soja Tetremetilgua-nidina unido a la superficie de gel de

8,78 ± 0,73 nm y 216,14 ± 34 m2/g

0.05 86 80 3 horas

sílice (SIG), como catalizador sólido.

Georgogianni

2009 Soja Mg MCM-41, Mg-Al hidrotalcita y K+ impregnado catalizadores de óxido de circonio y se encontró que el Mg-Al hidrotalcitatiene la mayor actividad debido a una mayor basicidad

0.1 97 60 13:1 25 horas

Experimental

En esta sección se describen algunos aspectos del trabajo experimental llevado a cabo durante el desarrollo del Servicio Social.

Para el catalizador

El polvo de cascara de huevo, en cantidades pequeñas, se utiliza en algunas partes del mundo como suplemento de calcio, dado que la cascara de huevo contiene mucho calcio en formada de carbonato de calcio (CaCO3)

Para elaborar el polvo de cascara de huevo se siguen los procesos siguientes:

Lavado de los Huevos

Apertura de los huevos y extracción del contenido interior

Molido y lavado de la cascara para la extracción de las membranas

Secado de las cascaras

Las cascaras son convertidas en polvo

Se le dio un tratamiento al catalizador heterogéneo (CaCO3) utilizando las técnicas analíticas apropiadas, posteriormente se lavó con agua des ionizada.

Se le dio un tratamiento térmico a 800°C y 900°C.

Se realizaron pruebas de rayos X del catalizador heterogéneo

Para el proceso de transesterificación

Se determinó los gramos de catalizador con base a los mililitros de metanol utilizado.

Se realizó una mezcla de metanol con aceite con una relación 3:1 y se le agrego el catalizador tratado.

Se sometió a calentamiento a 175°C. Para evitar la evaporación del metanol se utilizó recirculación de agua. Como se muestra en la siguiente figura.

Proceso de Sedimentación

Una vez obtenida la muestra del proceso de transesterificación se procede a sedimentar la muestra para ver las dos fases (esteres metílicos de ácidos grasos (biodiesel) más glicerina)

Proceso de Separación

Al separar el biodiesel de la glicerina y se le realizan pruebas de difracción de rayos X a cada una de las fases.

Evaporación del Metanol

Este proceso consistió en la separación del metanol con el biodiesel a partir de la evaporación del metanol.

Resultados

Caracterización del Catalizador

A continuación se muestran los resultados obtenidos por Difracción de Rayos X

Las Propiedades Texturales de los catalizadores, se midieron con base a las isotermas de absorción y desorción de N2 obtenidas en un equipo NOVA 1200 (Quantachrome). Las muestras fueron previamente desgasificadas en vacío a 150°C durante 20 h. (ver figura 1)

Figura 1.- Difracción de rayos X, Área superficial 1.0207 [m2 g-1]

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

2

4

6

8

10

Isotermas de Adsorción y Desorción

ADS DES

p/p0

Va/

cm3(

STP

) g-1

Distribución del Tamaño del Poro

La distribución del tamaño del poro está determinada con los puntos de desorción de la isoterma y utilizando el método BJH se observó una distribución bimodal con un tamaño medio de poro entre 58.566 nm. La mayor parte de los diámetros del poro está contenida en la figura 2.

Figura 2.- Difracción de rayos X. Distribución bimodal del poro.

Volumen Total del Poro

La porosidad, vista como la relación del volumen de los poros abiertos con el volumen del sólido, se desarrolla, debido al aumento del entrecruzamiento y la formación de poros de botella, cuando la estructura reticular del gel se endurece lo suficiente para resistir fuerzas compresivas de la tensión superficial.

Se obtuvo la caracterización de las propiedades texturales como el volumen total del poro utilizando el método BET. (Ver figura 3)

Figura 3.- Difracción de Rayos X. Volumen Total del Poro (p/p0=0.990) 0.014945 [cm3 g-1]

1 10 1000

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03BJH-Plot

DES

dp/nm

dVp/

dlog

dp

Rayos X (CaO)

En la figura 4 se muestra el pico principal del Oxido de Calcio.

El espectro de la figura 4 corresponde con el diafractograma del CaO lo que confirma que la temperatura de calcinación fue la adecuada.

20 30 40 50 60 70 800

5000

10000

15000

20000

25000

FIG. 4 CaO_Theta_2_Theta

Series2

Position [°2Theta] (Copper(Cu))

Coun

ts

Fluorescencia

0.05 0.1 0.15 0.2 0.250

0.5

1

1.5 BET-Plot

p/p0

p/Va

(p0-

p)

En la figura 5 se muestra que el principal componente es el Calcio. Así como también, mediante la prueba de fluorescencia se determinó que el 99.7% es de Calcio

1.8 2.8 3.8 4.8 5.80

100000

200000

300000

400000

Figura 5 .- Fluorescencia

KeV

Cps

Resultados de la Reacción

A continuación se muestran los resultados de un infrarrojo del aceite vegetal y los productos de transesterificación usando el catalizador CaO.

La conversión está en proceso de cuantificación por la técnica de ESI.

Conclusión

[Ca K]

La producción de biodiesel a partir de aceite vegetal constituye un gran avance en el esfuerzo por disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero producidos durante la combustión de carburantes fósiles, al mismo tiempo que evita la utilización de cultivos tradicionalmente empleados para la alimentación humana como materia prima. A pesar de la dificultad actual para adquirir este tipo de aceite, el desarrollo de una metodología de transesterificación de una mezcla de aceites vegetales cuya composición es la del aceite de Ricino resulta alentador.

La utilización de un catalizador heterogéneo para realizar la reacción de transesterificación tiene ventajas reales sobre el uso de catalizadores homogéneos que permiten que el proceso de obtención de biodiesel se más sustentable.

Aportaciones

El proceso para la obtención de biodiesel desarrollado en este trabajo podría implementarse para obtener combustibles para las unidades de transporte vehicular de las diferentes localidades donde la abundancia de la materia prima utilizada así como la disponibilidad del catalizador lo permitan, contribuyendo con ello al desarrollo regional de nuestro país.

BIBLIOGRAFIA

Ebert, J., Supercritical Methanol for Biodiesel Production. Biodiesel Magazine,

2008: p. 80-85.

Estrategia Nacional de Energía SENER 2013-2027 Consultada 19/08/2015

(http://www.energia.gob.mx/res/PE_y_DT/pub/2013/ENE_2013-2027.pdf)

Freedman B., B. R. O., Pryde E.H. ,Transesterification kinetics of soybean oil. J

Am OilChemSoc, 1986. p. 1375-80.

Diesel verde y las plantas en el futuro de la aviación. Ecología y Entorno

12 Febrero 2014. David G Ruth. Consultada 19/08/2015 (https://www.veoverde.com/2014/02/diesel-verde-y-las-plantas-en-el-futuro-de-la-aviacion/ )

Jiang, W., Lu, H.-f., Qi, T., Yan, S.-l., Liang, B., Preparation, application, and

optimization of Zn/Al complex oxides for biodiesel production under sub-critical conditions. Biotechnology Advances, 2010. p. 620–627.

Kalva, A., Sivasankar, T., Moholkar, V. S., Physical Mechanism of Ultrasound-

Assisted Synthesis of Biodiesel.Industrial & Engineering Chemistry Research, 2008.p. 534-544.

Kumar, D., Kumar, G., Poonam, Singh, C. P., Fast, easy ethanolysis of coconut oil

for biodiesel production assisted by ultrasonication. UltrasonicsSonochemistry, 2010. p. 555-559.

Krisnangkura, K. ,Simamaharnnop, R., Continuous transmethylation of palm oil in

an organic solvent. Journal of the American Oil Chemists' Society, 1992.p. 166-169.

Manual de Biocombustibles ARPEL (Asociación Regional de Empresas de

Petroleo y Gas Natural en Latinoamérica y el Caribe)AUTORES Federico Ganduglia – IICA Equipo de Proyectos de Biocombustibles de ARPEL: José Guillermo León (ECOPETROL); Raúl Gasparini y María Elena Rodríguez (YPF (Grupo RepsolYPF)); Guillermo José Huarte (ExxonMobil); José Estrada (PETROPERU); ErnaniFilgueiras (IBP), Octubre 2009 pag.6 y 7

Patil, P., Gude, V. G., Pinappu, S., Deng, S., Transesterification kinetics of

Camelina sativa oil on metal oxide catalysts under conventional and microwave heating conditions. ChemicalEngineeringJournal, 2011. p. 1296-1300.

Potencial de las Energías Renovables en México, situación actual. Greenpeace.

Por Beatriz Olivera, Coordinadora de la Campaña de Eficiencia Energética y María Colín, Área Legal. Greenpeace México, A.C. Consultada 19/08/2015 (http://www.ceja.org.mx/IMG/Potencial_de_las_energias.pdf)

Ruben López Fonseca, Departamento de Ingeniería Química, Universidad

del país Vasco/EHU Tema 6 Catalizadores Sólidos.

Santos, F. F. P., Malveira, J. Q., Cruz, M. G. A., Fernandes, F. A. N., Production of

biodiesel by ultrasound assisted esterification of Oreochromisniloticus oil. Fuel, 2010. p. 275-279.

Singh, A. K., Fernando, S. D., Hernandez, R., Base-CatalyzedFast

Transesterification of Soybean Oil Using Ultrasonication.Energy&Fuels, 2007. p. 1161-1164.

Tesis Doctoral Ana Cristina Dinis Vicente Pardal Obtención de biodiesel por

transesterificación de aceites vegetales, nuevos métodos de síntesis. Universidad de Extrematura, Facultad de Ciencias. Departamento de IngenieriaQuimica y QuimicaFisica

Thanh, L. T., Okitsu, K., Sadanaga, Y., Takenaka, N., Maeda, Y., Bandow, H.,

Ultrasound-assisted production of biodiesel fuel from vegetable oils in a small scale circulation process.Bioresource Technology, 2010. p. 639-645.

Veljkovic, V. B., Stamenkovic, O. S., Todorovic, Z. B., Lazic, M. L., Skala, D. U.,

Kinetics of sunflower oil methanolysis catalyzed by calcium oxide.Fuel, 2009. p. 1554-1562.