Transcript BIODIESEL

BIODIESEL
Obtención
Aplicaciones
Tecnología del motor
Mayra Melián Rodríguez
Tecnología Energética
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BIODIESEL. Obtención,
Aplicaciones y Tecnología
Introducción
… tenemos un gran problema …
… y tiene difícil solución …
¡¡ Nos enfrentamos a una escasez de
combustibles derivados del petróleo !!
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Aplicaciones y Tecnología
Introducción
… Hay que buscar soluciones viables para en el
mañana disponer de combustibles …
Aprendiendo de los errores del presente y del pasado
para evitarlos en el futuro …
¿ COMO ?
HACIENDO USO DE LA CIENCIA Y LA
TÉCNICA
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BIODIESEL. Obtención,
Aplicaciones y Tecnología
Reseña histórica

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Desde la antigüedad, el
hombre ha utilizado la
LEÑA y la PAJA, para
calentarse
También conocía los
aceites para iluminarse
Usó el carbón vegetal
para trabajar metales
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Reseña histórica


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Una forma moderna de llamar
a la paja, la madera, el
carbón vegetal, los aceites …
es llamarlos
BIOCOMBUSTIBLES!
Con el descubrimiento del
petróleo, este desbancó a los
combustibles tradicionales.
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…Y todo fue muy bien, hasta la crisis del petróleo de 1973, donde
se empezó a volver a tomar conciencia de que existen otras alternativas
al petróleo…
EL HOMBRE SE DIO CUENTA DE QUE EL PETRÓLEO NO ERA ETERNO
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Reseña histórica
… Entonces, es sabio mirar atrás…
Y utilizar el conocimiento para corregir los
fallos del pasado, para no volver a
cometerlos en el futuro…
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¿ Qué es un biocombustible?
Definición: Se entiende por biocombustible a
aquel combustible de origen biológico que no
se ha fosilizado.
Estos biocombustibles, son una alternativa
viable y ecológica a los combustibles fósiles

PETRÓLEO, GAS NATURAL Y CARBÓN
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Clasificación de los biocombustibles
Su clasificación se hace en
base a su estado físico:
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Ventajas de los biocombustibles
Presentan las siguientes
ventajas:
 Disminución de emisiones
 Biodegradables y
renovables
¡ Cierran el ciclo del
Carbono!
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Ventajas de los biocombustibles
Pueden se la
solución a los
problemas
ambientales
que estamos
detectando…
¡¡ HAY QUE DESARROLLAR TECNOLOGÍAS !!
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Biocombustibles líquidos
… y una de estas
tecnologías es la
utilización de
BIOCOMBUSTIBLES
LÍQUIDOS…
Para alimentar a la voráz
GENERACIÓN DEL
COCHE
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Los biocombustibles líquidos
Estos se pueden obtener de tres tipos de cultivos



Cultivos azucareros: Etanol por vía fermentativa
Cultivos oleaginosos: Aceites vegetales
Cultivos forestales: Metanol, líquido piroleñoso, gas
¡¡ Los dos primeros son potencialmente
explotables y muy conocidos !!
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Aceites Vegetales
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Desde la antigüedad el
hombre ha conocido las
propiedades
combustibles de los
aceites vegetales, que
utilizaba para la
iluminación.
Y sabia como
aprovecharlos…
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Aceites Vegetales

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A finales del siglo XIX,
Diesel patentó su motor
(1893)
Utilizó aceite para
hacer funcionar su
motor en la Exposición
Mundial de París de
1900
¡ y gané el
primer
premio!
Rudolf Diesel
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Problemas de los aceites vegetales
Con motores
convencionales:
 Alta densidad
 Inestabilidad
 Alto coste vs. Gasóleo
 Viscosidad Elevada
 Mayor consumo
 Menor rendimiento
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Posibles Soluciones
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
Utilizar motores de
inyección indirecta que
calienten el aceite

Modificar las
propiedades del mismo.
Reacción de
Transesterificación
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Biodiesel
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
Definición: El biodiesel se puede definir como un
combustible alternativo, producido a partir de
aceites vegetales, aceites y grasas de fritura
reciclados o grasas animales.

Se considera una fuente renovable, porque la
planta produce aceite a partir del aire y la luz
solar, dos fuentes inagotables.
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Biodiesel
MATERIAS PRIMAS
 Ésteres de ácidos grasos
+ Aceites Vegetales
+ Grasas Animales
+ Aceites de Fritura Usados
 Alcoholes
+ Metanol
+ Etanol
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Biodiesel. Clasificación
GENERAL: FAME’s (Fatty Acid MethylEster)

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

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SME: Soy/Sunflower MethylEster, obtenido a partir
de aceite de semilla de soja o girasol.
CME: Canole MethylEster, la materia prima es el
aceite de canola.
LME: Lard MethylEster, obtenido a partir de manteca
de cerdo.
ETME: Edible Tallow MethylEster, este éster es
fabricado utilizando grasas comestibles
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Biodiesel. Clasificación
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

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ITME: Inedible Tallow MethylEster, se obtiene de
grasas no comestible
LYGME: Low Free Fatty Acid MethylEster, con esta
calificación nos referimos a aceites de buena calidad
HYGME: High Free Fatty Acid MethylEster, esta
denominación se aplicará cuando son aceites
reciclados
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Biodiesel. Clasificación
•Según la materia prima que elijamos, tendremos
distintas proporciones de ésteres. Los más
adecuados son los saturados, por su estabilidad.
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Biodiesel. Clasificación

Las especificaciones
del biodiesel están
recogidas en dos
normas aceptadas
internacionalmente:
- ASTM D6751 (B20 y B100)
- DIN E51606 (B100)
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Biodiesel. Especificaciones ASTM D6751-3
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Biodiesel. Especificaciones
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Biodiesel. Caracteristicas
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



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Viscosidad similar al gasóleo
Elevado número de cetano
Reducción de las emisiones
31% de los costes de producir la misma
cantidad de gasóleo
No tóxico y seguro
Ecológico y renovable
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Números de cetano
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Comparativa de propiedades
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Ventajas del Biodiesel

•
•
•
•
Menos emisiones
Partículas
HC’s
PAH
SO2
¡¡Aumento de Nox!!
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Ventajas del Biodiesel
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
Cierra el ciclo del carbono

No es tóxico ni peligroso

Aumento del rendimiento

Poder lubricante
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Inconvenientes del Biodiesel







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Perdida de entre un 5-10% de potencia
Aumento de emisiones de NOx
Residuos en inyectores, válvulas y pistón
Dilución del aceite lubricante
Mayor ensuciamiento de los filtros
Ataque a diversos polímeros
Problemas de arranque en frío
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Soluciones. Motores





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Trabajar con sistemas
adaptados:
Motores duales: Gasoleo +
Biodiesel
Motores de inyección
indirecta. Precámara.
Motores con
precalentamiento. Deutz
Motores especiales. Elsbett
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Motor Elsbett
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
Motor Semiadiabático

Refrigeración por aceite

Alcanza 1300ºC en el
núcleo

Motor Policarburante
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Motor Elsbett
Para alcanzar las prestaciones:
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
Pistón de diseño específico

Inyectores especiales

Circuito estanco de
refrigeración por el propio
aceite lubricante
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Motor Elsbett
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Motor Elsbett

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Disposición de la inyección e inyectores
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Motor Elsbett
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
Tiene un mayor rendimiento
termodinámico, por operar a mayor
temperatura.

Puede operar en un rango elevado
de viscosidades (2-40 cSt a 40ºC)

Funciona con aceites, biodiesel,
gasóleos

Posibilidad de adaptabilidad a
cualquier vehículo
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Proceso de Fabricación




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OBJETIVOS
Hacer reaccionar los
aceites con el alcohol
Máxima conversión
Separación de
productos - Metilester
- Glicerina
Proceso rápido y
seguro
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Proceso de fabricación
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
MICROEMULSIÓN

PIRÓLISIS

DILUCIÓN Y MEZCLADO

TRANSESTERIFICACIÓN
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La reacción Química



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Reacción de Transesterificación
Requiere catalizador y temperatura alta (~50ºC)
Aplicable a Aceites (Triglicéridos)
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Tipos de Catálisis
Catálisis Ácida: Sulfúrico, Sulfónico
~ 3 horas, 100ºC , no agua, 1-2 %
 Catálisis Básica: NaOH, KOH
~ 1,5 horas, 60ºC
Catálisis Básica: Metóxidos de Na y K
~ 30 minutos, 50ºC 0,5 %
Elevadas conversiones > 98%
 Catálisis Heterogénea

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El proceso





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Procesado de la semilla
Filtración y limpieza del
aceite, si es usado
Preparación del
catalizador
Reacción de
transesterificación
Separación de
productos
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El proceso. Problemas

Proceso
discontínuo

Rentabilidad limitada
Difícil control de las
especificaciones
Tecnología poco
madura


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Reactor
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Situación Actual en España
Plantas operativas:
- Bionor: 20000 t/año
- Stocks: 6000 t/año
- Biodiesel: 35000 t/año
En ejecución:
- Bionet: 50000 t/año
-
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Biocarburants: 100000 t/año
Biodiesel IDAE: 5000 t/año
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Nuevas Tecnologías


1.
2.
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Trabajar en contínuo: Catálisis
Heterogénea
Varias líneas de investigación:
Intercambio iónico
Enzimas inmovilizadas
3.
Zeolitas
4.
Catalizadores de Zr y Ti
La más prometedora
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Catálisis con Zeolitas






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Pumitas acidificadas
Zeolitas Tipo Y
Catalizador de FCC,
HZSM-5
H-mordenita
Silicatos de aluminio
Sílice amorfa
mesoporosa dopada
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Catálisis con Zeolitas Y
Reactor lecho fijo (ULL)
Distintos tipos de Zeolitas
comerciales tipo Y (ULL)
Mejor Resultado:
Zeolita Y530 , a 466ºC (t~ 12 min)
Sílice mesoporosa
amorfa (MCM-41) (UMA)
Resultados por determinar
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Conclusiones




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El biodiesel es una alternativa a los
combustibles fósiles, pero NO LA
SOLUCIÓN
Apostar por las energías renovables
Considerar tecnologías existentes, pero de
poca difusión (Motor Elsbett)
Otras fuentes potenciales: Etanol, Metanol,
DME, MTBE, ETBE
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Conclusiones




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Inserción progresiva: Mezcla con gasóleos
convencionales: B20 (20% Biodiesel)
Introducir el proceso continuo (catálisis
heterogénea)
Concienciar al mercado de la potencialidad
de esta alternativa.
Cuestiones políticas
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BIOETANOL

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El bioetanol se produce a partir de
materiales con biomasa celulósica,
abarcando este término toda la materia
orgánica de origen vegetal, incluyendo
también los materiales procedentes de su
transformación natural o artificial.
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Tipo de Proceso: FERMENTACIÓN



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Fermentación alcohólica
azúcares simples como por ejemplo la
glucosa se convierte en alcohol etílico y
dióxido de carbono.
Llevada a cabo mayoritariamente por
levaduras “Saccharomyces cerevisiae ”
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Proceso de produccion del Etanol



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Bajo coste del transporte de las materias
primas
Bajo coste de la conversión de polímeros a
mono y disacáridos utilizables
Uso de cultivos mixtos para catabolizar
diferentes substratos y convertirlos en
metabolitos deseados
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Proceso de produccion del Etanol


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Utilización de procesos anaerobios debido a
la elevada demanda de energía de la
aireación
Uso de cepas termófilas para ahorrar costes
en enfriamiento, conseguir velocidades de
conversión más altas y reducir la
contaminación
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Proceso de produccion del Etanol


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El proceso debe ser adaptable al cultivo
continuo
Bajo coste de la recuperación y
concentración
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Biosintesis del Etanol
GLUCOSA
 Glucólisis
PIRUVATO
 Piruvato descarboxilasa. Mg2+. Pirofosfato
de tiamina
ACETALDEHIDO + CO2
 Alcohol deshidrogenasa.NADH2
ETANOL
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Etapas Proceso Producción Etanol
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
Preparación de la solución de nutrientes

Fermentación

Balance de Energía
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Importancia del Bioetanol





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Aditivo en nuestras gasolinas, está presente
por tanto en todos los sitios , todos los días.
Economía
Científico
Medio ambiental
Social
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Bioetanol en España
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
Planta Gallega (Teixeiro)

Planta de Salamanca (Babilafuente)
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BIODIESEL Y BIOETANOL
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