El uso de biodiesel

forma creciente. Las fuentes principales de energía son los combustibles fósiles: carbón, gas natural y petróleo que aportan entre el 75% y el 85% del total de la energía utilizada. Las reservas de combustibles fósiles son limitadas y, a corto o mediano plazo, se necesitarán fuentes alternativas de combustible. Entre ellos los combustibles producidos biológicamente como biogás, biomasa, etanol y biodiesel. La energía para la generación de electricidad puede ser provista por biomasa y etanol; el hidrógeno y el biodiesel pueden proveer combustibles líquidos más adecuados para alimentar los vehículos de transporte.

Tanto en el transporte como en la industria está muy difundido el uso de motores Diesel. Se trata de un motor térmico de combustión interna en el cual el encendido se logra por la temperatura elevada, producto de la compresión del aire en el interior del cilindro. El combustible más utilizado por estos motores es una fracción de destilación del petróleo crudo que se recoge en el rango de 175 – 370 °C denominada gasóleo. Esta fracción contiene hidrocarburos como parafina, naftalenos, olefinas y compuestos aromáticos conteniendo moléculas de 20 carbonos.

Sin embargo, el motor inventado y patentado por Rudolf Diesel en 1892, utilizaba originalmente un biocombustible: aceite de Palma, o de coco. El biodiesel es el monoalquil éster de un ácido graso de cadena larga derivado de aceites vegetales o de grasas animales que se utilice en motores de ignición por compresión (llamados Diesel). Se obtiene por transesterificación de aceites vegetales. La transesterificación consiste en la conversión de los triglicéridos, esteres de ácidos grasos y glicerol, que conforman los aceites vegetales en metil o etil esteres de los mismos ácidos grasos. Esto se puede lograr tratando los aceites vegetales con metanol o etanol en medio ácido o alcalino y la mezcla obtenida corresponde al biodiesel)

Los aceites vegetales más utilizados provienen de soja, girasol y de colza.

H¬2C – O – CO– ácido graso

H¬C – O – CO– ácido graso + CH3OH Ácido graso–COOCH3 + glicerol

H¬2C – O – CO– ácido graso

Aceite vegetal

El biodiesel produce una cantidad de energía similar al diesel de petróleo pero es un combustible más limpio que el diesel regular y puede ser utilizado por cualquier tipo de vehículo diesel (vehículos de transporte, embarcaciones, naves turísticas y lanchas), solo o en solución con aditivos para mejorar la lubricidad del motor. Actualmente en varios países el biodiesel es utilizado en mezclas con porcentajes diversos.

El producto de la transesterificación es una mezcla de esteres, glicerol, alcohol, catalizador (acido o álcali) y mono-, di- triglicéridos. Otro de los subproductos que se obtiene junto con los mencionados son jabones.

El uso de lipasas como catalizador tiene la ventaja de poder llevar a cabo este proceso a temperatura ambiente en medio neutro y además permite una purificación más sencilla ya que no se requiere la eliminación del catalizador ni de las sales de sodio o potasio (jabones) al final del proceso.

La calidad del biodiesel obtenido se determina según las siguientes propiedades:

 El calor calorífico: es una medida de la energía disponible en el combustible.

 La viscosidad: es importante ya que afecta el flujo del combustible en las tuberías y el inyector.

 La densidad.

 Punto de nube: es la temperatura a la cual el biodiesel forma una nube cuando es enfriado, es una medida del punto de congelación.

 El “flash point”: es una medida de la volatilidad del combustible

 El número de cetano: es una medida de la calidad de ignición del combustible.

Existe interés en utilizar biodiesel donde los trabajadores son expuestos a gases de escape de diesel, en aeronaves, para controlar la polución en el área de los aeropuertos y en locomotoras que enfrentan restricciones en su uso debido a sus emisiones. El uso de biodiesel presenta ciertas ventajas:

 No contiene azufre y, por ende, no genera emanaciones de este elemento, las cuales son responsables de las lluvias ácidas.

 Mejor combustión, que reduce el humo visible en el arranque en un 30%.

 Reduce las emanaciones de CO2, CO, partículas e hidrocarburos aromáticos.

 Los derrames de este combustible en las aguas de ríos y mares resultan menos contaminantes y letales para la flora y fauna marina que los combustibles fósiles.

 Volcados al medio ambiente se degradan más rápidamente que los petrocombustibles.

 Su combustión genera menos elementos nocivos que los combustibles tradicionales.

 Es menos irritante para la piel humana.

 Actúa como lubricante de los motores prolongando su vida útil.

 Su transporte y almacenamiento resulta más seguro que el de los petroderivados ya que posee un punto de ignición más elevado. El biodiesel puro posee un punto de ignición de 148°C contra los escasos 51°C del gasoil.

En este cuaderno presentaremos una serie de experimentos diseñados y realizados por alumnos de la escuela media para sintetizar biodiesel por transesterificación a partir de aceite de cocina usado con metanol, o isopropanol. Como catalizador de la reacción se usó tanto un álcali (hidróxido de sodio) como lipasa obtenida de polvo de lavar. La caracterización de los biodiesel obtenidos se hizo midiendo el calor de combustión, la viscosidad, la densidad y el punto de nube.

También se estudió la contaminación ambiental evaluando la cantidad de particulado (hollín) liberado durante la combustión de biodiesel comparada con la de diesel.

Para todas estas determinaciones, los alumnos diseñaron métodos sencillos con material básico del laboratorio escolar.

Actividad N° 1: Síntesis de Biodiesel y determinación de la densidad del producto

Materiales:

• Diferentes alcoholes para la transesterificación

• Aceite de girasol sin usar y usado en la cocina de la escuela

• Dos catalizadores: NaOH y lipasas provenientes de jabón en polvo

• Balón y tubo refrigerante

• Agitador magnético

• Ampolla de decantación

• Probetas, pipetas, balanza, vasos de precipitados

Experimento 1 – Síntesis de Biodiesel a partir de aceite de girasol sin usar y usado utilizando metanol e hidróxido de sodio

Procedimiento:

1. Colocar 130 g de aceite de girasol en un balón de destilación de 250 cm3

2. Pesar 37,5 g de metanol y 1,3 g de hidróxido de sodio sólido en un vaso de

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