Química

Evidencia de aprendizaje

Planificación. Planteamiento del proyecto de investigación: Cuidando el medio ambiente

Nombre: Rodolfo Cárdenas López Carrera: Ingeniería En Tecnología Ambiental

AL12520890

Título:

El combustible de hoy (Biodisel)

Mejoras para el biodisel

La mezcla para obtener un biodiesel más benéfico consta del procesamiento entre materias primas tropicales, como el aceite extraído de la palma sembrada en Colombia, y el aceite de soya usado en Estados Unidos o extraído en Europa, del uso de este tipo de mezclas, propuesto por el grupo de la UN, no solo se cumplen las normas de desarrollo sostenible y del uso de biocombustibles, sino que se mejorara la calidad de estos.

Fórmula estructural para los ácidos grasos presentes en el biodiesel

ÁcidosGrasos

Carbonosy dobles enlaces

Estructura química(= denota los dobles enlaces)

Caprílico C8 CH3(CH2)6COOHCáprico C10 CH3(CH2)8COOHLáurico C12 CH3(CH2)10COOHMirístico C14 CH3(CH2)12COOHPalmítico C16 CH3(CH2)14COOHPalmitoleico C16 1 CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7COOHEsteárico C18 0CH3(CH2)16COOHOleico C18 1CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOHLinoleico C18 2CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COO

HAracídico C20 0CH3(CH2)18COOHEicosenoico C20 1CH3(CH2)7CH=CH(CH2)9COOHBeénico C22 0CH3(CH2)20COOHEuricico C22 1CH3(CH2)7CH=CH(CH2)11COOH

INTRODUCCION:

Los biocombustibles son recursos energéticos procesados por el ser humano a partir de materiales que han sido producidos actualmente por seres vivos , a los cuales se les llama biomasa, estos pueden ser encontrados en diferentes estados como líquidos, solidos o gaseosos y se pueden obtener fácilmente, algunos biocombustibles como el etanol (alcohol de madera) requieren de algunos químicos para su mejor funcionamiento o explotación para generar energía que sea igual de sustentable como los combustibles fósiles ,así como el Biodiesel de maíz obtenido del subproducto de bioetanol de maíz una tecnología de extracción de aceite a partir de granos de destilería desecados (DDG) (inventada por una empresa estadounidense, GS Clean Tech) .

Objetivo:

Desde hace tiempo se ha escuchado hablar de los biocombustibles, Desdé que se comenzó a hablar del calentamiento global y la contaminación se ha tratado de desarrollar tecnologías sustentables que pretendan remplazar a los energéticos convencionales, desde la búsqueda de combustibles más económicos o de fácil acceso, el hombre ha tenido la necesidad de recombinar ciertos elementos a su favor, por eso la búsqueda de biocombustibles, que favorezcan al medio ambiente y sean más económicos para los usuarios. En este proyecto se pretende encontrar la forma más adecuada y practica para desarrollar esta innovación actual, la cual genere menos contaminación, más económica, así como encontrar los uso como remplazo del combustible convencional. Algunos autos actualmente funcionan con el gas generado del abono consumido por bacterias o el aceite reciclado de cocina se ha implementado como sugerencia para encender un auto y el cual ha sido bien visto por algunos científicos, los cuales han encontrado una solución para disminuir las emisiones normales del CO2, aunque se han cuestionado sobre la explotación de recursos naturales , ya que se ha encontrado que se usa actualmente el uso de plantas como la caña para este experimento, las emisiones son beneficiosas. Para poder realizar este tipo de proyecto masivo es necesario someterlo a experimentación y crear hipótesis sobre los daños que causaría, para esto es esencial tener en cuenta la conciencia ecológica que nos permita cambiar este nuevo modelo.

Justificación:

La carrera de tecnología ambiental tiene como objetivo buscar soluciones para mejorar el medio ambiente, con esta carrera me permitirá estudiar y buscar soluciones para combatir y hasta poder erradicar la contaminación desarrollando nuevas técnicas y proyecto que pueda mejorar nuestros aires, tanto como ver el uso actual de combustibles fósiles qué enriquecen la economía de algunas personas por los altos precios y las demandas al extranjero como es el caso del petróleo crudo y la gasolina, que a pesar de que son grandes contaminantes, son en un principio la explotación de los recursos naturales donde surgen estas enormes excavadoras que deterioran la capa terrestre, terminando con el habita de especies naturales, las excavadoras se sumergen lo más posible en el océano orillando a especies marinas a migrar lo cual crea qué cientos de peces vallan hacia aguas desconocidas causándoles muerte por desorientación o cambio climático repentino al no poder adaptarse rápidamente ,afectando severamente la biosfera, al hacer uso de estos combustibles convencionales aumentamos el CO2, que se genera de materiales quemados como la gasolina que sale por el escape de nuestros automóviles, causantes del deterioro de la capa de ozono, al dañarse la capa de ozono se hacen agujeros en la atmosfera que nos exponen directamente a los rayos del sol trayendo como consecuencia el cáncer de piel y mutaciones por contaminación, incendios y cambios climáticos repentinos, en el caso de las zonas polares ya se manifiesta rápidamente la degustación de los glaciares , los cuales se van derritiendo con velocidad dejando sin refugió a pingüinos y osos polares en su migración en busca de alimento o vivienda nueva ,al derretir esté tipo de zonas naturales estamos arriesgando varias especies a la extinción segura y no solo la suya si no también la nuestra.

Marco teórico:

A partir del protocolo de Kioto (1997) se acordó por 39 países, reducir lasemisiones de gases de efecto invernadero en un 5% dentro del periodo 2008-2012. Se inició la búsqueda para sustituir a los combustibles fósiles y productos químicos utilizados. Los biocombustible surgen como la alternativa más sustentable en el sector del transporte frente a los combustibles fósiles. Los biocombustibles son temas de debate en lo político, económico y ambiental debido al aumento de los costos de los combustibles fósiles y alarmante cambio climático. Estos argumentos están en la base del cambio de paradigma energético: de la cultura del petróleo hacia la era de la bioenergía. Actualmente la energía consumida a nivel mundial depende casi en80% del petróleo, carbón y gas natural,

productos no renovables, es necesario diversificar las fuentes. Los biocarburantes más ampliamente difundidos en el transporte son el biodiesel y el etanol, este último representa el 90% del total de biocombustible sutilizado a nivel mundial.

Desarrollo:

El biodiesel es un combustible de origen vegetal o animal: sirve para ser usado en motores diésel mezclado con gasóleo o en forma pura, sin modificaciones o adaptaciones de los motores. Es el resultado de procesar el aceite contenido en semillas y plantas que nos brinda la naturaleza como algas, girasol, soja, sésamo, palma, cacahuate, coco, entre otros. También puede obtenerse de grasas animales o aceites vegetales usados. Es un combustible compuesto por esteres mono alquílicos de ácidos grasos de cadena larga derivados de lípidos renovables, como aceites vegetales. Se puede obtener biodiesel de varias fuentes:

-De plantas oleaginosas, como el cártamo, el girasol, palma, coco olas recomendadas por las políticas públicas mexicanas: la higuerilla, la jatropha y la palma de aceite.

-De la grasa animal. De los aceites alimenticios usados. El biodiesel puede ser empleado por cualquier vehículo diésel, motores deignición de compresión, calderas de calefacción, ya que su composición y características son muy similares a las del diésel fósil. Sin embargo, su uso principal es como aditivo del diésel fósil porque contribuye a disminuir la emisión de contaminantes como el monóxido de carbono y los hidrocarburos volátiles. Dicho en términos más simples: el biodiesel es un combustible de origen orgánico producido a partir de aceites vegetales o grasas animales; asimismo puede ser utilizado como sustituto o aditivo del diésel 2 convencional. El termino bio hace referencia a su naturaleza renovable y biológica en contraste con el combustible diésel convencional derivado del petróleo, por su parte diésel alude a su uso en motores de este tipo (www.bioenergeticos.gob.mx/biodiesel.html).PEMEX ha determinado adicionar el 0.35% de biodiesel a su producción de diésel UBA (Ultra Bajo Azufre), sólo en la medida en la que el combustible de origen orgánico esté disponible. Según estimaciones de la Secretaría de Energía, la cantidad de biodiesel que PEMEX podría emplear en un año sería de 8.7millones de litros2.En México ya hay algunas empresas que generan biodiesel, pero su volumen total de producción no es suficiente para cubrir las necesidades del país, por lo que hay mucho espacio disponible en el mercado para las empresas que deseen incursionar en su producción. Aunque el precio de producción de un litro de biodiesel puede ser mayor aldol diésel fósil, México, como muchos otros países, cuenta con apoyos para fomentar el desarrollo de la agroindustria del biodiesel hasta que adquiera una dimensión que la haga autosustentable. Insumos, suministros del biodiesel Aceite. Es el

principal insumo para la producción de biodiesel. Puede ser producido a partir de cualquier aceite o gras de origen orgánico (animal o vegetal), incluyendo aceites residuales ya usados en frituras o recuperados en trampas de grasas, etc. Sin embargo de la calidad de este insumo dependerá la necesidad de un pre tratamiento más o menos complejo que hará el proceso más o menos caro. No es posible elaborar biodiesel a partir de aceites minerales como los lubricantes. Alcohol. Se emplea alcohol metílico o metanol de 95% de pureza. La cantidad requerida para la elaboración de biodiesel es de aproximadamente el15% o 205 del volumen de aceite a procesar. Esta sustancia es toxica cuando se ingiere, se inhala o tiene contacto con la piel, es altamente inflamable y arde conllama incolora. Su manipulación debe hacerse tomando todas las precauciones del caso. Nota. También se puede utilizar alcohol etílico o etanol, siempre y cuando sea anhidro o tenga una pureza del 95.5%.Catalizador. Puede ser hidróxido de sodio (NaOH, soda cáustica) o hidróxido de potasio (KOH, potasa cáustica), de grado industrial, en escamas o en perlas. Se ha preferido el hidróxido de potasio pues presenta ventajas al momento de disolverlo en el alcohol; favorece una transformación más completa del aceite en biodiesel , en caso se desee purificar la glicerina para su venta; permite obtener un subproducto utilizable como fertilizante (fosfato de potasio); en caso de trabajar con grasas, la glicerina se mantiene en estado líquido al enfriar, mientras que el NaOH se solidifica y hace difícil su separación del biodiesel por decantación en el reactor. La cantidad a aplicar de catalizador depende de la acidez del aceite al trabajar; tanto el NaOH como el KOH son corrosivos para diversos materiales y resultan irritantes para la piel y las mucosas. Agua. Se requiere agua corriente para el proceso de lavado del biodiesel. El efluente resultante es alcalino y tiene un contenido significativo de jabones, trazas y trazas de metanol. Energía. Se necesita energía eléctrica (monofásica o trifásica de 220voltios) para los motores, bombas y otro equipos utilizados en el proceso de producción. El uso de reactores en la elaboración del biodiesel es un indispensable instrumento para lograr un buen resultado, también recordemos que se puede elaborar biodiesel de manera casera, desarrollando un reactor casero para poder realizar la actividad.

Máquinas y equipo:

Mezclador estático, contenedor de pre almacenamiento, catalizador (reactor estático), reactor tubular, unidad de destilación, tanque de almacenamiento externo, bomba de succión, sistema de ventilación central, aparatos de limpieza de aspersión, tubería central.

Equipo de laboratorio, muebles y enseres, equipos de computación, repuestos y accesorios, extintores.

Proceso de producción

La industria aceitera de palma está compuesta tanto por extractoras como refinadoras. En el caso de las plantas extractoras de aceite crudo de palma, es importante que las plantas estén localizadas en los estados productores, debido a que por sus características físico-químicas debe procesarse en un lapso de tiempo muy corto. Con base en la información acumulada en México sobre estas plantas, a continuación se presenta con detalle el proceso para la obtención del aceite primario de palma africana que posteriormente se emplea en la producción de biodiesel. Recepción de la fruta: La fruta en racimos es transportada en camiones tráiler desde el campo hasta los molinos, y se debe de tener mucho cuidado de que la fruta no se dañe durante el manejo y transporte. Se descarga en la rampa de alimentación al esterilizador. Esterilización. La esterilización se lleva a cabo colocando los canastos del esterilizador en tanques horizontales a una presión de 3 kg/cm2 a 143º C de temperatura por 60 minutos. Los objetivos de la esterilización son: Evitar incrementos de los ácidos grasos libres presentes en el aceite debido a reacciones enzimáticas. Facilitar la deserción mecánica. Preparación de la pulpa para los siguientes procesos. Separación. En este paso se separan las frutas esterilizadas del racimo. Hay dos métodos para separar la fruta: por sacudidas vigorosas o por golpeteo. El equipo de separación tiene un gran tanque horizontal con pequeños canales o barras en forma de "T" lo suficientemente espaciadas para que pasen las frutas pero no los tallos. El diámetro

del tanque varía de 1.8 a 2 metros y longitudes de 3a 5 metros, con rotación de 20 a 25 revoluciones por minuto. Digestión. Consiste en calentar las frutas esterilizadas para poder retirar la cáscara y poder romper la semilla más fácilmente antes de entrar a la etapa de extracción del aceite. Se calientan a una temperatura entre 95 y 100° C por 20minutos.Extracción de aceite. Para la extracción mecánica se puede usar una prensa con un gusano o tornillo sin fin con control de presión para asegurar una máxima eficiencia de remoción de aceite. En esta etapa se tienen dos productos: Una mezcla de aceite, agua y restos sólidos una torta de fibra y cáscara con algo de aceite residual. Clarificación. El aceite crudo de la etapa de extracción tiene una composición promedio de 66% de aceite, 24% de agua y 10% de sólidos no aceitosos. Debido a la alta concentración de sólidos se le agrega agua para que se asienten. Después el aceite crudo se filtra para remover materiales sólidos y se envía a un tanque de asentamiento para separar el aceite del agua. El aceite pasa por un purificador centrífugo, un secador a vacío y un enfriador para finalmente ser almacenado en tanques. El aceite final tiene una humedad entre 0.1% y 0.12 % e impurezas menores al 0.02 %. Almacenamiento: Los tanques de almacenamiento deben de tener un recubrimiento interno con materiales epóxidos para evitar la corrosión. En el almacenamiento y el transporte debe de mantenerse la temperatura entre 32 y 40°C.De aquí el aceite primario sigue su camino hacia el proceso de producción estándar del biodiesel, consistente en la esterificación, la transesterificación y el procesamiento de metilésteres descrito con anterioridad en el apartado Modelos de producción.

Tratamiento de residuos

Uno de los mayores riesgos que se derivan del manejo de residuos peligrosos, es el que resulta de mezclar dos o más que por sus características físico-químicas son incompatibles, por lo que es necesario establecer el procedimiento para determinar la incompatibilidad

entre dos o más residuos considerados como peligrosos. De acuerdo con las normas que existen para el cuidado del medioambiente, se debe tener en cuenta el manejo con mucho cuidado de los residuos que deja la elaboración del biodiesel. De acuerdo con la normatividad es necesario tratar el efluente antes de descargarlo al desagüe, se requerirá sulfato de magnesio como floculante.

También se puede utilizar una trampa de grasa para separar las emulsiones formadas durante el proceso de purificación. Asimismo, para la neutralización y parcial purificación de la glicerina se requiere ácido fosfórico. Este acido también puede ser utilizado para facilitar y mejorar los resultados de la tapa de lavado de biodiesel, aunque no resultaimprescindible.La transesterificación como cualquier otra reacción, difícilmente culmina hasta el final, quedándose intermediarios como los triglicéridos, di glicéridos y mono glicéridos, en el producto final o biodiesel. Otros contaminantes son también el metanol, glicerol y el catalizado

Cronograma de actividades.

ENEROsemanas 1-4

FEBREROSemanas 1-4

MARZOSemanas 1-4

ABRIlSemanas 1-4

Definir Proyecto XObjetivo X x xJustificación x xMarco teorico x x xDesarrollo x x x xMaquinaria y equipo

x x

Procesos de Pruducion

x x x x

Tratamientos x x xEspecificaciones x x xClonclusiones x x

Reacciones:

La producción de Biodiesel hay dos tipos de reacciones, una de ellas es la esterificación, y la otra la transesterificación.

La reacción transesterificación es la siguiente:

Triglicérido + metanol -> Ester + Diglicérido

Diglicerido + metanol -> Ester + Monoglicérido

Monoglicerido + metanol -> Ester + Glicerina.

Reacción de transesterificación básica:

Esta reacción se basa en la reacción de las moléculas de Triglicéridos. Principal componente del Aceite vegetal y animal - con un alcohol de bajo peso molecular, normalmente este suele ser metanol, pero también podemos usar etanol, propanol y butanol.

La reacción Esterificación es la siguiente:

Ácido graso + metanol -> Ester metílico + Agua

En esta reacción los catalizadores suelen ser ácidos o enzimáticos, ya que al contrario que la transesterificación, no es necesario recurrir a tiempos largos de proceso ni altas temperaturas, cosa que si ocurriría si en una reacción de transferificación usaremos estos catalizadores.

Ésteres metílicos grasos de aproximadamente de la siguiente composición:

69.3% C18:2 C18H32O

18.7% C18:1 C18H34O

6% C16:0 C16H32O

4.5% C18:0 C18H36O

1,4% C20:0/C22:0 C20H40O/C22H44O

0.3% C18:3 C18H30O

Análisis del proyecto

El presente trabajo pretende analizar sintéticamente el proceso de producción del biodiesel, novedoso combustible alternativo derivado de lípidos, y comprobar su

funcionamiento en un motor diesel, analizando a la vez su impacto sobre los humos de combustión y elaborando una síntesis de sus ventajas y desventajas

Sus ventajas:

-No requiere mayores modificaciones para su uso en motores diesel comunes.

- Es obtenido a partir de aceites vegetales, totalmente renovables.

- Permite al productor agropecuario autoabastecerse de combustible.

-Permite a países agrícolas independizarse de los países productores de petróleo.

-Tiene un gran poder de lubricación y minimiza el desgaste del motor.

- Presenta un menor nivel de emisiones gaseosas de combustión nocivas.

- Su rendimiento en motores es similar al del gasoil derivado de petróleo.

- Puede utilizarse en mezclas con gasoil común en cualquier proporción.

-No requiere cambios de infraestructura para su adopción.

- No altera sustancialmente el torque o el consumo.

-Reduce en gran medida los humos visibles durante el arranque.

-Posee una gran biodegradabilidad, comparable a la de la dextrosa.

Sus desventajas.

-Su combustión puede acarrear un aumento de óxidos de nitrógeno (NOX).

-Presenta problemas de fluidez a bajas temperaturas (menores a 0ºC)

-Presenta escasa estabilidad oxidativa, y su almacenamiento no es aconsejable por períodos superiores a 6 meses.

-Su poder solvente lo hace incompatible con una serie de plásticos y elementos derivados del caucho natural, y a veces obliga a sustituir mangueras en el motor.

-Su carga en tanques ya sucios por depósitos provenientes del gasoil puede presentar problemas cuando por su poder solvente "limpia" dichos depósitos, acarreándolos por la línea de combustible.

CONCLUSIONES:

El biodiesel representa una alternativa extremadamente útil para un país agrícola y Su aplicación comercial a gran escala no implica inversiones extras en adaptación, genera puestos de trabajo, y puede llegar a ser económicamente rentable.

El contenido de agua disuelta del metil éster de girasol (así como del metil éster de soja) puede sobrepasar ampliamente los límites exigidos por las normas internacionales de calidad d biodiesel, y se considera que los límites de las normas DIN y ASTM sobre contenido de agua no debieran ser taxativas.

Las bajas emisiones de combustión convierten al biodiesel en una alternativa atrayente para ciudades con problemas de contaminación severos, o ambientes frágiles ,Las extensas pruebas realizadas en todo el mundo con éste combustible demuestran que el mismo es competitivo con el gasoil, y representa una de las alternativas más viables en el campo de las energías renovables.

Fuentes:

http://es.wikipedia.org/wiki/Biodh http://www.viarural.com.ar/viarural.comttp://biodiesel.com.ar/www.biodieselspain.com/.../reconversion-de-residuos-de-biodiesel-enwww.madridiario.es/2010/Marzo/.../residuos-biodiesel-glicerina.htmlissuu.com/m-comunicaciones/docs/biodiesel_fecoprodfinal

Biografías:- EL BIODIESEL UNA ALTERNATIVA AL TRANSPORTEMANUEL ANGEL LOPEZ DIAZ, MADU EDICIONES,( 2008)-BIOMASA y BIOCOMBUSTIBLESA. MADRID VICENTE, EDICIONES( AÑO 2009)

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