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articulo-hugo flores.. - Universidad Nacional de la Amazonía Peruana

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA AMAZONÍA PERUANA<br />

BIODIESEL COMO SUSTITUTO ENERGÉTICO PARCIAL DEL<br />

PETRODIESEL A PARTIR DE PALMA ACEITERA (E<strong>la</strong>eis<br />

Guineensis) Y UNGURAHUI (Oenocarpus Bataua) LORETO—<br />

IQUITOS<br />

_______________________________________________________________<br />

AUTORES:<br />

Ing. Hugo Emerson Flores Bernuy Mgr. 1<br />

Ing. Victor García Pérez.<br />

Ing. Jorge Armando Vásquez Pinedo Mgr. 2<br />

Ing. Miguel Humberto Elías Morales.<br />

Ing. Herman Raul Guimet Soto.<br />

Ing. Sumner Shapiama Ordoñez Mgr.<br />

IQUITOS—PERU<br />

2010<br />

1


RESUMEN<br />

El presente estudio <strong>de</strong> investigación, fue orientado a <strong>de</strong>mostrar <strong>la</strong> posibilidad<br />

<strong>de</strong> obtener un biocombustible renovable a partir <strong>de</strong> materias primas vegetales <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

región con alto contenido <strong>de</strong> aceite.<br />

El proceso <strong>de</strong> producción <strong>de</strong> biodiésel se basó en <strong>la</strong> reacción <strong>de</strong><br />

transesterificación <strong>de</strong> los aceites seleccionados (De Palma Aceitera y Ungurahui).<br />

Dichos aceites están compuestos principalmente por molécu<strong>la</strong>s <strong>de</strong> glicerol y cuya<br />

transesterificación consiste en reemp<strong>la</strong>zar el glicerol por un alcohol simple, como el<br />

metanol o el etanol, <strong>de</strong> forma que se produzcan ésteres metílicos o etílicos <strong>de</strong> ácidos<br />

grasos permitiendo dis minuir <strong>la</strong> viscosidad <strong>de</strong>l aceite, <strong>la</strong> cual es principalmente<br />

ocasionada por <strong>la</strong> presencia <strong>de</strong> glicerina en <strong>la</strong> molécu<strong>la</strong>, <strong>de</strong>bido a que su alta<br />

viscosidad impi<strong>de</strong> su uso directo en motores diesel. El método y diseño ha sido el<br />

<strong>de</strong>scriptivo experimental, aplicando trabajo <strong>de</strong> gabinete para estructurar el estudio,<br />

trabajo <strong>de</strong> campo para <strong>la</strong> recolección <strong>de</strong> <strong>la</strong>s especies vegetales y trabajo <strong>de</strong> <strong>la</strong>boratorio<br />

para realizar los experimentos <strong>de</strong> obtención <strong>de</strong>l aceite diesel.<br />

Para obtener el objetivo se construyo un tanque <strong>de</strong> aprox. 30 litros <strong>de</strong><br />

capacidad en <strong>la</strong> que se llega a una transesterificación <strong>de</strong>l 97%, prosiguiendo el <strong>la</strong>vado<br />

con agua (a un pH <strong>de</strong> 8) a una temperatura <strong>de</strong> 80ºC; en <strong>la</strong> que se elimina <strong>la</strong> mayor<br />

parte <strong>de</strong>l glicerol suspendiendo así como una buena parte <strong>de</strong>l metanol y una pequeña<br />

parte <strong>de</strong> aceite, metilésteres y jabón.<br />

Luego, mediante una serie <strong>de</strong> <strong>la</strong>vados con agua <strong>de</strong> proceso se retira <strong>la</strong> mayor<br />

cantidad <strong>de</strong>l jabón presente se lleva <strong>la</strong> fase ligera a un separador <strong>de</strong> fases, eliminando<br />

<strong>la</strong> casi totalidad <strong>de</strong>l agua. El biodisel, finalmente se enfría y filtra, procediendo a<br />

<strong>de</strong>terminar <strong>la</strong>s características <strong>de</strong>l producto obtenido; punto <strong>de</strong> inf<strong>la</strong>mación copa<br />

cerrada 98ºC, contenido <strong>de</strong> etanol 0,2%, punto <strong>de</strong> inf<strong>la</strong>mación 138ºC, viscosidad<br />

cinemática 3.58mm2/s, número <strong>de</strong> cetano 53, residuo <strong>de</strong> carbón 0.048%masa, número<br />

<strong>de</strong> acidéz 0,5 mg KOH/g, glicerina libre 0.02 % masa, glicerina total 0.22% masa,<br />

contenido <strong>de</strong> sodio y potasio combinado 4.16 ppm y estabilidad a <strong>la</strong> oxidación 3.4<br />

horas.<br />

Pa<strong>la</strong>bras c<strong>la</strong>ves: Biocombustibles, Petrodiesel, Biodiesel, Palma aceitera (E<strong>la</strong>eis<br />

guineensis), Ungurahui (Oenocarpus Bataua), Biomasa,<br />

2


ABSTRACT<br />

The present study of investigation, w as oriented to <strong>de</strong>monstrate the possibility of<br />

obtaining a renew able biocombustible from vegetal raw materials of the region w ith<br />

high oil content.<br />

The process of biodiesel production w as based on the reaction of transesterificación of<br />

the oil selected (Of oil Palm and Ungurahui). These oils are in favor compound mainly<br />

of molecules of glicerol and w hose transesterificación consists of rep<strong>la</strong>cing glicerol by a<br />

simple alcohol, like methanol or the ethanol, so that methylic or ethylic esters of fatty<br />

acids take p<strong>la</strong>ce allow ing to diminish the viscosity of the oil, which mainly is caused by<br />

the glycerin presence in the molecule, because its high viscosity prevents its direct use<br />

in diesel engines. The method and <strong>de</strong>sign he has been <strong>de</strong>scriptive the experimental<br />

one, applying w ork of cabinet to structure the study, w ork of field for the harvesting of<br />

the vegetal species and w ork of <strong>la</strong>boratory to realise the experiments of obtaining of<br />

the Diesel oil.<br />

In or<strong>de</strong>r to obtain the objective I am constructed a tank of approx 30 liters of capacity in<br />

which it is arrived at a transesterificación of 97%, continuing the w ashing w ith w ater (to<br />

a pH of 8) to a temperature of 80ºC; in that glicerol is eliminated most of suspending as<br />

well as to a good part of methanol and a small part of oil, metilésteres and soap.<br />

Then, by means of a series of washings w ith process water the greater amount of the<br />

present soap retires almost takes to the slight phase to a separator of phases,<br />

eliminating the totality of the water. Biodisel, finally cools off and leaks, coming to<br />

<strong>de</strong>termine the characteristics of the obtained product; point of inf<strong>la</strong>mmation it w ins<br />

closed 98ºC, contained of ethanol 0.2%, f<strong>la</strong>sh point 138ºC, kinematic viscosity<br />

3.58mm2/s, number of cetane 53, coal remain<strong>de</strong>r 0.048%masa, number of acidity 0.5<br />

mgs KOH/g, glycerin frees 0,02% mass, total glycerin 0,22% mass, content of sodium<br />

and 4,16 combined potassium ppm and stability to the oxidation 3,4 hours.<br />

Key w ords: Biocombustibles, Petrodiesel, Biodiesel, oil Palm (E<strong>la</strong>eis guineensis),<br />

Ungurahui (Oenocarpus Bataua), Biomass,<br />

3


INTRODUCCIÓN<br />

El actual sistema energético mundial no es sostenible en el <strong>la</strong>rgo p<strong>la</strong>zo <strong>de</strong>bido<br />

a los impactos que genera y a <strong>la</strong> inequidad en su distribución. En el Perú, <strong>la</strong> energía<br />

primaria provine aproximadamente en un 45% <strong>de</strong>l petróleo y en un 30% <strong>de</strong> <strong>la</strong> leña<br />

(UNAM,2006) .<br />

En el caso específico <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>Amazonía</strong> peruana, los pob<strong>la</strong>dos más ais<strong>la</strong>dos tienen<br />

un limitado acceso a <strong>la</strong> electricidad <strong>de</strong>bido a <strong>la</strong> dificultad y el elevado costo <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

prolongación <strong>de</strong> <strong>la</strong> red <strong>de</strong> distribución. Por eso los pob<strong>la</strong>dores utilizan leña y/o<br />

generadores eléctricos <strong>de</strong> tipo diesel. Este último combustible es transportado por vía<br />

fluvial, lo cual incrementa su costo y probabilida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> constituirse en fuente<br />

contaminante <strong>de</strong> los ríos.<br />

Asimis mo, el tema <strong>de</strong>l calentamiento global y su efecto directo, el cambio<br />

climático, que ocupa buena parte <strong>de</strong> los esfuerzos <strong>de</strong> <strong>la</strong> comunidad científica<br />

internacional para estudiarlo y contro<strong>la</strong>rlo, porque, afirman, pone en riesgo el futro <strong>de</strong><br />

<strong>la</strong> humanidad.<br />

¿Por qué preocupa tanto? Destacados científicos en que el incremento <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

concentración <strong>de</strong> gases efectos inverna<strong>de</strong>ro en <strong>la</strong> atmósfera terrestre está provocando<br />

alteración en el clima. Coinci<strong>de</strong>n en que <strong>la</strong>s emisiones <strong>de</strong> gases efecto inverna<strong>de</strong>ro<br />

(GEI) han sido muy intensas a partir <strong>de</strong> <strong>la</strong> Revolución Industrial, momento a partir <strong>de</strong>l<br />

cual <strong>la</strong> acción <strong>de</strong>l hombre sobre <strong>la</strong> naturaleza se hizo intensa. Originalmente, un<br />

fenómeno natural (UNMSA,2007)<br />

El efecto inverna<strong>de</strong>ro es un fenómeno natural que permite <strong>la</strong> vida en <strong>la</strong> tierra.<br />

Es causado por una serie <strong>de</strong> gases que se encuentran en <strong>la</strong> atmósfera, provocando<br />

que parte <strong>de</strong>l calor <strong>de</strong>l sol que nuestro p<strong>la</strong>neta refleja que<strong>de</strong> atrapado manteniendo <strong>la</strong><br />

temperatura media global en + 15º centígrados, favorable a <strong>la</strong> vida, en lugar <strong>de</strong> -18º<br />

centígrados, que resultarían nocivos (UNBA,2006).<br />

Por otro <strong>la</strong>do, en <strong>la</strong>s gran<strong>de</strong>s ciuda<strong>de</strong>s <strong>de</strong> nuestro país, <strong>la</strong> contaminación <strong>de</strong>l<br />

aire producida por <strong>la</strong>s emisiones vehicu<strong>la</strong>res se ha acentuado en los últimos años,<br />

principalmente por el crecimiento <strong>de</strong>l parque automotor alimentado por diesel y por el<br />

mal estados <strong>de</strong> los motores.<br />

Así, si en 1990 en Lima Metropolitana y el Cal<strong>la</strong>o se consumían 5 190 mil<br />

barriles <strong>de</strong> diesel al año, en 1998 se consumieron 9 177 mil barriles, mientras que el<br />

consumo <strong>de</strong> gasolina permaneció re<strong>la</strong>tivamente constante en el mis mo periodo (6563<br />

mil barriles en 1990 a 6920 en 1998). Según estudios realizados en el año 2000 por <strong>la</strong><br />

Dirección General <strong>de</strong> <strong>la</strong> Salud Ambiental (DIGESA) <strong>de</strong>l Ministerio <strong>de</strong> Salud, el<br />

4


principal contaminante atmosférico en Lima es el material particu<strong>la</strong>do emitido por<br />

motores <strong>de</strong> combustión diese (UNA M,2006)l.<br />

En este contexto, se hace necesario investigar mecanismos que permitan<br />

obtener alternativas <strong>de</strong> energía, que sean <strong>de</strong> bajo costo y que reduzcan los impactos<br />

ambientales negativos <strong>de</strong> su generación y utilización. El uso sostenible <strong>de</strong> <strong>la</strong> biomasa<br />

pue<strong>de</strong> contribuir a avanzar en este sentido.<br />

La presente investigación, será orientada a <strong>la</strong> búsqueda <strong>de</strong> soluciones en este<br />

campo mediante el uso <strong>de</strong> materia prima regional como son <strong>la</strong> palma aceitera (Eaeis<br />

Guineensis) y el Ungurahui (Oenocarpus Bataua) como fuente energética,<br />

específicamente mediante <strong>la</strong> producción <strong>de</strong>l biocombustible líquido <strong>de</strong>nominado<br />

biodiésel.<br />

El biodiésel es combustible renovable <strong>de</strong>rivado <strong>de</strong> aceites vegetales o grasas<br />

animales que pue<strong>de</strong> ser utilizado como sustitutos o aditivo <strong>de</strong>l diesel convencional. La<br />

Sociedad Americana <strong>de</strong> Ensayos y Materiales (ASTM) <strong>de</strong>fine al biodiesel como<br />

ésteres monoalquílicos <strong>de</strong> ácidos grasos <strong>de</strong> ca<strong>de</strong>na <strong>la</strong>rga <strong>de</strong>rivados <strong>de</strong> insumos<br />

grasos renovables, como los aceites vegetales o grasas animales (A.O.A.C.,1998).<br />

El término bio hace referencia a su naturaleza renovable y biológica en<br />

contraste con el combustible diesel tradicional <strong>de</strong>rivado <strong>de</strong>l petróleo; <strong>de</strong> otro <strong>la</strong>do,<br />

diesel alu<strong>de</strong> a su uso en motores <strong>de</strong> este tipo.<br />

La obtención <strong>de</strong> biodiesel a partir <strong>de</strong> productos regionales, conllevaría<br />

posteriormente a su industrialización, reduce significativamente <strong>la</strong>s emisiones <strong>de</strong><br />

partícu<strong>la</strong>s en suspensión, <strong>de</strong> <strong>la</strong>s cuales se sospechan pue<strong>de</strong>n ser cancerígenas, sus<br />

emanaciones son menos ofensivas, por lo tanto es mas beneficioso su uso en lugares<br />

confinados. Des<strong>de</strong> que el biodiésel fue oxigenado, los motores tienen una combustión<br />

más completa que con gasoil, lo más importante, es que los motores no requieren<br />

modificación y mantiene <strong>la</strong>s mismas prestaciones y consumo que el gasoil.<br />

El biodiésel posee mayores propieda<strong>de</strong>s lubricantes en los motores. El B20<br />

muestra mejora en lubricidad, bajando los niveles <strong>de</strong> sulfuros y aromáticos contenido<br />

en el gasoil. El po<strong>de</strong>r <strong>de</strong> arranque y el comportamiento ante bajas temperaturas son<br />

simi<strong>la</strong>res al diesel (UNBA, 2006).<br />

Los usuarios pue<strong>de</strong>n hacer sus propias mezc<strong>la</strong>s fácilmente ante <strong>de</strong> su uso. No<br />

es necesaria una manipu<strong>la</strong>ción especial y <strong>la</strong> mezc<strong>la</strong> se mantiene estable.<br />

La industria <strong>de</strong>l Biodiésel tiene un futuro promisorio, se obtiene a partir <strong>de</strong><br />

aceites vegetales con un simple proceso <strong>de</strong> refinamiento. Una <strong>de</strong> <strong>la</strong>s principales<br />

materias primas requeridos pue<strong>de</strong> ser <strong>la</strong> palma aceitera (E<strong>la</strong>eis guineesis) y el<br />

Ungurahui (Oenocarpus Bataua) producido en <strong>la</strong> región Loreto.<br />

5


Por lo tanto el presente proyecto trabaja en <strong>la</strong> obtención <strong>de</strong> un producto que no es<br />

nocivo para <strong>la</strong> salud humana, para <strong>la</strong> vegetación, los animales vivos y no daña<br />

monumentos y/o edificios. Por tal motivo su empleo es ventajoso frente al combustible<br />

diesel sobre todo al transporte público en <strong>la</strong>s gran<strong>de</strong>s ciuda<strong>de</strong>s. Es seguro y fácil <strong>de</strong><br />

transportar <strong>de</strong>bido a que es bio<strong>de</strong>gradable y posee un punto <strong>de</strong> inf<strong>la</strong>mación <strong>de</strong> 150ºC<br />

contra 64ºC <strong>de</strong>l combustible diesel.<br />

MATERIAL Y M ETODOS<br />

El estudio se realizó en <strong>la</strong> P<strong>la</strong>nta Piloto <strong>de</strong> Alcohol <strong>de</strong> <strong>la</strong> Facultad <strong>de</strong> Ingeniería<br />

Química <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>Universidad</strong> <strong>Nacional</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>Amazonía</strong> <strong>Peruana</strong>, el trabajo experimental<br />

fue a nivel <strong>de</strong> <strong>la</strong>boratorio. Se aplicó el método Descriptivo Experimental. El Trabajo <strong>de</strong><br />

gabinete, consistió en <strong>la</strong> búsqueda <strong>de</strong> información en bibliotecas especializadas<br />

locales y bibliotecas virtuales. Se bajó información WEB, información básica <strong>de</strong><br />

elementos a ser manejados <strong>de</strong>ntro <strong>de</strong>l proyecto, para integración <strong>de</strong> gabinete y diseño<br />

<strong>de</strong> <strong>la</strong> estructura <strong>de</strong>l trabajo. El trabajo <strong>de</strong> campo, consistió en <strong>la</strong> recolección <strong>de</strong> <strong>la</strong>s<br />

especies vegetales y pre i<strong>de</strong>ntificación taxonómica <strong>de</strong> <strong>la</strong>s especies <strong>de</strong> <strong>la</strong>s p<strong>la</strong>ntas<br />

aceitera y unguraui en <strong>la</strong> zona <strong>de</strong>l manatí.<br />

En el Laboratorio: Se i<strong>de</strong>ntificaron <strong>la</strong>s especies vegetales en el Herbarium- UNAP<br />

recolectadas en el trabajo <strong>de</strong> campo se realizó <strong>la</strong> c<strong>la</strong>sificación taxonómica y familias,<br />

es <strong>de</strong>cir: La materia prima, previamente seleccionada, es <strong>la</strong>vada, eliminando materia<br />

extraña, que puedan contaminar al aceite, posteriormente, es sometido a un proceso<br />

<strong>de</strong> secado, con el fin <strong>de</strong> eliminar el agua adherida a los frutos, para luego proce<strong>de</strong>r al<br />

proceso <strong>de</strong> extracción <strong>de</strong>l aceite (extracción mecánica).<br />

El proceso empieza realizando una mezc<strong>la</strong> <strong>de</strong> metanol como hidróxido <strong>de</strong> sodio<br />

en proporción <strong>de</strong> 3/1 en un tanque agitado. Tanto el metanol como el hidróxido <strong>de</strong><br />

sodio <strong>de</strong>ben ser anhidros <strong>de</strong>bido a que el agua juega un papel catalítico para producir<br />

jabón (producto in<strong>de</strong>seado).<br />

Esta mezc<strong>la</strong> (catalizador), se adiciona al aceite <strong>de</strong> palma teniendo en cuenta<br />

que <strong>de</strong>be ir un 60% en exceso <strong>de</strong> etanol, en un tanque agitado. La mezc<strong>la</strong> pasa a un<br />

reactor <strong>de</strong> columna (toma como PFR), que posee <strong>la</strong>s características <strong>de</strong> temperatura,<br />

presión y método <strong>de</strong> contacto i<strong>de</strong>ales para que <strong>la</strong> reacción sea exitosa.<br />

Al final en el reactor se <strong>de</strong>be haber <strong>de</strong>sarrol<strong>la</strong>do <strong>la</strong> reacción en un 90%.<br />

En el reactor se está produciendo constantemente glicerol e igualmente se irá<br />

sedimentado, así que posteriormente a este se dispone <strong>de</strong> un sedimentador diseñado<br />

para extraer el glicerol producido. Esto también mejora el equilibrio <strong>de</strong> <strong>la</strong> reacción para<br />

6


<strong>la</strong> producción <strong>de</strong> metilésteres. La fase ligera es pasada a un nuevo reactor, esta vez<br />

como tanque agitado (CSTR) don<strong>de</strong> se llega a una transesterificación <strong>de</strong>l 97%.<br />

Seguidamente se proce<strong>de</strong> a un proceso <strong>de</strong> <strong>la</strong>vado con agua (a un pH <strong>de</strong> 8) a<br />

una temperatura <strong>de</strong> 80ºC; esta se lleva <strong>la</strong> mayor parte <strong>de</strong>l glicerol suspendiendo así<br />

como una buena parte <strong>de</strong>l metanol y una pequeña parte <strong>de</strong> aceite, metilésteres y<br />

jabón<br />

La fase ligera pasa se proce<strong>de</strong> a pasar al tercer reactor, primero recircu<strong>la</strong>ndo<br />

una parte al segundo reactor para mejorar <strong>la</strong> concentración <strong>de</strong> glicerol y así favorecer<br />

<strong>la</strong> acción. Antes <strong>de</strong> llegar al tercer reactor, <strong>la</strong> solución se mezc<strong>la</strong> nuevamente con un<br />

flujo <strong>de</strong> metanol <strong>de</strong>l 30% en exceso.<br />

Hay entonces una secuencia simi<strong>la</strong>r a <strong>la</strong> anteriormente <strong>de</strong>scrita. Los reactores<br />

nombrados trabajan a 80ºC y 2 bar continuamente.<br />

Después <strong>de</strong>l segundo <strong>la</strong>vado <strong>la</strong> fase ligera es <strong>de</strong>spojada casi completamente<br />

<strong>de</strong>l en un tanque <strong>de</strong> separación F<strong>la</strong>sh que funciona a 85ºC y 0.9 bar. Luego, mediante<br />

una serie <strong>de</strong> los <strong>la</strong>vadores con agua <strong>de</strong> proceso se retira <strong>la</strong> mayor cantidad <strong>de</strong>l jabón<br />

presente se lleva <strong>la</strong> fase ligera a un separador <strong>de</strong> fases que funciona a 120ºC y0.9 bar,<br />

eliminando <strong>la</strong> casi totalidad <strong>de</strong>l agua. El biodisel, finalmente se enfría y filtra<br />

Las corrientes <strong>de</strong> salida <strong>de</strong> subproductos como glicerol, pasan a una p<strong>la</strong>nta <strong>de</strong><br />

purificación en <strong>la</strong> que se neutraliza, invierte <strong>la</strong> información <strong>de</strong> jabones y se recupera el<br />

biodiesel presente.<br />

RESULTADOS<br />

Determinación <strong>de</strong> <strong>la</strong>s características <strong>de</strong> <strong>la</strong>s materias primas:<br />

Tab<strong>la</strong> N° 02: Análisis morfológico <strong>de</strong>l fruto <strong>de</strong>l ungurahui<br />

características Resultado<br />

longitud (mm) 3,3<br />

diametro (mm) 2,2<br />

cascara (g) 3,4<br />

semil<strong>la</strong> (g) 7,8<br />

pulpa (%) 29,8<br />

Fuente: E<strong>la</strong>boración propia).<br />

7


Tab<strong>la</strong> N° 03: Composición fisicoquímica <strong>de</strong>l fruto <strong>de</strong>l ungurahui<br />

Fuente: E<strong>la</strong>boración propia.<br />

Características Resultado( %)<br />

(cascara + pulpa)<br />

Humedad 38,7<br />

fibra 10,6<br />

grasa 22,1<br />

ceniza 1,1<br />

Proteína 3,12<br />

Carbohidratos 23,8<br />

Tab<strong>la</strong> N° 04: Característica <strong>de</strong> <strong>la</strong> palma aceitera<br />

Nombre Científico E<strong>la</strong>eis Guineensis<br />

Nombre Común Palma <strong>de</strong> Aceite, Palma Aceitera,<br />

Palma Africana <strong>de</strong> Aceite,Carozo <strong>de</strong><br />

Familia Areaceae<br />

Guinea, Palma <strong>de</strong> guinea.<br />

Origen Africa Central y Oriental, Bosques<br />

Pluviales <strong>de</strong> Guinea, Golfo <strong>de</strong> Guinea<br />

Etimologia Del griego Eleia - Olivo<br />

Por Proce<strong>de</strong>r <strong>de</strong> Guinea- Guineensis.<br />

Tallo 40 metros <strong>de</strong> altura<br />

Hojas 4-5 metros.<br />

Flores Unisexuales<br />

Carnosos <strong>de</strong> 2-3 cm, oblongo-<br />

Frutos<br />

ovoi<strong>de</strong>as<br />

Color <strong>de</strong>l fruto Rojizo<br />

Racimos 3-15 Kg.<br />

Longevidad <strong>de</strong> <strong>la</strong> p<strong>la</strong>nta superior a los 100 años<br />

Contenido <strong>de</strong> Aceite por fruto 43 al 51%<br />

Cultivo Vive bien a pleno sol<br />

Forma <strong>de</strong> multiplicación Por semil<strong>la</strong>s <strong>de</strong> 8 a 9 meses.<br />

(Fuente: E<strong>la</strong>boración propia).<br />

Obtención <strong>de</strong>l Biodiesel a partir <strong>de</strong> <strong>la</strong>s materias primas<br />

Materias primas y reactantes<br />

- Aceite <strong>de</strong> palma o <strong>de</strong>l ungurahui<br />

- Etanol 99.5%<br />

- Hidróxido <strong>de</strong> sodio.<br />

8


Equipos.<br />

- Probeta graduada<br />

- Vasos <strong>de</strong> precipitado<br />

- Cocina eléctrica..<br />

- Soporte universal.<br />

- Pera <strong>de</strong> <strong>de</strong>cantación.<br />

- Termómetro<br />

- Ba<strong>la</strong>nza.<br />

Para <strong>la</strong> transesterificación <strong>de</strong> 1.00 litro <strong>de</strong> aceite <strong>de</strong> palma o <strong>de</strong> Ungurahui<br />

(volumen batch para una prueba piloto) se requieren los siguientes reactivos:<br />

Aceite vegetal + 3 Etatnol -------------------→ 3 Etil ester + Glicerina<br />

Kmol <strong>de</strong> aceite=1.00Laceite x 0.915 Kg/LxKmol aceite/838.52 Kg =0.00109 kmol aceite<br />

Kmol etanol=0.00109kmol aceite x 3 kmol etanol/Kmol aceite = 0.0033 Kmol <strong>de</strong> etanol.<br />

Kg etanol = 0.0033 kmol etanol x 46 Kg/Kmol = 0.15 Kg.<br />

PM<br />

838.52 46 297.8 92<br />

Aceite Vegetal + 3 etanol ----------------→ 3 Etil ester + Glicerina<br />

0.915 Kg 0.15 Kg 0.973 Kg 0.10 Kg<br />

Por lo tanto:<br />

Cantidad <strong>de</strong> aceite vegetal : 1.00 litro<br />

Cantidad <strong>de</strong> etanol anhidro : 0.15 kg<br />

Cantidad <strong>de</strong> hidróxido <strong>de</strong> sodio : Se adiciona el 1% <strong>de</strong> <strong>la</strong> cantidad <strong>de</strong> aceite<br />

0.00915 kg.<br />

Productos obtenidos:<br />

Etil Ester ( Biodiesel) : 0.973 Kg.<br />

Glicerina : 0.10 kg<br />

Descripción <strong>de</strong>l Proceso:<br />

1. Se introduce en un reactor el aceite vegetal crudo.<br />

2. La cantidad requerida <strong>de</strong> etanol se coloca en un contenedor<br />

9


3. Se pesa <strong>la</strong> cantidad <strong>de</strong> hidróxido <strong>de</strong> sodio rápidamente para protegerlo <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

humedad y dióxido <strong>de</strong> carbono <strong>de</strong> <strong>la</strong> atmósfera.<br />

4. El hidróxido <strong>de</strong> sodio se adiciona a todo el etanol, agitando vigorosamente en<br />

el contenedor hasta que esté disuelto completamente. En ese momento el<br />

NaOH disuelto ha sido convertido a etóxido <strong>de</strong> sodio. Las partes no disueltas<br />

permanecen durante el proceso <strong>de</strong> reacción y disminuye <strong>la</strong> cantidad <strong>de</strong>l<br />

catalizador que toma parte en <strong>la</strong> reacción.<br />

5. La mezc<strong>la</strong> <strong>de</strong> etanol-catalizador es agregado al aceite vegetal en el reactor<br />

principal y agitado rápidamente. La mezc<strong>la</strong> se realiza por 6 horas aprox. A<br />

temperatura ambiente. ( si no es a temperatura ambiente, se calienta el aceite<br />

a 45 – 50 ºC, para luego agregar <strong>la</strong> mezc<strong>la</strong> etóxica, agitando continuamente<br />

por espacio <strong>de</strong> 60 minutos). L mezc<strong>la</strong> reaccionante cambia a un color café –<br />

naranja turbio y cambia finalmente a un color café transparente. Cunado <strong>la</strong><br />

reacción se ha completado.<br />

6. Agregar toda <strong>la</strong> mezc<strong>la</strong> en una pera <strong>de</strong> <strong>de</strong>cantación, por espacio <strong>de</strong> 24 horas<br />

aprox. Se formarán dos capas: <strong>la</strong> capa superior es el biodiesel y <strong>la</strong> capa<br />

inferior es <strong>la</strong> glicerina.<br />

7. Cuando no se emplea alcohol anhidro, <strong>la</strong> reacción no es completa y requiere<br />

más tiempo para que el etanol se separe. Si <strong>la</strong> separación no ocurre, <strong>la</strong> adición<br />

<strong>de</strong> NaOH con agitación pue<strong>de</strong> acelerar este proceso o <strong>la</strong> adición <strong>de</strong> agua (<br />

0.5% <strong>de</strong> volumen total) <strong>de</strong>spués <strong>de</strong> que <strong>la</strong> reacción se ha completado. Si el<br />

etanol original contiene alre<strong>de</strong>dor <strong>de</strong>l 1% <strong>de</strong> agua, <strong>la</strong> reacción pue<strong>de</strong> ser<br />

incompleta, <strong>la</strong> glicerina no se separa y el batch <strong>de</strong>be ser <strong>de</strong>scartado.<br />

Se obtuvo: Biodiesel cuyas propieda<strong>de</strong>s se adjunta; y como subproducto se obtuvo<br />

glicerina.<br />

10


Tab<strong>la</strong> N° 11 Especificaciones <strong>de</strong>l Biodiesel obtenido en el reactor<br />

Propiedad<br />

Método <strong>de</strong><br />

Ensayo Biodiesel B100 Unida<strong>de</strong>s<br />

Contenido <strong>de</strong> Calcio y EN 14538 - ppm<br />

Magnesio Combinado<br />

Punto <strong>de</strong> Inf<strong>la</strong>mación ASTM D 93 98 ºC<br />

Copa cerrada<br />

Contenido <strong>de</strong> etanol EN 14110 0,2 % volumen<br />

Punto <strong>de</strong> Inf<strong>la</strong>mación ASTM D 93 138 min. ºC<br />

Agua y sedimento ASTM D 2709 0,046 % volumen<br />

Viscosidad cinemática ASTM D445 3,58 mm2/s<br />

a 40ºC.<br />

Ceniza sulfatada ASTM D 874 - %masa<br />

Azufre ASTM D 5453 - % masa(ppm)<br />

Número <strong>de</strong> cetano ASTM D 613 53<br />

Punto nube ASTM D 2500 Reportar ºC<br />

Residuo <strong>de</strong> carbón ASTM D 4530 0,048 % masa<br />

Número <strong>de</strong> aci<strong>de</strong>z ASTM D 664 0,5 mg KOH/g<br />

Glicerina libre ASTM D 6584 0,02 %masa<br />

Glicerina total ASTM D 6584 0,22 % masa<br />

Contenido <strong>de</strong> fósforo ASTM D 4951 - %masa<br />

Temperatura <strong>de</strong> Dest. ASTM D 1160 347 ºC<br />

Temperatura <strong>de</strong>l 90%<br />

recuperado equivalente<br />

a <strong>la</strong> presión atmosferica<br />

Contenido <strong>de</strong> sodio y EN 14538 4,16 ppm<br />

potasio combinado<br />

Estabilidad a <strong>la</strong><br />

oxidación EN 14112 3,4 horas<br />

Fuente: E<strong>la</strong>boración Propia.<br />

DISCUSION<br />

El biodiesel es un combustible se obtiene por <strong>la</strong> transesterificación <strong>de</strong> triglicéridos<br />

(aceite) y el producto obtenido es muy simi<strong>la</strong>r al gasóleo obtenido <strong>de</strong>l petróleo también<br />

l<strong>la</strong>mado (petrodiésel) y pue<strong>de</strong> usarse en motores <strong>de</strong> ciclo diésel, aunque algunos<br />

motores requieren modificaciones (UNBA 20069).<br />

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El proceso <strong>de</strong> transesterificación consiste en combinar el aceite (normalmente aceite<br />

vegetal) con un alcohol ligero, normalmente metanol y <strong>de</strong>ja como residuo glicerina que<br />

pue<strong>de</strong> ser aprovechada por <strong>la</strong> industria cosmética, entre otras( UNAM 2006).<br />

La fuente <strong>de</strong> aceite vegetal que hemos empleado fueron dos: aceite <strong>de</strong>l fruto <strong>de</strong> palma<br />

aceitera y el aceite <strong>de</strong> ungurahui. Pudiendo observar <strong>la</strong>s características <strong>de</strong> <strong>la</strong>s materias<br />

primas. En <strong>la</strong> tab<strong>la</strong> Nº 02, tenemos el análisis morfológico <strong>de</strong>l fruto <strong>de</strong>l ungurahui, con<br />

una longitud <strong>de</strong> 3.3 mm, diámetro 2.2mm, cáscara 3.4 gr., peso <strong>de</strong> semil<strong>la</strong> 7.8 g.,<br />

pulpa29.8%, En <strong>la</strong> Tab<strong>la</strong> Nº 04, tenemos <strong>la</strong>s características <strong>de</strong> <strong>la</strong> palma aceitera cuyo<br />

nombre común es; palma <strong>de</strong> aceite, palma aceitera, palma africana <strong>de</strong> aceite, carozo <strong>de</strong><br />

guinea o palma <strong>de</strong> guinea y cuyo nombre científico es ELAEIS GUINENSIS. Familia<br />

Areaceae, proviniendo <strong>de</strong>l África Central y Oriental, Bosques pluviales <strong>de</strong> guinea, golfo<br />

<strong>de</strong> guinea. Teniendo el fruto muy carnoso <strong>de</strong> 2-3 cm en forma oblongo-ovoi<strong>de</strong>as, <strong>de</strong><br />

color <strong>de</strong> fruto rojizo. Teniendo los racimos <strong>de</strong> frutos <strong>de</strong> 3-15 Kg, y cuyo contenido <strong>de</strong><br />

aceite por fruto <strong>de</strong>l 43 al 51% y forma <strong>de</strong> multiplicación es por semil<strong>la</strong>s <strong>de</strong> 8 a 9 meses.<br />

En el punto Nº 4.1.2 tenemos el procedimiento para <strong>la</strong> obtención <strong>de</strong>l biodiesel teniendo<br />

como materias primas en forma separada el aceite <strong>de</strong> palma y el ungurahui. Y<br />

posteriormente se realizó <strong>la</strong> transesterificación en un proceso batch, utilizando NaOH<br />

como catalizador y etanol como reactante. Obteniendo <strong>de</strong> esta manera el Etil estar y <strong>la</strong><br />

glicerina como producto principal y subproducto respectivamente Adjunto a este punto<br />

tenemos .<strong>la</strong> <strong>de</strong>scripción <strong>de</strong>l proceso <strong>de</strong> obtención <strong>de</strong>l biodiesel. en forma <strong>de</strong>tal<strong>la</strong>da.<br />

Asimismo en <strong>la</strong> tab<strong>la</strong> Nº 05 mostramos el diagrama <strong>de</strong> flujo para <strong>la</strong> extracción <strong>de</strong>l aceite<br />

<strong>de</strong> ungurahui y <strong>de</strong>l fruto <strong>de</strong> <strong>la</strong> palma aceitera, cuyas etapas son ; recolección <strong>de</strong> los<br />

frutos, selección, pesado, <strong>la</strong>vado, tratamiento térmico, posterior reposo para el<br />

ab<strong>la</strong>ndamiento <strong>de</strong>l los frutos, separación <strong>de</strong>l agua, trituración, Obteniendo <strong>la</strong> semil<strong>la</strong><br />

mas <strong>la</strong> torta, adición <strong>de</strong> agua, agitación, filtrado, otra vez tratamiento térmico,<br />

obteniendo el aceite bruto.<br />

En <strong>la</strong> tab<strong>la</strong> Nº 06 tenemos <strong>la</strong>s características fisicoquímicas <strong>de</strong>l aceite <strong>de</strong> palma. En <strong>la</strong><br />

tab<strong>la</strong> Nº 07, <strong>la</strong> composición másica y mo<strong>la</strong>r <strong>de</strong> triglicéridos en el aceite <strong>de</strong> palma que<br />

nos indica que se pue<strong>de</strong> realizar <strong>la</strong> transesterificación.<br />

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En <strong>la</strong> tab<strong>la</strong> Nº 09, composición másica y mo<strong>la</strong>r <strong>de</strong> esteres-metílicos en el biodiesel. En<br />

<strong>la</strong> tab<strong>la</strong> Nº 10, tenemos <strong>la</strong>s especificaciones <strong>de</strong>l biodiesel cuya fuente fue proporcionada<br />

por <strong>la</strong> empresa Peteroperu S.A. Operaciones Selva- En <strong>la</strong> tab<strong>la</strong> Nº 11, tenemos <strong>la</strong>s<br />

especificaciones <strong>de</strong>l biodiesel obtenido en el reactor, cuyas características mas<br />

resaltantes son; punto <strong>de</strong> inf<strong>la</strong>mación copa cerrada 98ºC, contenido <strong>de</strong> etanol 0,2%,<br />

punto <strong>de</strong> inf<strong>la</strong>mación 138ºC, viscosidad cinemática 3.58mm2/s, número <strong>de</strong> cetano 53,<br />

residuo <strong>de</strong> carbón 0.048%masa, número <strong>de</strong> acidéz 0,5 mg KOH/g, glicerina libre 0.02<br />

% masa, glicerina total 0.22% masa, contenido <strong>de</strong> sodio y potasio combinado 4.16 ppm<br />

y estabilidad a <strong>la</strong> oxidación 3.4 horas.<br />

CONCLUSIONES<br />

- Se utilizó un método para producir biodiesel a pequeña esca<strong>la</strong>.<br />

- Se obtuvo biodiesel a pequeña esca<strong>la</strong> a partir <strong>de</strong> dos materias primas;<br />

fruto <strong>de</strong> <strong>la</strong> palma aceitera y <strong>de</strong>l fruto <strong>de</strong>l ungurahui<br />

- La producción <strong>de</strong> biodiesel a partir <strong>de</strong> aceites <strong>de</strong> palma aceitera y <strong>de</strong>l<br />

ungurahui contribuirá a disminuir <strong>la</strong> contaminación atmosférica <strong>de</strong>bido a<br />

<strong>la</strong>s emisiones <strong>de</strong> motores diesel.<br />

- Se han obtenido parámetros <strong>de</strong> <strong>la</strong> calidad <strong>de</strong>l biodiesel con <strong>la</strong> finalidad<br />

<strong>de</strong> cumplir con los requisitos <strong>de</strong> <strong>la</strong>s normas vigentes.<br />

- Se han realizado pruebas parciales <strong>de</strong> funcionamiento <strong>de</strong>l biodiesel en<br />

motores, evaluando su consumo, potencia generada, opacidad <strong>de</strong> <strong>la</strong>s<br />

emisiones, así como otros parámetros para el control <strong>de</strong>l funcionamiento<br />

<strong>de</strong>l motor.<br />

- Como parte final <strong>de</strong> nuestras conclusiones po<strong>de</strong>mos <strong>de</strong>cir que se ha<br />

obtenido como resultado un producto con <strong>la</strong>s siguientes características;<br />

punto <strong>de</strong> inf<strong>la</strong>mación copa cerrada 98ºC, contenido <strong>de</strong> etanol 0,2%,<br />

punto <strong>de</strong> inf<strong>la</strong>mación 138ºC, viscosidad cinemática 3.58mm2/s, número<br />

<strong>de</strong> cetano 53, residuo <strong>de</strong> carbón 0.048%masa, número <strong>de</strong> acidéz 0,5 mg<br />

KOH/g, glicerina libre 0.02 % masa, glicerina total 0.22% masa,<br />

contenido <strong>de</strong> sodio y potasio combinado 4.16 ppm y estabilidad a <strong>la</strong><br />

oxidación 3.4 horas<br />

AGRADECIMIENTO<br />

A <strong>la</strong> <strong>Universidad</strong> <strong>Nacional</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>Amazonía</strong> <strong>Peruana</strong>, a <strong>la</strong> Empresa Petrolera<br />

PETROPERU S.A. por haber contribuido con esta investigación.<br />

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