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BIODIESEL

Nicolas Betancourt Pinzon Juan Camilo Riveros

Universidad San Buenaventura Facultad de Ingeniería Ing. Aeronáutica Bogotá D.C 2019

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Introducción El presente trabajo tiene como objetivo brindar información sobre el biodiesel, explicando parte de su composición, métodos de obtención y los usos que puede tener este biocombustible en el mundo industrial.; Para lograr este objetivo se buscó información en una variedad de sitios web y artículos enfocados en este tema. El Biodiesel es un Biocombustible que se obtiene de las grasas naturales como lo puede ser la palma, el aceite de girasol, entre otras. El objetivo del Biodiesel es permitir el buen desarrollo de la industria en este caso motriz y a la vez solventar en gran parte los problemas ambientales que causa el uso de los combustibles fósiles; Esto es gracias a que su composición permite que exista una ddisminución de forma notable en las principales emisiones de los vehículos, como son el monóxido de carbono y los hidrocarburos volátiles.

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Tabla de contenido Introducción................................................................................................................................................2 Listado de tablas..........................................................................................................................................3 ¿Que son los Biocombustibles?...................................................................................................................4 ¿Qué Biocombustibles se producen en Colombia?..................................................................................4 ¿Qué es el Biodiesel?...................................................................................................................................4 Materias Primas.......................................................................................................................................5 Eficiencia de materia prima:....................................................................................................................6 Proceso de Transesterificación:...............................................................................................................6 Propiedades Fisicoquímicas:....................................................................................................................7 Ventajas del Biodiesel:.............................................................................................................................7 Desventajas del Biodiesel:.......................................................................................................................7 Usos del Biodiesel....................................................................................................................................8 Emisiones de los Biocombustibles...............................................................................................................8 ¿Los Biocombustibles compiten con los hidrocarburos?.............................................................................8 Referencias..................................................................................................................................................9

Listado de tablas Tabla 1 Eficiencia de cada materia prima....................................................................................................6 Tabla 2 Fuente: California Environmental Protection Agency, 2006...........................................................8

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¿Que son los Biocombustibles? Son combustibles fabricados a partir de productos vegetales o grasas animales. Por lo cual son biodegradables y así mismo amigables con la naturaleza. Estos combustibles no contribuyen a la acumulación de gases de efecto invernadero en la atmosfera, Adicional a esto, contienen oxigeno en su composición, contribuyen a reducir las emisiones de monóxido de carbono, CO, cuando son mezclados o puros, con los combustibles fósiles. ¿Qué Biocombustibles se producen en Colombia? 

Etanol de caña de azúcar y de yuca



Biodiesel de aceite de palma ¿Qué es el Biodiesel?

El Biodiesel es un biocombustible sintético liquido obtenido a partir de grasas naturales tales como aceites vegetales y es fabricado a través de un proceso conocido como transesterificación, es una alternativa al uso de gasolina y Diesel como combustible. El Biodiesel se aplica en la preparación de sustitutos totales o parciales del petrodiésel o gasóleo, ambos obtenidos del petróleo. El aceite de palma, el girasol, la canola y la soja son las materias primas más comunes en la fabricación de este biocombustible; El Biodiesel puede mezclarse con un gasóleo y dependiendo del porcentaje por volumen de biodiesel en la mezcla se le denomina de la siguiente manera: B100 cuando solo se usa Biodiesel, B15, B30, B50… donde los números indican el porcentaje por volumen de biodiesel en la mezcla, estas mezclas se hacen en distintos momentos de producción o distribución, los cuales son: 

Mezclado en los depósitos: El Biodiesel y el Diesel se llevan a una cámara donde se mezclan y seguidamente se almacenan hasta el momento de ser distribuidos.



En línea de mezcla: Ambos combustibles están almacenados por aparte, pero se mezclan en el momento de depositar cada uno de estos dentro del camión que va a distribuirlos, esto se hace bajo una planeación previa con el objetivo de generar la mezcla deseada (B50, B20…).

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

Parquímetro bomba de mezcla: En la estación de servicio, ambos combustibles están almacenados por aparte y el cliente puede escoger el tipo de mezcla que desea. El surtidor la genera y la suministra.

El Biodiesel es usado en motores de ciclo Diesel y es considerado mas seguro que el Diesel debido a que no es toxico y tiene un punto de ignición más alto. Materias Primas Las principales materias primas usadas para la fabricación de el Biodiesel es el aceite de palma, el aceite de colza y el girasol. Las grasas animales también son usadas ocasionalmente para la fabricación de este Biocombustible debido a que los procesos por los que tiene que pasar esta grasa son mas complejos, pero se obtiene un biodiesel de la misma calidad que uno fabricado con aceites vegetales; Existen gran variedad de aceites naturales que pueden ser usados con este fin, los cuales son: 

Aceite vegetal virgen (Aceite de colza y soja son los más usados).



Aceites vegetales usados.



Grasas animales.



Aceite de halófitas como la salicornia (Son plantas botánicas que crecen en playas y manglares).

Estos aceites se pueden mezclar con metanol o etanol, produciendo metilesteres o etilesteres respectivamente. El proceso de fabricación con etanol puede llegar a ser mas complejo que con el metanol. El estanol se conoce también como alcohol etílico ( CH3-CH2-OH ), adicional a los aceites y a los alcoholes, se deben agregar un catalizador durante la fabricación del Biodiesel para que ocurra la reacción deseada durante el proceso de transesterificación y la velocidad de producción aumente, actualmente se usan catalizadores disueltos en la mezcla aceite-alcohol pero estos deben ser extraídos mediante unos procesos especiales de destilación, por este motivo se está desarrollando un tipo de catalizador solido que permiten su separación a través de la filtración para después poder ser reutilizados; Generalmente se usa Hidróxido de sodio ( NaOH ) o hidróxido de potasio ( KOH ) como catalizadores. La cantidad de cada una de estas sustancias es de 200 ml de metanol, 3.5 – 6 g de hidróxido de sodio y 1 litro de aceite vegetal.

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Ilustración 1 Reacción de transesterificación base de la producción de biodiesel a partir de aceite.

Eficiencia de materia prima: Cultivo Palma Alga Cocotero Jatropha Colca Árbol de sebo Maní Girasol Soja Maíz Cáñamo

Lts/Ha 4752 3000 2151 2000 966 907 `842 767 922 700 242

Tabla 1 Eficiencia de cada materia prima

Proceso de Transesterificación: Consiste en combinar el aceite con un alcohol ligero, normalmente metanol, para formar esteres metílicos de ácidos grasos en la presencia de un catalizador (Acido o base). Se añade calor durante este proceso para que acelerar la reacción, es mas veloz el proceso de transesterificación cuando se usa una base debido a que es el método mas económico, requiere bajas temperaturas, presiones y se obtiene una conversión del 98%.

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Propiedades Fisicoquímicas: Son compuestos orgánicos de Esteres (compuestos que se forman por la unión de ácidos con alcoholes, generando agua como subproducto) de ácidos grasos de cadena larga derivados de aceites vegetales o grasas animales, es decir un combustible alternativo de combustión limpia hecho con grasa o aceite. Ventajas del Biodiesel: 

Supone un ahorro 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.

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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 caso de los motores Diesel.



Po su mayor índice de cetano (1) y lubricidad reduce el desgaste en la bomba de inyección y en las toberas.



No contiene azufre, por lo que no contribuye al efecto invernadero.



Tiene la ventaja de poder alimentar motores Diesel sin modificaciones significativas.



No depende de las importaciones extranjeras y los mercados globales, por lo que puede ser fabricado localmente.

Desventajas del Biodiesel: 

Puede generarse una deforestación en grandes proporciones



Pone en peligro de extinción a las especies que viven en el terreno usado para el cultivo por ejemplo de palma.



Menor capacidad energética, aproximadamente un 5% menos, aunque no es tan notorio debido a el equilibrio que le da el cetano en la combustión.



Es más complicado su almacenamiento.



Se solidifica a bajas temperaturas, lo cual hace que se formen cristales que pueden llegar a taponar las tuberías de combustible.

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

Es mas costoso que el gasoil, debido a los costos de la materia prima.



Su uso se limita a los motores Diesel.

Usos del Biodiesel 

Generación de energía: Las celdas de biodiesel tienen aplicaciones en la producción de energía, la cual puede ser usada en los hogares, escuelas, centros comerciales, etc.



Transporte: Actualmente aproximadamente 1/3 del petróleo se usa para la operación de vehículos, maquinaria, etc. Debido a esto es que el biodiesel es una alternativa mas limpia con respecto al uso del petróleo como combustible. La energía solar o eólica son otras alternativas de combustible, pero los avances tecnológicos actuales no son suficientes para poner en práctica esta alternativa.



Proporciona calor: El biodiesel se puede usar para producir gas natural, el cual fortalece la biocalefaccion y así dejar a un lado el uso del gas natural actual, debido a que el gas natural actual proviene de los combustibles fósiles.



Limpieza de derrames de aceite y grasa: Se puede usar como disolvente industrial.



Retira la pintura y el adhesivo.

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Podría sustituir al combustible fósil: Las reservas de petróleo se están agotando, lo cual incentiva a los científicos y demás personas a desarrollar en gran medida la producción y uso de los Biocombustibles. Emisiones de los Biocombustibles TIPO DE EMISIONES Hidrocarburos no quemados Monóxido de Carbono Material particulado Óxidos de nitrógeno

B100 -67% -48% -47% 10%

B20 -20% -12% -12% 2%

Tabla 2 Fuente: California Environmental Protection Agency, 2006

¿Los Biocombustibles compiten con los hidrocarburos?

B2 -2,2% -1,3% 1,3% 2,0%

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No, actualmente los Biocombustibles son usados como aditivos o complementos para los combustibles fósiles. Representan escasamente el 1% de los combustibles que se usan en el mundo.

Referencias

10 RinconEducativo, (2019). Que es el Biodiesel. http://www.rinconeducativo.org/es/recursoseducativos/que-es-el-biodiesel Dinero, (2015). El Biodiesel como un sustituto de los combustibles fósiles no funciona del todo. https://www.dinero.com/pais/articulo/biodiesel-colombia/214602 Biofuels International Magazine, (2007). Preguntas frecuentes de los Biocombustibles. https://www.fedebiocombustibles.com/nota-web-id-923.htm Erenovable, (2018). El origen del Biodiesel: Usos y ventajas. https://erenovable.com/elbiodiesel-el-origen-y-sus-ventajas/ Ruta 401. Pros y contras del biodiesel respecto al Diesel y la gasolina. https://blog.reparacionvehiculos.es/pros-y-contras-del-biodiesel Javier Sánchez, (2018). Que es el Biodiesel, ventajas y desventajas. https://www.ecologiaverde.com/que-es-el-biodiesel-ventajas-y-desventajas-1601.html Wikipedia, (2019). Biodiesel. https://es.wikipedia.org/wiki/Biodi%C3%A9sel Beta Analityc. Biodiesel y Biomezclas – Combustibles renovables alternativos. https://www.betalabservices.com/espanol/biocombustibles/biodiesel-biomezclas.html Javier Dufour, (2009). Catalizador ecológico para la producción de biodiesel. https://www.madrimasd.org/blogs/energiasalternativas/2009/07/31/122559