Biodiésel

Muestra de biodiésel.

El biodiésel es un biocombustible líquido que se obtiene a partir de lípidos naturales como aceites vegetales o grasas animales, con o sin uso previo,​ mediante procesos industriales de esterificación y transesterificación, y que se aplica en la preparación de sustitutos totales o parciales del petrodiésel o gasóleo obtenido del petróleo.

El biodiésel puede mezclarse con gasóleo procedente del refino de petróleo en diferentes cantidades. Se utilizan notaciones abreviadas según el porcentaje por volumen de biodiésel en la mezcla: B100 en caso de utilizar sólo biodiésel, u otras notaciones como B5, B15, B30 o B50, donde la numeración indica el porcentaje por volumen de biodiésel en la mezcla.

El aceite vegetal, cuyas propiedades para la impulsión de motores se conocen desde la invención del motor diésel gracias a los trabajos de Rudolf Diesel, ya se destinaba a la combustión en motores de ciclo diésel convencionales o adaptados. A principios del siglo XXI, en el contexto de búsqueda de nuevas fuentes de energía, se impulsó su desarrollo para su utilización en automóviles como combustible alternativo a los derivados del petróleo.

El biodiésel descompone el caucho natural, por lo que es necesario sustituir éste por elastómeros sintéticos en caso de utilizar mezclas de combustible con alto contenido de biodiésel.

El impacto ambiental y las consecuencias sociales de su previsible producción y comercialización masiva, especialmente en los países en vías de desarrollo o del Tercer y Cuarto Mundo generan aumento de la deforestación de bosques nativos, expansión indiscriminada de la frontera agrícola, desplazamiento de cultivos alimentarios y ganadería, destrucción del ecosistema y la biodiversidad, desplazamiento de trabajadores rurales.

Se ha propuesto en los últimos tiempos denominarlo agrodiésel ya que el prefijo «bio-» a menudo es asociado erróneamente con algo ecológico y respetuoso con el medio ambiente. Sin embargo, algunas marcas de productos del petróleo ya denominan agrodiésel al gasóleo agrícola o gasóleo B, empleado en maquinaria agrícola.

Antecedentes históricos

La Transesterificación de un aceite vegetal se llevó a cabo ya en 1853 por científicos E. Duffy y J. Patrick, muchos años antes de que el primer motor diesel llegara a ser funcional. Primer modelo de Rudolf Diesel, un solo de 10 pies (3 m) del cilindro de hierro con un volante en su base, corrió por sus propios medios, por primera vez en Augsburgo, Alemania, el 10 de agosto 1893 se ejecuta en otra cosa que el aceite de maní. En recuerdo de este evento, 10 de agosto ha sido declarado "Día Internacional de Biodiesel". A menudo se informó de que su motor diesel diseñado para funcionar con aceite de maní, pero esto no es así. Diesel se indica en sus artículos publicados, "en la Exposición de París en 1900 (Exposición Universal de París) había mostrado por la Compañía Otto un pequeño motor diesel, que, a petición del Gobierno francés corrió en arachide (tierra-tuerca o tuerca de guisante) de aceite (ver biodiesel), y trabajó con tanta discreción que sólo unas pocas personas eran conscientes de ello. El motor fue construido para el uso de aceite mineral, y luego se trabajó con aceite vegetal sin ningún tipo de alteraciones se están haciendo. El Gobierno francés en el momento en el pensamiento de control de la aplicación a la producción de energía de la arachide, o la tuerca de tierra, que crece en cantidades considerables en sus colonias africanas, y puede ser fácilmente cultivado allí. “Diesel más tarde se llevó a cabo otros exámenes similares y parecía apoyar la idea. En un discurso de 1912 Diesel, dijo, "el uso de aceites vegetales como combustibles de motor puede parecer insignificante hoy, pero tales aceites pueden convertirse, en el transcurso del tiempo, tan importante como el petróleo y los productos de alquitrán de hulla de la actualidad.

Propiedades

El biodiésel se describe químicamente como compuestos orgánicos de ésteres monoalquílicos de ácidos grasos de cadena larga y corta.

Reacciones de síntesis

El proceso de transesterificación consiste en combinar, el aceite (normalmente aceite vegetal) con un alcohol ligero, normalmente metanol, y deja como residuo de valor añadido propanotriol (glicerina) que puede ser aprovechada por la industria cosmética, entre otras.

Contaminación por agua

El biodiesel puede contener pequeñas cantidades de agua, pero problemática. Aunque no es miscible con agua, es decir, como el etanol, higroscópico (absorbe el agua de la humedad atmosférica). Una de las razones biodiesel puede absorber el agua es la persistencia de los mono y di glicéridos sobrantes de una reacción incompleta. Estas moléculas pueden actuar como un emulsionante, permitiendo que el agua se mezcle con el biodiesel. [Cita requerida] Por otro lado, puede haber agua que es residual al tratamiento o como resultado de la condensación del tanque de almacenamiento. La presencia de agua es un problema porque: • El agua reduce el calor de combustión del combustible a granel. Esto significa más humo, más difícil de partida, menos energía. • El agua causa la corrosión de los componentes vitales del sistema de combustible: las bombas de combustible, bombas de inyección, líneas de combustible, etc. • Agua y microbios causan los filtros elemento de papel en el sistema al fracaso, que a su vez se traduce en una falla prematura de la bomba de combustible debido a la ingestión de partículas grandes. • El agua se congela para formar cristales de hielo cerca de 0 ° C (32 ° F). Estos cristales proporcionan sitios para la enucleación y acelerar la gelificación del combustible residual. • El agua acelera el crecimiento de las colonias de microbios, lo que puede tapar un sistema de combustible. Biodiesel usuarios que tienen tanques de combustible calienta tanto, frente a un problema microbio durante todo el año. Además, el agua puede producir picaduras en los pistones de un motor diesel.

Mezclas

Las mezclas de biodiesel y diesel convencional basada en hidrocarburos son los productos más habitualmente distribuidos para su uso en el mercado del gasóleo al por menor. Gran parte del mundo utiliza un sistema conocido como la "B" factor que indique la cantidad de biodiesel en cualquier mezcla de combustible: el combustible que contiene 20% de biodiésel B20 tiene la etiqueta, mientras que el biodiésel puro se denomina B100. Las mezclas de biodiesel con 80 por ciento 20 por ciento de diesel de petróleo (B20) en general se puede utilizar en motores diesel sin modificar. El biodiésel también puede ser utilizado en su forma pura (B100), pero pueden requerir algunas modificaciones del motor para evitar problemas de mantenimiento y rendimiento. Mezclando B100 con petróleo diesel se puede realizar por:

1) Mezclado en los depósitos a la fabricación punto antes de la entrega de camiones cisterna Splash de mezcla en el camión cisterna (adición de un porcentaje específico de biodiesel y diesel de petróleo) 2) En línea de mezcla, dos componentes de llegar al camión cisterna de forma simultánea. 3) Parquímetro bomba de mezcla, el petróleo diesel y biodiesel metros se establecen en X volumen total, bomba de transferencia tira de dos puntos y la mezcla es completa a la salida de la bomba.

Materias primas

La fuente de aceite vegetal suele ser aceite de colza, ya que es una especie con alto contenido de aceite, que se adapta bien a los climas fríos. Sin embargo existen otras variedades con mayor rendimiento por hectárea, tales como la palma, la jatropha curcas etc. También se pueden utilizar aceites usados (por ejemplo, aceites de fritura), en cuyo caso la materia prima es muy barata y, además, se reciclan lo que en otro caso serían residuos.

Existen otras materias primas en las cuales se pueden extraer aceite para utilizarlas en el proceso de producción de Biodiésel. Las materias primas más utilizadas en la selva amazónica son la jatropha curcas (piñón en portugués), sacha inchi, el ricino (mamona en portugués) y la palma aceitera.

Además, otra materia prima utilizada es la grasa animal, la cual produce mayores problemas en el proceso de fabricación, aunque el producto final es de igual calidad que el biodiésel de aceite, exceptuando su punto de solidificación.

Se dice que para la generacion de Biodiesel se debe seguir la siguiente "receta": 1 lt de aceite vegetal (normalmente bajo en agua (2% max) de lo contrario se obtendra jabon). 200 ml de Ethanol. 3.5 gr de Soda Caustica (NaOH).

Se debe mezclar primero el alcohol con la soda caustica para generar el llamado Methoxido. *** Tener especial cuidado al mezclar estos dos ya que la sosa caustica combinada con alcohol generara una reaccion exotermica muy agresiva, que puede quemar la piel, ojos etc *** Una vez que se obtiene el metoxido, mezclar con el aceite vegetal, levantar su temperatura a 55 °C y mezclar por un espacio de 1 hr, dejar reposar y en aproximadamente 3 hrs veras el resultado. Una capa ligera de aceite transparente arriba y una capa densa y obscura de glicerina abajo.

Procesos industriales

En la actualidad existen diversos procesos industriales mediante los cuales se pueden obtener biodiésel. Los más importantes son los siguientes:

1. Proceso base-base, mediante el cual se utiliza como catalizador un hidróxido. Este hidróxido puede ser hidróxido de sodio (soda cáustica) o hidróxido de potasio (potasa cáustica).

2. Proceso ácido-base. Este proceso consiste en hacer primero una esterificación ácida y luego seguir el proceso normal (base-base), se usa generalmente para aceites con alto índice de acidez.

3. Procesos supercríticos. En este proceso ya no es necesario la presencia de catalizador, simplemente se hacen a presiones elevadas en las que el aceite y el alcohol reaccionan sin necesidad de que un agente externo, como el hidróxido, actúe en la reacción.

4. Procesos enzimáticos. En la actualidad se están investigando algunas enzimas que puedan servir como aceleradores de la reacción aceite-alcohol. Este proceso no se usa en la actualidad debido a su alto coste, el cual impide que se produzca biodiésel en grandes cantidades.

5. Método de reacción Ultrasónica

En el método reacción ultrasonica, las ondas ultrasónicas causan que la mezcla produzca y colapse burbujas constantemente. Esta cavitación proporciona simultáneamente la mezcla y el calor necesarios para llevar a cabo el proceso de transesterificación. Así, utilizando un reactor ultrasónico para la producción del biodiésel, se reduce drásticamente el tiempo, temperatura y energía necesaria para la reacción. Y no sólo reduce el tiempo de proceso sino también de separación.​ De ahí que el proceso de transesterificación puede correr en línea en lugar de utilizar el lento método de procesamiento por lotes. Los dispositivos ultrasonicos de escala industrial permiten el procesamiento de varios miles de barriles por día. Especialmente durante el último año el uso del equipo ultrasónico aumentaba significativamente a causa de sus ventajas económicas.

Estándares y regulación

Los ésteres metílicos de los ácidos grasos (FAME), denominados biodiésel, son productos de origen vegetal o animal, cuya composición y propiedades están definidas en la Unión Europea en la norma EN 14214, con una excepción del índice de yodo para España, cuyo valor máximo queda establecido en 140 en vez de 120 como propone la norma EN 14214.

En España el biodiésel aparece regulado en el Real Decreto 61/2006, de 31 de enero, por el que se determinan las especificaciones de gasolinas, gasóleos, fuelóleos y gases licuados del petróleo y se regula el uso de determinados biocarburantes. Para las mezclas de biocarburantes con derivados del petróleo que superen un 5% de ésteres metílicos de los ácidos grasos o de bioetanol es obligatoria una etiqueta específica en los puntos de venta.​

Aplicaciones

El biodiesel puede ser utilizado en estado puro (B100) o puede ser mezclado con diesel de petróleo en las operaciones de concentración en la mayoría de la bomba de inyección diesel. Nueva extrema alta presión (29.000 psi) a los motores tiene límites estrictos fábrica de B5 o B20 según el fabricante. El biodiésel tiene diferentes propiedades disolventes que el petrodiesel y se degradará juntas de caucho natural y de las mangueras en los vehículos (en su mayoría vehículos fabricados antes de 1992), aunque éstos tienden a llevar a cabo de forma natural y es muy probable que ya hayan sido reemplazados por FKM, que no es reactiva al biodiesel. El biodiesel se ha sabido romper los depósitos de residuos en las líneas de combustible, donde se ha utilizado el petrodiesel. Como resultado, los filtros de combustible pueden ser obstruidos con partículas si una transición rápida de biodiésel puro se hace. Por lo tanto, se recomienda cambiar los filtros de combustible en los motores y calentadores poco después de primero de cambiar a una mezcla de biodiesel​

Estados Unidos

En septiembre de 2005 Minesota fue el primer estado en obligar a que el diésel comercializado contenga al menos un 2% de biodiésel.​

Ventajas e inconvenientes

Ventajas

• El biodiésel disminuye de forma notable las principales emisiones de los vehículos, como son el monóxido de carbono y los hidrocarburos volátiles, en el caso de los motores de gasolina, y las partículas, en el de los motores diésel.
• La producción de biodiésel supone una alternativa de uso del suelo que evita los fenómenos de erosión y desertificación a los que pueden quedar expuestas aquellas tierras agrícolas que, por razones de mercado, están siendo abandonadas por los agricultores.
• El biodiésel supone un ahorro de entre un 25% a un 80% de las emisiones de CO2 producidas por los combustibles derivados del petróleo, constituyendo así un elemento importante para disminuir los gases invernadero producidos por el transporte.
• Por su mayor índice de octano y lubricidad reduce el desgaste en la bomba de inyección y en las toberas.
• No tiene compuestos de azufre por lo que no los elimina como gases de combustión.
• El biodiésel también es utilizado como una alternativa de aceite para motores de dos tiempos, en varios porcentajes; el porcentaje más utilizado es el de 10/1.
• El biodiésel también puede ser utilizado como aditivo para motores a gasolina (nafta) para la limpieza interna de estos.

Inconvenientes

• La explotación de plantaciones para palmas de aceite (utilizadas para hacer biodiésel) fue responsable de un 87% de la deforestación de Malasia hasta el año 2000. En Sumatra y Borneo, millones de hectáreas de bosque se convirtieron en tierra de cultivo de estas palmeras y en los últimos años se ha conseguido más que doblar esa cifra, la tala y los incendios perduran. Hasta deforestaron por completo el famoso parque nacional Tanjung Puting de Kalimantan. Orangutanes, gibones, rinocerontes, tapires tigres, panteras nebulosa, etc... se van a extinguir por la destrucción del hábitat. Miles de indígenas han sido desalojados de sus tierras y 1500 indoneses fueron torturados. Pero los gobiernos, mientras Europa siga comprando su palma de aceite para hacer biodiesel, seguirán promoviendo el cultivo de estas plantas para su propio beneficio.^{[cita requerida]}

• Debido a su mejor capacidad solvente con respecto al petrodiésel, los residuos existentes son disueltos y enviados por la línea de combustible, pudiendo atascar los filtros, caso que se da únicamente cuando se utiliza por primera vez después de haber estado consumiento diésel mineral.^{[cita requerida]}

• Tiene una menor capacidad energética, aproximadamente un 3% menos, aunque esto, en la práctica, no es tan notorio ya que es compensado con el mayor índice cetano, lo que produce una combustión más completa con menor compresión.^{[cita requerida]}

• Ciertas hipótesis^{[cita requerida]} sugieren que se producen mayores depósitos de combustión y que se degrada el arranque en frío de los motores, pero esto aún no está documentado.

• Otros problemas que presenta se refieren al área de la logística de almacenamiento, ya que es un producto hidrófilo y degradable, por lo cual es necesaria una planificación exacta de su producción y expedición. El producto se degrada notoriamente más rápido que el petrodiésel.^{[cita requerida]}

• Hasta el momento, no está claro el tiempo de vida útil del biodiésel; algunos sostienen^{[cita requerida]} que posee un tiempo de vida muy corto (meses), mientras que otros afirman^{[cita requerida]} que su vida útil llega incluso a 10 años o más. Pero todos concuerdan que depende de su manipulación y almacenamiento.

• El rendimiento promedio para oleaginosas como girasol, maní, arroz, algodón, soja o ricino ronda los 900 litros de biodiésel por hectárea cosechada. Esto puede hacer que sea poco práctico para países con poca superficie cultivable; sin embargo, la gran variedad de semillas aptas para su producción (muchas de ellas complementarias en su rotación o con subproductos utilizables en otras industrias) hace que sea un proyecto sustentable^{[cita requerida]}. No obstante, se está comenzando a utilizar la jatrofa para producir aceite vegetal y, posteriormente, biodiésel y que puede cultivarse incluso en zonas desérticas^{[cita requerida]}.

Véase también

• Biocombustible
• Biobutanol
• Bioetanol
• Cáñamo
• Desarrollo sostenible
• Estándar de combustibles bajos en carbono
• Gasóleo
• Jatrofa

Notas y referencias

5. sisntesis de aditivos para biodiesel a partir de modificaciones químicas de la glicerina. Sandra Y. Giraldo, Luis A. Rios, Alexander Franco y Fernando Cardeño http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=s0718-07642009000600010&lang=pt

1. Experimental study on evaluation and optimization of conversion of waste animal fat into biodiesel. • Ghassan M. Tashtoush, Mohamad I. Al-Widyan y Mohammad M. Al-Jarrah http://www.sciencedirect.com/science?_ob=MImg&_imagekey=B6V2P-4BK2BCG-2-16&_cdi=5708&_user=8959742&_pii=S0196890403003704&_orig=search&_coverDate=10%2F31%2F2004&_sk=999549982&view=c&wchp=dGLbVlz-zSkWb&md5=06fb8a57d6c2535eb9fd4ab4506d1fa2&ie=/sdarticle.pdf
2. El manual de Biodiesel, Chaper 2 - La historia de los combustibles diesel a base de aceite Vegetable, por Gerhard Knothe, ISBN 1-893997-79-0
3. "US EPA Biodiesel Factsheet". http://www.epa.gov/smartway/growandgo/documents/factsheet-biodiesel.htm

Enlaces externos

• Wikimedia Commons alberga una galería multimedia sobre Biodiésel.
• Análisis Well-to-Wheel del uso de energía y emisiones de gases de efecto invernadero de sistemas avanzados vehículo/combustible - Estudio Europeo (en inglés). GM, LBST, BP, ExxonMobil, Shell, TotalFinaElf. (27 de septiembre de 2002)
  • Resumen de resultados del estudio WTW a nivel europeo de GM
• Portal de Energías Renovables. Biocarburantes. CIEMAT
• National Biodiésel Board-Sitio de las empresas de biodiésel en los EE.UU.
• European Biodiésel Board- Sitio de las empresas de biodiésel en la UE
• Análisis sobre los vehículos ecológicos.
• Gota Verde. Proyecto de estudio de la producción de biodiésel a escala local
• Cómo fabricar biodiesel de forma artesanal
• Empezando a Hacer Biodiesel
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