UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL “FABRICACION DE BIODIESEL” SEPTIMO LABORATORIO DE QUIMICA II – AA223 Nombre Fantasía del Grupo: “Rata Blanca” Integrantes: ARISTIZABAL QUINTANA, Jesús – 20162522G (3.8) ARTETA LAYMITO, Jhosep – 20162549B (L) LOZANO HERRERA, Gino – 20162604C (3.8) RONCEROS AGÜERO, Miguel – 20164519C (3.8) TREJO SANCHEZ, Gerson – 20161037H (3.8) DOCENTE: Dr. Ing. Hugo Chirinos 2 de Junio Lima – Perú 2017 ................................................................................................................................................ 5 BIODIESEL.... 16 FABRICACION DE BIODIESEL 2 ................................................................................................................... 12 APENDICE ................................ 7 INDICE DE ACIDEZ .................................................................. 10 FUENTES DE INFORMACION.......................................... 7 DISCUSIÓN DE RESULTADO ............................................................................................................. 4 OBJETIVO ESPECIFICOS ........................................................................................................................................................................................ 6 RESULTADO ................... 9 CUESTIONARIO ....................................................................................................................................................................... 9 RECOMENDACIONES ................................................................................................................................................................................................................................................................................... 4 OBJETIVO GENERAL ................................................................................................... 8 INDICE DE ACIDEZ ................................................................................................................................................ 16 PROCEDIMIENTO DE CALCULOS .. 6 GLICEROL (GLICERINA) .............................. 4 OBJETIVO ................................................................................................................................................................ 12 ANEXO ................................................... 14 PREPARACION DEL ALCOHOLATO................................ 8 CONCLUSIONES ............................ 16 DETERMINACION DEL INDICE DE ACIDEZ ...................................... 8 BIODIESEL-GLICERINA ................................................................................................................................................................................... 4 MARCO TEORICO ........................... 4 INTRODUCCION ...................................................................................... 14 PREPARACION DEL BIODIESEL ....................................................... 14 VALORACION DEL ACEITE RECIDUAL ................................................................................ 6 ACIDOS GRASOS ................................... UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Ambiental INDICE RESUMEN . 14 DIAGRAMA DE FLUJO ...................................................................................................................................................................................................................................... 6 TRIGLICERIDOS .......................................................................................................................................................................................................................................................... 7 PORCENTAJES DE LOS PODUCTOS OBTENIDOS .......................................... 5 NATURALEZA QUIMICA DE LAS COMPONENTES Y PRODUCTOS DE LA ELABORACION DE BIODIESEL ...................................................... 15 DATOS ORIGINALES Y OBSERVABLES ...................................................................................... ....................................... 17 BIODIESEL-GLICERINA .............................................................................................. 17 FABRICACION DE BIODIESEL 3 ................................................................................................ UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Ambiental PORCENTAJES DE LOS PRODUCTOS (BIODIESEL-GLICERINA) ................... 17 DATOS CALCULADOS .... 17 DETERMINACION DEL INDICE DE ACIDEZ ... obteniendo nuevos esteres con los ácidos grasos liberados en la hidrólisis y un alcohol que se utiliza como reactivo) Mediante el uso del alcohol metílico y el KOH se reaccionó con el aceite y en un proceso de 45 a 50 minutos de agitación constante y a una temperatura de 60º se vacío en una pera de decantación para la determinación de dos muestras una es el biodiesel (densidad menor) y el otro es la glicerina (densidad mayor). mediante procesos industriales de esterificación y trans-esterificación. El biodiesel puede mezclarse con gasóleo procedente del refino del petróleo en diferentes cantidades. con o sin uso previo. Para la preparación del biodiesel que se realizó en el laboratorio se utilizó aceite quemado de casa. INTRODUCCION El biodiesel (biocombustible) es un líquido que se obtiene a partir de lípidos naturales como aceites vegetales o grasas animales. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Ambiental RESUMEN En esta experiencia realizada en el laboratorio se realizó la preparación del biodiesel a través de aceite quemado que se usó en casa. FABRICACION DE BIODIESEL 4 . El proceso realizado para esta operación fue la trans-esterificación (Proceso en el cual se hidrolizan los enlaces “éster en los triglicéridos”. pero se supo que la pureza de nuestro biodiesel fue la de (35- 40) % si queremos que la muestra sea más pura se hubiera realizado una destilación fraccionada para obtener un porcentaje del (80 – 85) %. OBJETIVO ESPECIFICOS Determinar el nivel de ácidos grasos en el aceite residual domestico mediante el proceso de valoración con hidróxido de sodio (1N). OBJETIVO OBJETIVO GENERAL Obtener biodiesel por el proceso de trans-esterificación alcohólica de triglicéridos. y que se aplica en la preparación de sustitutos totales o parciales del petrodiésel o gasóleo obtenido del petróleo. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Ambiental Preparar el metóxido de sodio con el metanol e hidróxido de sodio (puro). formando FABRICACION DE BIODIESEL 5 . Los aceites vegetales (y también las grasas animales) están constituidos por moléculas (ésteres) de ácidos grasos y glicerol. La mezcla de biodiesel-diésel más común es la que tiene 20% de biodiesel y 80% de diésel. Aplicar el proceso de catálisis homogénea en la reacción de alcohol. usualmente metanol o etanol. Es célebre la referencia histórica sobre la presencia de un motor diésel funcionando con aceite de cacahuate (maní) en la feria de parís del año 1900. que puede ser usado total o parcialmente para reemplazar el combustible diésel de los motores de auto-ignición sin requerir una modificación sustancial de los mismos. 2009) El biodiesel o FAME (Fatty Acid Methyl Ester) es un combustible renovable proveniente de aceites vegetales o grasas de origen animal. más conocida como B20. El biodiesel también se usa como combustible para calefacción. A este último los aceites y grasas le deben su elevada viscosidad. Tal demostración fue llevada a cabo con el patrocinio del gobierno francés. MARCO TEORICO BIODIESEL La idea de utilizar combustibles de la biomasa en motores diésel fue contemplada desde los mismos orígenes de la tecnología de fabricación de estos motores. Aplicar el principio de le-chatelier en la reacción reversible de trans- esterificación. Mediante la trans- esterificación se reemplaza el glicerol (alcohol trivalente) por un alcohol monovalente (“más ligero”). Pero en algunos países industrializados ha sido usado con eficacia en mayores proporciones (B30). que estaba interesado en que sus colonias africanas fueran autosuficientes en el consumo de combustible. e incluso en su forma pura (B100). (Benjumea Hernández. Se trata de uno de los principales productos de la degradación digestiva de los lípidos. moléculas donde los extremos carboxílicos (- COOH) de tres ácidos grasos se esterifican con cada uno de los grupos hidroxilos (-OH) del glicerol (glicerina. propanotriol). también se denominan triacilgliéroles. sustancia que tiene numerosos usos en diversas industrias. junto FABRICACION DE BIODIESEL 6 . (Benjumea Hernández. la mayoría de los ácidos grasos se encuentran en forma de triglicéridos.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Ambiental moléculas más pequeñas (ésteres mono-alquílicos o FAME) con una viscosidad similar a la del combustible diésel derivado del petróleo. (Avellaneda Vargas. 2009) TRIGLICERIDOS Son el tipo de grasas más abundantes. Están formados por tres ácidos grasos unidos mediante enlace éster con el glicerol. moléculas que constituyen la bicapa lipídica de todas las membranas celulares. paso previo para el ciclo de Krebs y también aparece como un producto intermedio de la fermentación alcohólica. en cuyo extremo hay un grupo carboxilo (son ácidos orgánicos de cadena larga). En los mamíferos. 2009) GLICEROL (GLICERINA) Es un alcohol con tres grupos hidroxilos (–OH). Cada átomo de carbono se une al siguiente y al precedente por medio de un enlace covalente sencillo o doble Los ácidos grasos forman parte de los fosfolípidos y glucolípidos. 2010) NATURALEZA QUIMICA DE LAS COMPONENTES Y PRODUCTOS DE LA ELABORACION DE BIODIESEL ACIDOS GRASOS Es una biomolécula de naturaleza lipídica formada por una larga cadena hidrocarbonada lineal. de diferente longitud o número de átomos de carbono. (Benjumea Hernández. incluido el ser humano. Además. los triglicéridos (grasas) se almacenan en el tejido adiposo. grasas o grasas neutras. También se produce glicerina como subproducto. 683% PORCENTAJES DE LOS PODUCTOS OBTENIDOS Aceite Alcoholato Glicerina Biodiesel Perdida vegetal (CH3OH + NaOH) 100 gr 24.846 IA=1.38 gr Masa total = masa de aceite + masa de alcoholato =124.37% 7. Posee un coeficiente de viscosidad alto y tiene un sabor dulce como otros polialcoholes. es uno de los componentes de lípidos como los triglicéridos y los fosfolípidos.04 gr 9.53% FABRICACION DE BIODIESEL 7 . Se presenta en forma de líquido a una temperatura ambiental de 25 ° C y es higroscópico e inodoro.3ml Grado de acidez(GA) Índice de acidez %AGL (ácido oleico) = 0.1% 80. 2009) RESULTADO INDICE DE ACIDEZ DETERMINACIÓN DEL INDICE DE ACIDEZ Cantidad de KOH usado para la titulación:0.54 gr 15.07 gr 100. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Ambiental con los ácidos grasos.54 Rendimiento del proceso “obtención de biodiesel “ % Glicerina Biodiesel Perdida rendimiento 12. (Benjumea Hernández. 683% menor a 5% lo cual nos indica que es adecuado siempre y cuando se mantengan constantes los demás parámetros de reacción. En la ecuación se da adición de un exceso de alcohol para favorecer la fabricación de biodiesel. En la experiencia se tuvo un gran porcentaje de biodiesel (80. así mismo como la producción del sub-producto glicerina 12. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Ambiental DISCUSIÓN DE RESULTADO INDICE DE ACIDEZ Acidez: Los contenidos de ácidos grasos y de humedad son los parámetros determinantes de la viabilidad del proceso de trans-esterificación del aceite vegetal. menor al 5%.37%).1% en porcentaje y pérdidas (7. debido a que la cantidad de KOH(3ml) utilizada no solo permitirá la catálisis de la reacción sino también. neutralizar los ácidos grasos libres del aceite. Estas reacciones son frecuentemente catalizadas mediante la adición de un ácido o una base. Cuanto más alto es la acidez menor es la conversión. En la experiencia se obtuvo un índice de acidez de 1. BIODIESEL-GLICERINA Trans-esterificación: Es el proceso de intercambiar el grupo alcoxi de un alcohol. Ya que por esta ecuación por el principio de Le Chatelier un aumento del alcohol la reacción tiende a irse hacia la derecha favoreciendo el rendimiento del biodiesel. Para que se realice la reacción completa se necesita un valor de ácidos grasos libres (Free Fatty Acid – FFA).53%)menores a la producción de glicerina lo cual indica que FABRICACION DE BIODIESEL 8 . Determinamos la presencia de ácidos grasos libres en el aceite vegetal usado. CONCLUSIONES Se pudo comprobar el proceso de esterificación y trans-esterificación en la preparación de biodiesel a partir de aceite vegetal usado. mas no del residuo químico. nos saldrá. Ya que por esta ecuación por el principio de Le Chatelier un aumento del alcohol la reacción tiende a irse hacia la derecha favoreciendo el rendimiento del biodiesel. Para ello se recomienda colarlo con una prenda limpia que permita el pase del aceite. se recomienda retirar los restos de material orgánico que pudieran haberse quedado en el aceite por su utilización. al realizar la prueba de acidez con el alcohol isopropílico. También se recomienda que el aceite usado este deshumedecida. si obviamos este paso. favorecer la fabricación de biodiesel. a la hora de realizar el biodiesel. Comprobamos la mejora en el rendimiento del proceso de trans-esterificación mediante la aplicación del principio de Le-Chatelier. producto de sus anteriores calentamientos. el hidróxido de potasio y la fenolftaleína Comprobamos la separación liquido-liquido por diferencia de densidades entre el biodiesel y la glicerina. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Ambiental se tuvo una buena producción de biodiesel. Mediante los procesos de alcohólisis podemos reutilizar un a producto de deshecho común de los establecimientos de comida rápida y lo hogares. ya que. al agregar mayor cantidad de reactivos como el alcohol y el triglicérido para desplazar el equilibrio hacia la derecha produciendo más biodiesel y glicerina. una reacción de saponificación. con seguridad. RECOMENDACIONES Antes de utilizar el aceite usado. FABRICACION DE BIODIESEL 9 . y esta no es la reacción que nosotros deseamos. lo cual implica un riesgo cierto de incendio. CUESTIONARIO 1. se tendrá que bajar la acidez del aceite para un mejor resultado. ¿A qué se denomina proceso de esterificación y trans-esterificación? Proceso de esterificación: Se denomina esterificación al proceso por el cual se sintetiza un éster. no tiene que humedecerse. y el aceite como se dijo antes. Un éster es un compuesto derivado formalmente de la reacción química entre un ácido carboxílico y un alcohol. si esta resulta ser muy alto. ¿Qué riesgos químicos se presentan en la fabricación de biodiesel? El metanol es un alcohol altamente inflamable con un flash point muy bajo (10 °C). analizar el índice de acidez. ya que. 2. es importante que los ambientes de producción se encuentren separados de los depósitos de material prima por muros cortafuegos con una resistencia al fuego mínima de dos horas. explique Para favorecer la fabricación de biodiesel. 4. El producto obtenido es muy similar al gasóleo obtenido del petróleo (también llamado petrodiésel) y puede usarse en motores de ciclo diésel. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Ambiental En el momento inicial del experimento. Al momento de utilizar los materiales. ¿A que se denomina biodiesel? A un combustible que se obtiene por la trans-esterificación de triglicéridos (aceite). Estas reacciones son frecuentemente catalizadas mediante la adición de un ácido o una base. es recomendable de que estén bien secos. Para minimizar el riesgo de transmisión del fuego. ¿Por qué hay que adicionar un exceso de alcohol?. Proceso de trans-esterificación: Este es el proceso en el que se intercambiar el grupo alcoxi de un alcohol. 3. El KOH absorbe agua muy rápidamente. aunque algunos motores requieren modificaciones. FABRICACION DE BIODIESEL 10 . B30 o B50. este método dispone los aceites usados de forma tal que se puedan volver a usar como lubricantes. B15. ¿Qué cuidados son necesarios para evitar el agua en la fabricación de biodiesel y por qué? FABRICACION DE BIODIESEL 11 . 7. donde la numeración indica el porcentaje por volumen de biodiesel en la mezcla. ¿Qué control químico se realiza en los aceites usados y cuál es la metodología de análisis? La regeneración es uno de los métodos para reutilizar los aceites usados con menor impacto ambiental. Explique las reacciones químicas. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Ambiental Ya que por esta ecuación por el principio de Le Chatelier un aumento del alcohol la reacción tiende a irse hacia la derecha favoreciendo el rendimiento del biodiesel. y este producto es la materia prima para la producción de nuevos aceites. al degradar los compuestos contaminantes se recupera la base lubricante. 5. Se utilizan notaciones abreviadas según el porcentaje por volumen de biodiesel en la mezcla: B100 en caso de utilizar sólo biodiesel. 6. ¿Cuáles son los análisis que se realizan en el biodiesel para ser utilizado como combustible? El biodiesel puede mezclarse con gasóleo procedente del refino del petróleo en diferentes cantidades. La glicerina es un sub-producto en la fabricación de biodiesel. 8. ésta es la que otorga las propiedades lubricantes a los aceites. Entre estos métodos se encuentra la biodegradación de los compuestos contaminantes en el interior del aceite. u otras notaciones como B5. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Ambiental Mucha gente calienta el aceite para quitarle el agua. que ralentiza la reacción y favorece la saponificación. mejor. Benjumea Hernández. N. El aceite que ha sido utilizado para cocinar suele contener agua. Tarragona: Universitat Rovira I Virgili. ANEXO FIG. PRODUCCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE BIODIESEL DE PALMA Y DE ACEITE RECICLADO MEDIANTE UN PROCESO BATCH Y UN PROCESO CONTINUO CON UN REACTOR HELICOIDAL. Cuando empiece a salir menos vapor aumenta la temperatura hasta 130º C (265º F) y mantenla durante diez minutos. F. P. Biodiesel. FUENTES DE INFORMACION Avellaneda Vargas. Antioquia: Universidad de antioquia. Cuanta menos agua. Luego deja de calentar y espera a que se enfríe. (2010). previamente deshumedecid a y colada.1 Aceite usado. FABRICACION DE BIODIESEL 12 . (2009). FIG. A.2 Medición de la cantidad de aceite mediante una balanza una vez tarado la misma. 5 Se la almacena el glicerina. biodiesel Presenta obtenido en un color la trans- más esterificación.4 Momento donde se almacena FIG. oscuro que el biodiésel. FABRICACION DE BIODIESEL 13 . Extracción Arriba se del glicerol encuentra (glicerina)m el ediante la biodiesel. decantación abajo la glicerina FIG.4 fases.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Ambiental FIG.3 Se observa las dos FIG. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Ambiental APENDICE DIAGRAMA DE FLUJO VALORACION DEL ACEITE RECIDUAL PREPARACION DEL ALCOHOLATO FABRICACION DE BIODIESEL 14 . UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Ambiental PREPARACION DEL BIODIESEL FABRICACION DE BIODIESEL 15 . 846 1𝑔 FABRICACION DE BIODIESEL 16 .1𝑁 𝑥28.2 =0. ya que. ya que al someterlo al proceso se producirá la saponificación en vez de la esterificación. nos puede traer problemas.3 ml (1N) y 8 gr de 100 gr de aceite vegetal hidróxido de potasio usado (KOH) Fabricación de 10 ml de alcohol 3 gotas de fenolftaleína Biodiesel isopropílico (C20H14O4) (C3H8O) 30 ml de Alcohol metílico (CH3OH) Preparar el alcoholato antes de calentar el aceite con el alcohol. si nos demoramos lo mismo en ambas. PROCEDIMIENTO DE CALCULOS DETERMINACION DEL INDICE DE ACIDEZ Grado de acidez (GA): 𝑚𝐿 𝐾𝑂𝐻 𝑥 0. como la evaporación del alcohol o la absorción de agua por parte del potasio sólido.1𝑁 𝑥28.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Ambiental DATOS ORIGINALES Y OBSERVABLES 0.2 %AGL (ácido oleico) = = 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 3𝑚𝐿 𝐾𝑂𝐻 𝑥 0. Procurar tener el aceite usado sin ningún contenido de agua. 54𝑔𝑟 =7.07𝑔𝑟 %Porcentaje de glicerina = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 100 % = 124.54gr Masa de biodiesel: 104.38𝑔𝑟 %Porcentaje de perdida = 100% = 𝑥100 % 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 124.1% 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑏𝑖𝑜𝑑𝑖𝑒𝑠𝑒𝑙 104.04gr Masa perdida: 9.38gr %Porcentaje de glicerina: 12.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Ambiental Índice de acidez: IA=%AGL X 1.54𝑔𝑟 𝑥100% = 12.53% FABRICACION DE BIODIESEL 17 .07gr masa total: 124.3ml Índice de acidez: 1.37% %Porcentaje de pérdida: 7.846 X 1.683% PORCENTAJES DE LOS PRODUCTOS (BIODIESEL- GLICERINA) 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑔𝑙𝑖𝑐𝑒𝑟𝑖𝑛𝑎 15.37% 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎 9.04𝑔𝑟 %Porcentaje del biodiesel= 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 100% =124.683% %AGL (ácido oleico) = 0.864 BIODIESEL-GLICERINA Masa de glicerina: 15.1% %Porcentaje del biodiesel: 80.99 = 0.54𝑔𝑟 𝑥100% = 80.99 = 1.53% DATOS CALCULADOS DETERMINACION DEL INDICE DE ACIDEZ Cantidad de KOH usados en la titulación: 0.