xxv feria escolar nacional de ciencia y tecnologÍa-generando biodiesel

GENERANDO BIODIESEL

XXV FERIA ESCOLAR NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA

EUREKA 2015

EQUIPO DE TRABAJO:

Gelacio Capuñay, Carmen Pamela 4to grado de educación secundaria 990692643

Coba Requejo, Grace Jubithza 4to grado de educación secundaria 074-215663

Custodio Sandoval, Mabel Del Cielo 4to grado de educación secundaria 074-629179

Quispe Mendoza, Angie Liseth 4to grado de educación secundaria 074-200063

Villalobos Soto, Perla Magaly 4to grado de educación secundaria 988186488

DOCENTE ASESOR:

Lic. Silvestre Carrasco Carrasco [email protected] #979334313

INSTITUCIÓN EDUCATIVA:

Santa Magdalena Sofía Barat [email protected] 074-235789 anexo 20

DIRECTOR DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA:

Lic. Mónica Amaya Cueva [email protected] #971721878

SANTA MAGDALENA SOFIA BARAT

I.- RESUMEN EJECUTIVO En la actualidad se ve que existe mucha contaminacion, que poco a poco, esta generando

un grave dañomen la capa de ozono; la va destruyendo, y esto repercute directamente en todo el planeta, efecta a la poblacion en general. Esto se debe a diversos factores como por ejemplo; la que ma de los combustibles fosiles en las plantas generadoras de electricidad; el metano emitido en las minas de carbon, en los yacimientos de gas natural; el carbon que causa mas graves daños en el ambiente que otra fuentede energia, y el tansporte automotor ha diaparado la emision de CO2 a la atmosfera. El diesel un aceita pesaod que contiene gran cantidad de elementos contaminantes y es utilizado por casi todos los vehiculos del mundo, este es el principal agente contaminante.

Debido a que los sectores agrícola y del transporte son los principales consumidores de combustibles fósiles y, por ende, los que más contribuyen a la contaminación ambiental, se cree que el uso de biocombustibles en estos sectores reducirá significativamente las emisiones de los gases de efecto invernadero (GEI) y que ayudará a muchos países a cumplir los compromisos contraídos en el protocolo de Kyoto sobre el cambio climático (Agarwal, 2007). Es necesario aclarar que el uso de los biocombustibles no es algo nuevo. En 1896 y 1908 Henry Ford construyó el "Quadricycle" y el "Model T". Dichos autos funcionaban con etanol, aceite de cacahuate y de soya (Álvarez–Maciel, 2009; Fuel–Testers, 2009). En 1900, Rudolf Diesel mostró un motor que funcionó con aceite de cacahuate en la exhibición mundial en Paris. Incluso en 1911, el Dr. Diesel mencionó que los motores de diesel podrían ser alimentados exclusivamente con aceite vegetal y ayudarían considerablemente al desarrollo de la agricultura de los países que los usaran (Radish, 2004, Agarwal, 2007). En los años veinte, los biocombustibles dejaron de ser populares porque el petróleo, que se obtenía a más bajo costo y tenía un mayor contenido energético por unidad de volumen que el etanol, se volvió la fuente predominante de combustible para el transporte (Radish, 2004; Agarwal, 2007; Thompson, 2008; Gobierno Federal, 2008; Álvarez–Maciel, 2009). Es por ello que el etanol ha sido utilizado sólo en periodos de escasez de petróleo, como sucedió en las crisis petroleras de 1973 y 1979 cuando se le mezcló con gasolina para aumentar las existencias (Álvarez–Maciel, 2009).

De esto se llega a las conclusiones de que es necesario el uso de biocombustibles para ayudar a reducir la emision de gases contaminantes como el CO2 (dioxido de carbono) y el CO (monoxido de carbono)

Una solución alternativa es la creación de combustibles limpios como los biocombustibles, entre estos se encuentra el biodiesel, el cual tiene una interesante forma de obtención, ya que consiste un combustible líquido derivado de aceites o grasas de origen vegetal o animal y que además puede usarse con seguridad en motores de ciclo diesel.

El biodiesel es un combustible renovable integrante del grupo de las bioenergías, sucedáneo del gasoil, producido a partir de la modificación de aceites vegetales o grasas animales, por vía del proceso químico denominado transesterificación. Este proceso requiere

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además de la presencia de aceites vegetales o grasas animales convenientemente preparada (desgomado), un alcohol liviano anhidro; el más usual y eficiente es el metanol y un catalizador, el más usado actualmente es el metilato de sodio. Del proceso de trans-esterificación, surge un éster, el que luego de ser purificado, cumpliendo con una norma de calidad y se convierte en biodiesel. Como subproductos del proceso industrial, surgen el glicerol que luego de concentrado y refinado en distintos grados, se convierte en glicerina y ácidos grasos. Tiene buenas propiedades lubricantes y puede usarse como combustible puro al cual se suele denominar B100 o mezclado con gasoil fósil en una proporción determinada como por ejemplo 20% de biodiesel y 80% de gasoil al cual se llama B20. También se lo puede usar como aditivo del gasoil en concentraciones del 1% o 5% dada sus buenas propiedades lubricantes ya que esta realizado a bases de aceite.

II.- PLANTEAMIENTO DEL RPOBLEMA

2.1.- PROBLEMA:Cuabdo se queman combustibles derivados del petróleo, como, el gasóleo, el querosene o

la gasolina; se obtiene como producto el dióxido de carbono (CO2) y agua. Sin embargo la cantidad de oxigeno no es suficiente, se produce una combustión incompleta y además de dióxido de carbono solido en forma de hollín y el gas monóxido de carbono (CO). Este ags también se produce cuando se queman otros combustibles fósiles como el carbón y la madera.

A diferencia de otras reacciones químicas, cuyo propósito es la obtención de nuevas sustancias, el de las combustiones es la obtención de energía. Sin embargo cuando se queman combustibles, se generan sustancias que contaminan el medio ambiente.

2.2.- OBJETIVOS:2.2.1.- General:

La producción y el uso de biodiesel como combustibles alternativo a los combustibles derivados del petróleo.

2.2.2.- Especifico:

Contribuir al cuidado del medio ambiente, así como protegerlo de la emisión de gases contaminantes emitidos por los vehículos, como el CO2 y el CO.

2.3.- JUSTIFICACION:Debido a la excesiva contaminación que existe últimamente, es necesario buscar una

solución rápidamente, esta sería el uso del biodiesel como un combustible alternativo.


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III.-IMPORTANCIA En el biodiesel se combinan dos necesidades del hombre. La primera de ellas, es la

necesidad de obtener combustibles que sirvan de manera eficiente para el desarrollo del transporte, y para lo cual, a lo largo de los años, se han ido perfeccionando dichos combustibles de acuerdo a las urgencias y a las mejoras constantes que la ciencia ha permitido realizar en este aspecto. Por otra parte, existe otra necesidad y es la de preservar el medio ambiente, el entorno natural donde la humanidad vive y se desarrolla. Por esto, sobre todo a partir de la segunda mitad del siglo XX, los enfoques de la ciencia se han puesto en no sólo mejorar, avanzar e innovar sino también proporcionar una visión de “biofriendly” o “ecofriendly” (amigable con la vida -bio- o con la ecología –eco-).

El biodiesel es un tipo de combustibles en el cual se utilizan, o mejor dicho, se reutilizan grasas animales o vegetales con el fin de generar energía. En estos casos, el biodiesel permite reducir de manera significativa la cantidad de emisiones de algunos componentes que se desprenden del uso de combustibles como es el caso del monóxido de carbono y de los hidruros de carbono. En su época de surgimiento, el biodiesel sólo podía ser utilizad en motores que específicamente podían funcionar mediante el sistema de combustibles diésel. Sin embargo, en la actualidad, y con el fin de obtener un mayor ahorro de emisiones de monóxidos de carbono por el uso de transportes a motor, el biodiesel puede ser prácticamente utilizado como combustible en cualquier tipo de motor.

Además, si bien este tipo de combustible ha sido pensado para reducir la utilización de otros combustibles como es el caso de la gasolina, que es un derivado directo del petróleo, es muy común que en los combustibles que se expenden en estaciones de servicio, existan fórmulas que combinan biodiesel con gasolina por ejemplo, aunque teniendo en cuanta las cantidades de cada uno que permita, siempre, un menor impacto ambiental que aquel que podría generar el uso sólo de gasolina.

De este modo, el biodiesel ha comenzado a marcar un nuevo enfoque en el desarrollo de combustibles, un elemento que en la actualidad es tan fundamental para mover la cantidad de automóviles, camiones, y otros transportes a través de s cuales no sólo se movilizan las personas sino también se transportan materias primas, productos elaborados como alimentos, que son necesarios para la vida cotidiana de todas las personas.

Beneficios ecológicos:

• Proviene de un recurso renovable.• Es bio-degradable.• Es menos contaminante que el gasoil mineral.• Reduce partículas (smoke) en más de un 50% y las emisiones de CO2.• Está libre de sulfuro, benceno y aromatizantes potencialmente cancerígenos.


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• Posee productos derivados del residuo de su proceso como glicerina y fertilizantes orgánicos.

Beneficios económicos

• La producción de biodiesel es alentada con importantes incentivos y exenciones fiscales a nivel nacional e internacional.• El Protocolo de Kyoto financia la inversión otorgando “créditos de carbono” a quienes logren reducir las emisiones de CO2.• Da independencia a la indisponibilidad y variación de precios del diesel oil fósil.• Es menos contaminante que el gasoil mineral.• Es un combustible seguro en su manejo y almacenamiento.• Utiliza las mismas instalaciones que las empleadas para el diesel oil.• Posibilita su propia producción en ciclo completo (cosecha de oleaginosas – prensado de aceite – producción de biodiesel) reduciendo costos e intermediarios.• La comercialización de sus subproductos (Expeller de soja, girasol, etc. como base para Alimento Balanceado para ganado | Glicerol 90% Pureza) constituye un negocio accesorio, rentable y permite diversifica riesgos.

IV.-MARCO LOGICO4.1.- ANTECEDENTES:

El primer motor ,inventado por el aleman Rudolf Diesel, utilizó aceite maní como combustible.

Los primeros motores de combustión interna funcionaban con aceites vegetales los combustibles derivados del petróleo se comenzaron a usar años más tarde porque eran mucho más económicos en aquel entonces.

Países como Francia, Alemania, Brasil y Japón probaron con distintos aceites vegetales como combustibles en los años 30 pero se fueron decantando por los combustibles fósiles como el resto del mundo.

El Belga G. Chavanne diseño la alcolisis de aceites vegetales con etanol para convertir los aceites en combustibles. Su proceso le valió una patente y hoy se considera como la primera producción de “Biodiesel”.

Expedito Parente un científico brasileño desarrollo el primer proceso industrial de producción de Biodiesel que definió los parámetros de fabricación y controles de calidad que sirven para calificar un combustible como Biodiesel. Hoy día Parente está trabajando junto con la NASA en la producción de Bioqueroseno otro combustible patentizado por el.


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En 1979 en Sudáfrica se desarrollo el proceso de transformar el aceite de girasol y refinarlo para convertirlo en combustible. La tecnología fue adquirida por una empresa Austriaca que 1987 construyó la primera planta piloto de producción.

Desde finales de los ochenta en adelante plantas productoras de Biodiesel fueron propagándose por toda Europa. Hay más de 21 países con proyectos comerciales de Biodiesel.

En el 2005 el estado de Minessota(EEUU) hizo obligatorio mezclar el gasoil con un mínimo de 2% de Biodiesel. Para el futuro se espera que esta regulación se extienda en por todo el mundo para la preservación del medio ambiente.

Por ser de fuente renovable y sus reducidos impactos ambientales el Biodiesel es el combustible del futuro. Actualmente Alemania, Austria, Canadá, Estados Unidos, Francia, Italia, Malasia y Suecia son pioneros en la producción, ensayo y uso de biodiesel en automóviles.

4.2.- DEFINICIONES BASICAS:

¿QUE ES UN COMBUSTIBLE?

Se llama combustible a cualquier material que es plausible de liberar energía una vez que se oxida de manera violenta y con desprendimiento de calor. Normalmente, el combustible liberará energía de su estado potencial a un estado utilizable, ya sea de modo directo o mecánicamente, produciendo como residuo el calor. Es decir, los combustibles son sustancias susceptibles de ser quemadas o que tienden a quemarse.

Existen diferentes tipos de combustibles…

Los combustibles sólidos, entre los que se destacan el carbón, la turba y la madera, es un tipo de carburante cuyos componentes se presentan de manera sólida. El carbón, por ejemplo, se emplea para calentar agua, para movilizar maquinarias o para producir calor destinado a usos de calefacción. La turba y la madera también son ampliamente empleadas en este último sentido: para calefacción doméstica e industrial.

Por su lado, los combustibles fluidos son mayormente empleados a instancias de motores de combustión interna, destacándose el gasóleo, el querosene, la gasolina o nafta.

Otro combustible es el llamado combustible fósil, que es aquel que se ha formado hace millones de años en el planeta a partir de los restos orgánicos de plantas y animales muertos. Los mencionados restos se depositaron en las aguas, que luego fueron cubiertas por sedimentos y tras miles de años se produjeron las famosas reacciones químicas que transformaron tales restos en carbón, gas y petróleo, los combustibles fósiles.

Y los biocombustibles son aquellas sustancias que proceden del reino vegetal y que pos sus características pueden emplearse como combustibles, directamente, o tras sufrir una


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modificación en su sistancia original por medios químicos. Entre los más comunes se cuentan: el biogás, el bioalcohol y el biodiesel.

Mientras tanto, en el caso de los seres humanos, el combustible principal está materializado en los carbohidratos, lípidos y proteínas que cada cual ingiere a través de los alimentos ricos en estas cuestiones. Este tipo de combustible será el que le proporcionará la energía necesaria al individuo para mover sus músculos, para regenerar tejidos, entre otras acciones.

¿QUÉ ES UN BIOCOMBUSTIBLE?

Los biocombustibles son combustibles de origen biológico obtenido de manera renovable a partir de restos orgánicos. Estos restos orgánicos proceden habitualmente del azúcar, trigo, maíz o semillas oleaginosas.

Todos ellos reducen el volumen total de CO2 que se emite en la atmósfera, ya que lo absorben a medida que crecen y emiten prácticamente la misma cantidad que los combustibles convencionales cuando se queman, por lo que se produce un proceso de ciclo cerrado.

¿QUÉ ES EL BIODIESEL?

Se trata de un combustible que se obtiene por la transesterificación de trigliceridos ( aceite ). El producto obtenido es muy similar al gasóleo obtenido del petróleo (también llamado petrodiésel) y puede usarse en motores de ciclo diésel , aunque algunos motores requieren modificaciones.

Ventajas:

El biodiésel es un carburante ecológico que posee grandes ventajas

medioambientales:

Es un combustible que no daña el medioambiente.

Se produce a partir de materias primas renovables.

No contiene prácticamente nada de azufre. Evita la emisiones de SOx (lluvia

ácida o efecto invernadero).

Mejora la combustión, reduciendo claramente emisiones de hollín( hasta casi un

55% desapareciendo el humo negro y olor desagradable).

Produce, durante su combustión menor cantidad de CO2 que el que las plantas

absorben para su crecimiento (ciclo cerrado de CO2).

No contiene ni benceno, ni otras sustancias aromáticas cancerígenas

(Hidrocarburos aromáticos policíclicos).


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Es fácilmente biodegradable, y en caso de derrame y/o accidente, no pone en

peligro ni el suelo ni las aguas subterráneas.

No es una mercancía peligrosa (el punto de inflamación se encuentra por encima

de 110º C).

Posee un alto poder lubricante y protege el motor reduciendo su desgaste así como

sus gastos de mantenimiento.

Es el único combustible no contaminante alternativo a los motores de gasóleo

convencional.

Desventajas:

A bajas temperaturas puede empezar a solidiificar y formar cristales, que pueden

obstruir los conductos del combustible.

Por sus propiedades solventes, puede ablandar y degradar ciertos materiales, tales

como el caucho natural y la espuma de poliuretano. Es por esto que puede ser

necesario cambiar algunas mangueras y retenes del motor antes de usar biodiesel

en él, especialmente con vehículos antiguos.

Sus costos aún pueden ser más elevados que los del diesel de petróleo. Esto

depende básicamente de la fuente de aceite utilizado en su elaboración.

4.3.- HIPOTESIS:El uso del biodiesel generara una menor contaminación en el ambiente.

V.- METODOS Y MATERIALES 5.1.-MATERIALES:

Aceite: Puede ser nuevo o usado (en caso de ser usado debes calentarlo y pasarlo

por un colador para quitarle las impurezas).

Etanol. De preferencia con un 99% de pureza.

Hidróxido de sodio (lejía): Se suele vender como potasa para limpiar cañerías.

2 contenedores de vidrio o vasos de precipitado.


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Guantes y gafas de protección.

Termómetro.

Embudo.

2 botellas de plástico de 2 litros.

5.2.- PROCEDIMIENTO:1. Reúne los materiales necesarios, los cuales se listan en la sección de cosas que

necesitarás.

2. Trabaja en un lugar con suficiente ventilación, de preferencia en un lugar al aire

libre. Usa equipo de protección como guantes y gafas protectoras. Sigue las

indicaciones de precaución de las etiquetas de los productos que uses.

3. Vierte una taza o 250 ml de etanol en un contenedor de vidrio graduado (de los

que se usan para medir cantidades). Agrega una cucharita y media de lejía.

4. Usa una tapa que no sea de aluminio y agita hasta que se disuelva la lejía.

5. Vierte 4 tazas de aceite vegetal nuevo. Calienta el aceite a 60ºC.

6. Usa un embudo para verter el aceite caliente en una botella de plástico de 2

litros. Agrega la mezcla de etanol y lejía.

7. Coloca la tapa de manera que quede apretada y agita vigorosamente por 20

segundos.

VI.- RESULTADOS 6.1.-PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS DE DATOS:

DURANTE EL PROCESO EXPERIENCIAS

Al mezclar en etanol y la lejía

No se produce reacción violenta. No hay cambios en el color, solo se forma etóxido de sodio y agua.


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Al añadir al aceite, previamente calentado y con temperatura 60 0C; la mezcla

anterior.

Se produce una reacción, se mezclan ambos productos, la reacción no es violenta

Al agitar la mezclaObserva cómo se forma una capa. A través de un proceso llamado transesterificación, podrás ver una capa oscura de glicerina formándose debajo de la capa más ligera de combustible biodiesel, ya que los ácidos grasos trans en el aceite se derivan de una molécula de glicerina, que es reemplazada por tres moléculas de alcohol.

DESPUES DEL

PROCESO

EXPERIENCIAS

Al pasar tres dias La mezcla se va haciendo mas clara. Esto ocurre debido a que la glicerina se asienta.

Al pasar una semana Tenemos el biodiesel listo, solo tenemos que separar la gliceria del biocombustible, se tiene que ser cuidadoso.

6.2.-CONTRASTACION DE HIPOTESISSe obtuvieron los resultados esperados. Si funciona. Se realizaron pruebas con materiales

de laboratorio, como los mecheros. Se tiene una combustión igual que el querosene, pero con una nula emisión de humo negro, eso verifica la hipótesis.


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VII.-CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

7.1.- CONCLUSIONES:

1. El uso del biodiesel como combustible alternativo, generara menor contaminación que los

combustibles que contienen petróleo.

2. Se puede elaborar biodiesel con materias primar reciclables como el aceite usado.

3. La contaminación y destrucción de la capa d ozono se debe a la emisión excesiva de gases

contaminantes que contienen los combustibles derivados del petróleo; que son usados por la gran

mayoría de vehículos en el mundo.

7.2.-RECOMENDACIONES:Para la elaboración del producto:

Se debe detomar en cuenta ciertas medidas de seguridad antes de iniciar la preparación

del biodiésel:

Usar delantal, guantes, gafas y máscara, debes tener en cuenta que el metanol

puede ser altamente tóxico, sobre todo sus vapores, por lo cual debes usar siempre

máscara al manipularlo.

El hidróxido de sodio es altamente corrosivo, no se debe dejar caer en la piel

puesto que puede quemarla.

El lugar donde se va a procesar el biodiesel debe estar siempre ventilado para

evitar la acumulación de vapores tóxicos.

El lugar también debe contar con un grifo de agua cerca. En caso que los químicos

entren en contacto con la piel se debe lavar con abundante agua.

Al tratarse de productos tóxicos, durante el proceso no debe haber cerca ni niños

ni mascotas. Se debe procurar mantener los químicos fuera de su alcance en todo

momento.

En caso de intoxicación por metanol, se debe buscar ayuda médica inmediata

y NO ES RECOMENDABLE INDUCIR EL VÓMITO.

Para la utilización del producto:

Se debe tener cuidado porque es altamente explosivo,

Es preferible mantenerse alejado de los niños.


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Se debe mantener cerrado y lejos del sol.

No hacer reaccionar con alcohol.

VIII.- REFERENCIA BIBLIOGRAFICA Algunos links:

http://www.biodieselspain.com/que-es-el-biodiesel/

http://www.biodisol.com/que-son-los-biocombustibles-historia-produccion-noticias-y-articulos-biodiesel-energias-renovables/

http://www.aprenderesgratis.com/biodiesel-casero.htm

http://es.wikihow.com/fabricar-biodiesel-casero

http://biodiesel.org/

http://es.slideshare.net/Noelion/proyecto-biodiesel

http://inta.gob.ar/documentos/produccion-de-biodiesel-a-partir-de-aceite-de-soja.-contexto-y-evolucion-reciente-1/

http://www.cne.gob.sv/index.php?option=com_content&view=article&id=123&Itemid=164

http://www.biodieselspain.com/documentos.php

http://www.taringa.net/post/ciencia-educacion/15528789/Como-hacer-Biodiesel-casero.html

http://especiales.elcomercio.com/planeta-ideas/planeta/planeta-7-de-septiembre-2014/basura-generar-biodiesel

http://www.greenwave.com.ar/Greenwave_Biodiesel_ventajas.htm

http://www.cne.gob.sv/index.php?option=com_quickfaq&view=items&cid=4%3Afaq-biocombustibles&id=4%3Aicuales-son-las-ventajas-y-las-desventajas-de-usar-biodiesel-en-lugar-de-diesel&Itemid=181

http://twenergy.com/a/biodiesel-ventajas-y-desventajas-196


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http://es.wikihow.com/fabricar-biodiesel-casero

http://www.aprenderesgratis.com/biodiesel-casero.htm



http://www.biodieselspain.com/que-es-el-biodiesel/


IX.- ANEXOS

LOS MATERIALES NECESARIOS:

PROCEDIMIENTO:

Midiendo el etanol


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Agregando al etanol, la lejía:

Midiendo el aceite:


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Calentando y midiendo la tem peratura al aceite:


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Agragando el aceite a la botella:


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Al agregar la mezcla de etanol al aceite:


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Resultado luego de agitar la mezcla:

Al probar el combustible:


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Luego de separar la mezcla:

El equipo de trabajo:


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