Transcript ACIDOS GRASOS

Semillero de Investigación en Biocombustibles,
Energía y Protección del Medio Ambiente
BEPMA
1
Academia
Articulación
BEPMA
Sector
Productivo
2
ARTICULACIÓN
ECOPETROL
SEB
ICP
INEM
BEPMA
3
Convenio de Cooperación Tecnológica
ECOPETROL S.A. ICP – INEM
“Custodio García Rovira” de
Bucaramanga
Convenio
de Cooperación Tecnológica 007 DE 2006
ECOPETROL S.A. ICP – INEM
Semillero de Investigación en
“Custodio García Rovira” de Bucaramanga
Biocombustibles, Energía y Protección
del Medio Ambiente
2006-2010
BEPMA
2006-2010
4
Convenio de Cooperación Tecnológica
ECOPETROL S.A. ICP – INEM
“Custodio García Rovira” de
Bucaramanga
Objeto
Semillero de Investigación en
Biocombustibles, Energía y Protección
del Medio Ambiente
BEPMA
Desarrollar el proyecto de investigación
2006-2010
5
Convenio de Cooperación Tecnológica
ECOPETROL S.A. ICP – INEM
“Custodio García Rovira” de
Bucaramanga
Obtención de un biocombustible a través de la
Semillero de Investigación en
transesterificación
de los aceites de
Biocombustibles, Energía y Protección
Palma,
Higuerilla
del Medio
Ambientey Jatropha Curcas
BEPMA
con etanol
2006-2010
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Objetivo General:
Convenio de Cooperación Tecnológica
ECOPETROL S.A. ICP – INEM
“Custodio García Rovira” de
Bucaramanga
“Desarrollar y probar un modelo tecnológico
Semillero de Investigación en
para la producción
de biodiesel a pequeña escala
Biocombustibles, Energía y Protección
a partir de ladeltransesterificación
de los aceites
Medio Ambiente
BEPMA
de Palma, Higuerilla
y Jatropha Curcas con Etanol
2006-2010
para la provisión
de energía limpia en el
Departamento de Santander”
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Convenio de Cooperación Tecnológica
Objetivos
Específicos
ECOPETROL S.A. ICP – INEM
“Custodio García Rovira” de
Bucaramanga
1.-Establecer un modelo
de investigación para el área de biocombustibles
2.- Experimentar el
diseño preliminar
de producción
Semillero
de Investigación
en del etilester a partir de la
transesterificación
de losAceite deEnergía
Palma, yHiguerilla
y Jatropha Curcas con
Biocombustibles,
Protección
Etanol
del Medio Ambiente
3.- Optimizar la producción de etilester por descarte de variables
4.- Caracterizar lasBEPMA
muestras de etilester de acuerdo a las normas ASTM
5.- Producir biodiesel a partir de muestras certificadas por ECOPETROL -ICP
2006-2010
8
BEPMA una estrategia efectiva de aprendizaje
significativo para un mundo globalizado
9
10
11
12
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Problema
Convenio de Cooperación Tecnológica
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“Custodio García Rovira” de
Bucaramanga
¿Cuáles son las condiciones ideales que maximizan
de Investigación en
la Semillero
conversión
en la reacción de
Biocombustibles, Energía y Protección
transesterificación
del aceite de palma RBD
del Medio Ambiente
BEPMA
con etanol?
2006-2010
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HIPOTESIS
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“Custodio García Rovira” de
Bucaramanga
Las condiciones ideales para lograr una
alta conversión
en la producción de
Semillero de Investigación en
Energía y Protección de los
etilesterBiocombustibles,
por transesterificación
del Medio Ambiente
aceites con
BEPMAetanol dependen de la
concentración
2006-2010 del catalizador y la
temperatura empleada durante la
transesterificación
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Convenio de Cooperación Tecnológica
ECOPETROL S.A. ICP – INEM
“Custodio García Rovira” de
Bucaramanga
FASE EXPERIMENTAL
Semillero de Investigación en
Biocombustibles, Energía y Protección
del Medio Ambiente
BEPMA
Objetivo
Demostrar la verdad o falsedad de
2006-2010 la hipótesis
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METODOLOGIA
Convenio de Cooperación Tecnológica
ECOPETROL S.A. ICP – INEM
“Custodio
García
Rovira”
de
investigación
es de
tipo
experimental
Bucaramanga
La
debido a que en las actividades que se realizan
Semillero de Investigación
en
no solo se identifican
las características
Biocombustibles, Energía y Protección
que se estudian
sino que se controlan, se
del Medio Ambiente
alteran o manipulan
BEPMA algunas variables de proceso
con el fin de observar los resultados al tiempo que
2006-2010
procura evitar que otros factores intervengan en la
observación.
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VARIABLES
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“Custodio García Rovira” de
Bucaramanga
Variables de entrada:
de Investigación en
1.- RelaciónSemillero
etanol/aceite
Biocombustibles, Energía y Protección
2.- Concentración
del catalizador
del Medio Ambiente
BEPMA
Variable de2006-2010
salida o de respuesta
La conversión
22
Factores constantes
1.- Tipo de aceite
2.- Tipo de alcohol
3.- Presión
4.- Velocidad de agitación
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de Cooperación Tecnológica
Diseño Convenio
experimental
ECOPETROL S.A. ICP – INEM
“Custodio García Rovira” de
Bucaramanga
Durante el desarrollo del proyecto estudiamos
de Investigación en
la reacciónSemillero
de transesterificación
a través de un
Biocombustibles, Energía y Protección
experimento
controlado
del Medio
Ambiente en el cual se mide la
BEPMA
influencia que
tienen las variables de entrada
en la variable
de salida.
2006-2010
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Convenio de Cooperación Tecnológica
DISEÑO FACTORIAL
ECOPETROL S.A. ICP – INEM
Utilizamos “Custodio
un diseño
el Rovira”
cual se
García
de investigan todas
las posiblesBucaramanga
combinaciones de los niveles de los
factores enSemillero
cada ensayo
o replica
del experimento
de Investigación
en
Biocombustibles, Energía y Protección
del Medio Ambiente
BEPMA
FACTOR
Cada una de
las variables de entrada
2006-2010
NIVELES DE LOS FACTORES
Los valores que toman esas variables
.
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Convenio se
de Cooperación
Tecnológicatres niveles
Para cada factor
han
escogido
ECOPETROL S.A. ICP – INEM
García Rovira”
El valor de “Custodio
estos niveles
sedeobtuvo teniendo
Bucaramanga
en cuenta lo reportado en la bibliografía
de Investigación en
investigada.Semillero
Biocombustibles, Energía y Protección
del Medio Ambiente
BEPMA
FACTORES
Relación molar
2006-2010
etanol/aceite
Concentración de
catalizador
3:1
0.5%
NIVELES
6:1
9:1
1.0%
1.5%
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ECOPETROL S.A. ICP – INEM
“Custodio García Rovira” de
Bucaramanga
Dado que tenemos 2 factores y 3 niveles,
2
el tipo
de
diseño
factorial
=
3
Semillero de Investigación en
Biocombustibles, Energía y Protección
donde
del Medio Ambiente
BEPMA
3 = número
de niveles por factor
22006-2010
= número de factores.
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Convenio de Cooperación Tecnológica
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“Custodio García Rovira” de
Bucaramanga
Las combinaciones que se producen
al cruzarSemillero
cadadeuno
de los niveles de
Investigación en
Biocombustibles,
y Protección
los factores
recibenEnergía
el nombre
de
del Medio Ambiente
BEPMA
tratamientos
2006-2010
28
Los tratamientos que se producen al
cruzar los niveles son 32 = 9
Considerando la variable temperatura cada
tratamiento se hace por triplicado
9 x 3 = 27 tratamientos
Considerando la variable tiempo cada
tratamiento se hace por triplicado
27 x 3 = 81 tratamientos
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“Custodio García Rovira” de
Bucaramanga
y con el fin de que el experimento sea
aleatorizado, el orden cronológico en que se
realizara será
determinado
Semillero
de Investigación al
en azar.
Biocombustibles, Energía y Protección
A cada tratamiento
se le determinará la
del Medio Ambiente
conversión BEPMA
(variable de salida), valor que será
2006-2010
registrado para
luego realizar el análisis
estadístico propio de un diseño factorial 32
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Convenio de Cooperación Tecnológica No.07 de 2006 ECOPETROL S.A. – SEB INEM “Custodio García Rovira de Bucaramanga”
Convenio de Cooperación Tecnológica
ECOPETROL
S.A. ICP – aINEM
Proyecto: “Obtención
de un biocombustible
través de la transesterificación
“Custodio
del Aceite de Palma
RBD con García
etanol” Rovira” de
Bucaramanga
Interventor: Ing. Erika
Guzmán
Docente Responsable: Jorge García
Semillero de Investigación en
Fase No. I
Biocombustibles,
Masa de Aceite de
Palma RBD: 455 Energía
gramos y Protección
del Medio Ambiente
Tiempo: 15 minutos
BEPMA
No Fecha Relación Catalizador oC Agitación Etilester Glicerina Conver
%
r.p.m.
sión
Molar2006-2010
a/e
01
3:1
0,5
60
400
02
6.1
0,5
60
400
03
9:1
0,5
60
400
31
Fase Experimental
32
INSUMOS
PRODUCTO
PROCESO
33
Exocarpio
Endospermio o
Almendra
Estigma
Endocarpio
o cuesco
Mesocarpo
o pulpa
34
EELAEIS GUINEENSIS
Del mesocarpio del fruto
se extrae el aceite de
palma
(palm oil)
De la almendra se extrae
el aceite de palmiste
(Kernel oil) y la harina
(palm kernel)
35
El procedimiento más empleado para obtener
ésteres grasos consiste en una reacción de
transesterificación, esta es resultado de tres
reacciones reversibles consecutivas:
1.- Transesterificación parcial del triglicérido para
formar el diglicérido.
2.- Transesterificación parcial del diglicérido para
formar el monoglicérido.
3.-Transesterificación parcial del monoglicérido
para formar el éster y glicerina.
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Reacción de transesterificación general
FA
Catalizador
FA
G
Aceite Vegetal
+ 3
A
Etanol
3
A
FA
Biodiesel
+
G
Glicerina
Bajo condiciones normales, esta reacción ocurre muy despacio, para
que la reacción sea más rápida, se usa calor y un catalizador.
La reacción puede ser catalizada por un ácido o una base, pero se puede
alcanzar una reacción mucho más rápida usando una base
37
Después de la reacción se obtiene
Una fase rica en ésteres (no polar)
Una fase rica en glicerina, etanol y
catalizador (polar)
Separación en embudo de decantación
Lavado
Secado
Filtrado
Cromatografía de gases
38
RESULTADOS
39
Obtención de un biocombustible a través de la
transesterificación del Aceite Crudo de Palma con
etanol.
Materia Prima= Aceite Crudo de Palma
Procedencia del Aceite = Palmeras de Puerto Wilches S.A
40
Materia Prima=Aceite de Palma RBD
Procedencia del Aceite = Saceites S.A.
Volumen de Aceite = 200 ml
Relación Molar aceite/etanol = 1:6.5
Concentración del Catalizador = 0.5%
Tiempo de Residencia = 60 minutos
Temperatura = 75 OC
Agitación = 400 rpm
Presión Atmosférica
Mayo 27 de 2009
41
RESULTADOS
Unidades
Especificación
Biodiesel
Muestra11
200393828
Glicerina Libre
% Masa
0,02
0,0063
0,0014
0,3386
Monoglicéridos
% Masa
0,8
1,9213
1,8085
3,4584
Diglicéridos
% Masa
0,2
0,5929
0,5892
0,8846
Triglicéridos
% Masa
0,2
1,6908
1,6813
1,2029
Glicerina Total
% Masa
0,25
0,7689
0,7332
1,4919
Alcohol en
B100
% Masa
0.2 Máximo
0,0085
0,0086
0,0084
FAMES
TOTALES
% Masa
96.5 mínimo
96,5565
95,2867
94,5948
Análisis
Replica Bio
Muestra 11
200393829
Biodiesl
Muestra 20
200393830
42
El conocimiento de una
técnica que nos permite
obtener un combustible
limpio, como lo exige el
mundo y que está en la
lucha contra el
calentamiento global.
43
Resultados Institucionales
1.- La creación, puesta en marcha y mantenimiento
de un Semillero de Investigación en un colegio de
educación media
2.- La articulación con el sector productivo
3.- La formación y fundamentación de jóvenes
investigadores en el área de biocombustibles
4.- La creación, puesta en marcha y sostenimiento
de una Planta Piloto que genera información y
conocimiento acerca de la tecnología de
producción de biodiesel por transesterificación de
aceites con etanol
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5.- El reconocimiento de Colciencias como grupo
de Investigación
6.- La presentación de artículos en revistas
indexadas
7.- La realización de conferencias ante público
especializado en el tema de biodiesel
8.- La presentación de ponencias en congresos de
carácter nacional e internacional sobre los
resultados del proyecto
45
Conclusiones
46
El estudio de las variables consideradas en el proceso de reacción nos permite interpretar:
1.- La presencia de agua y ácidos grasos libres, afectan negativamente la reacción pues generan
emulsificación de la glicerina sobre la fase orgánica.
También generan hidrólisis de los triglicéridos y formación de jabones en el medio, dificultando la
separación. Se recomienda que las materias primas estén libres de agua y tengan un valor ácido
menor a 2 mg KOH/g.
2.- La relación alcohol/aceite influye de manera importante en la formación de los ésteres, pues a medida
que crece, la cantidad de intermedios (mono y diglicéridos) disminuye, alcanzando la mejor conversión
cuando la relación es 6,5/1 molar; por encima de este valor no hay cambios notables.
3.- La temperatura de reacción influye de manera positiva en la velocidad de reacción, aunque, para
periodos de reacción prolongados la cantidad final de ésteres producidos tiende a ser la misma a
cualquier temperatura. Lo más usual es que la temperatura de reacción sea la de ebullición del alcohol
empleado.
4.- Cuando la catálisis es alcalina, los catalizadores más efectivos son los alcóxidos de sodio, pero por su
elevado costo son poco requeridos industrialmente; al comparar el KOH y el NaOH, es mejor el último
dado que su peso molecular es menor, de manera tal que una menor cantidad logrará el mismo efecto.
5.- La literatura recomienda emplear cantidades de catalizador entre 1% y 1,5% (w/w) respecto de la
materia prima oleosa para lograr mejores conversiones, pero a través de nuestra experiencia
observamos que manejar dichas concentraciones es muy delicado ya que pueden provocar la
formación de jabones, la gelatinización o la emulsificación de la mezcla. Encontramos mejores
resultados cuando la proporción de catalizador utilizada está entre 0.45% y 0,70% (w/w) respecto de
la materia prima oleosa.
47
47
Referencias Bibliográficas Básicas
*VAN GERPEN, J., CLEMENTS, D., KNOTHE, G. et al., “Biodiesel
Production Technology, August 2002–January 2004”,Colorado National
Renewable Energy Laboratory.
[online] EEUU. jul 2004. [citado 24 abril 2006].
Disponible en la World Wide Web: http://www.doe.gov/bridge.
*SRIVASTAVA, A., PRASAD, R. Triglycerides-based Diesel fuels.
En: Renewable and Sustainable Energy Reviews [online] abril 2000.
[citado oct 2005] p. 111-133.
Disponible en la World Wide Web: http:// www.sciencedirect.com.
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Muchas Gracias
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BEPMA una estrategia efectiva de
aprendizaje significativo para un
mundo globalizado
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aprendizaje significativo para un
mundo globalizado
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aprendizaje significativo para un mundo
globalizado
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