ANÁLISIS DE LAS CONDICIONES DE OBTENCIÓN DE BIODIESEL

ANÁLISIS DE LAS CONDICIONES DE OBTENCIÓN DE BIODIESEL POR CATÁLISIS HETEROGÉNEA DE UN CATALIZADOR A PARTIR DE LA CÁSCARA DE Theobroma Cacao L Y ACEITE DE PALMA Elaeis Guineensi

Resumen

En el presente trabajo se evaluó el uso de uno de los residuos más comunes de la industria del cacao, la mazorca de cacao como un posible catalizador de base sólida para reacciones de transesterificación evaluando los posibles usos de la cáscara de la mazorca de cacao (CPH) en estos procesos,donde este tipo de catalizadores ofrecen varias ventajas al ser renovables, no tóxicas y reutilizables, generando una tasa de conversión de diesel qué cumple con normativas internacionales. Usando como materia prima para la transesterificación aceite de cocina usado y aceite de soya con metanol como los de uso más común, para lograr una producción de biodiesel con porcentajes que van desde 91.4 a 99.58, con variaciones de temperatura entre 650 y 700 °C para la el proceso de calcinación de la cáscara de cacao y la obtención de mineral rico en potasio, deduciendo que a menor temperatura más posibilidades hay de producir un mayor porcentaje de ceniza, el cual es materia esencial muy conveniente en la reacción para que esté tarde más tiempo y su densidad cumpla con los estándares internacionales de biodiesel.

Palabras clave: cacao, catalizador, transesterificación, biocombustible

Abstract

In the present work, the use of one of the most common residues of the cocoa industry, the cocoa pod, was evaluated as a possible catalyst in solid base for transesterification reactions, evaluating the possible uses of the cocoa pod husk (CPH) in these processes, where these types of catalysts offer several advantages as they are renewable, non-toxic and reusable, generating a diesel conversion rate that complies with international regulations. Using as raw material for transesterification used cooking oil and soybean oil and methanol as the most common use, to achieve a biodiesel production with percentages ranging from 91.4 to 99.58, with temperature variations between 650 and 700 ° C for the process of calcination of the cocoa shell and the obtaining of mineral rich in potassium, deducing that the lower the temperature, the more possibilities there are to produce a higher percentage of ash, which is a very convenient essential material in the reaction so that it is late longer time and its density meet international biodiesel standards.

 Keywords: cocoa, catalyst, transesterification, biofuel

Introducción

El cacao es uno de los cultivos tropicales más cultivados e importantes del mundo y es económicamente viable para muchos usos tanto alimenticios como industriales (Ouattara et al. 2021), pero no por eso se debe desprestigiar que su aumento productivo también abarca mayores desechos principalmente orgánicos provenientes de la mazorca del cacao (Balentic et al. 2018), pues al ser un cultivo tan codiciado por sus múltiples funciones y el crecimiento de sus cultivos en las regiones tropicales de áfrica y latinoamérica, las cuales requieren nuevas formas de implementación de estas materias primas (Ouattara et al. 2021), igualmente hay tres principales componentes del desarrollo sostenible que son el desarrollo económico, la inclusión social y la protección del medio ambiente, lo cual concierne a la gestión ambiental (Dahunsi et al. 2019) y así poder usar tantos recursos como sean necesario y evitar el agotamiento de los mismos.

Cuando se procesa el cacao, existen tres tipos de coproductos: cáscara de mazorca de cacao, cáscara de granos de cacao y mucílago de cacao (Balentic et al. 2018) y la biomasa, como los residuos forestales y los cultivos agrícolas, puede llegar proporcionar una fuente renovable viable para generar biocombustibles en condiciones óptimas (Akinola et al. 2018). La cáscara de la mazorca de cacao es una biomasa lignocelulósica rica en minerales principalmente potasio, en fibras como lignina, celulosa, hemicelulosa y pectina, además de antioxidantes, ácidos fenólicos, y más, sin embargo, todavía está muy poco explotado (Ouattara et al. 2021). De igual forma las cáscaras de las mazorcas de cacao (CPH) son una de las  principales fuentes de potasa, son un grupo de desechos agrícolas de fuentes inorgánicas o minerales, se han utilizado como catalizador para la producción de biodiesel además de contener un alto potencial en la actividad catalítica (Ofori et Teong. 2013)

Segun estudios de Ouattara y colaboradores en el  2021 la mazorca de cacao al tener grandes valores en su composición de lignina y celulosa es capaz de generar una biomasa lignocelulósica que es un material renovable que se puede convertir en azúcares fermentables y luego en etanol (Ouattara et al. 2021), así mismo esta mazorca es el principal residuo agrícola de la industria del cacao y se ha descubierto que es una rica fuente de carbonato de potasio (K2CO3) luego de procesos de calcinación a altas temperaturas (Sinaga et al. 2018).

El método de catálisis heterogénea en producción de biodiesel es una opción que reduce costos de producción, con ventajas de abordar problemas de saponificación, consumo excesivo de reactivo, problemas medioambientales y más (Betiku et al. 2017), demostrando que los catalizadores heterogéneos, como el sulfato férrico, son eficaces y reutilizables para reducir los ácidos grasos libres (FFA) de muchos aceites  (Betiku et al. 2017), esto suele ser a que los catalizadores se obtienen de fuentes inorgánicas cuyos procesos de producción son intensivos en consumo energético y resulta ser mucho más barato la obtención de potasas en base a la mazorca de cacao en comparacion a los metodos tradicionales (Ofori et Teong. 2013), en comparación el pH de los elementos usualmente utilizado por biocombustibles es alcalino, y  básico en catalizadores calcinados que facilitan la reacción de transesterificación hasta una finalización temprana (Betiku et al. 2017), sin embargo las reacciones de transesterificación catalizadas heterogéneas son lentas y requieren temperaturas superiores a 100 ° C y un tiempo prolongado mayor a 3 horas (Sinaga et al. 2018).

Para la obtención de estos minerales ricos en potasio por parte de la mazorca de cacao es mediante la calcinación de la misma; la calcinación funciona como proceso de disipación de calor bajo el punto de fusión de un material sólido al vacío para la ocurrencia de descomposición térmica, transición de fase o la eliminación de los volátiles (Sinaga et al. 2018), semejante a la calcinación de la cáscara de plátano el proceso se efectúa a temperaturas cercanas a 700 ° C durante y tiempos superiores a 3 horas (Betiku et al. 2017),  en cuanto a la reacción que se produce en el momento de la calcinación es:

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