Estudio de la influencia de las materias primas en la producción y propiedades de biodiesel como combustible

Résumé

El proceso de producción industrial de biodiesel comprende las etapas de transesterificación y purificación, si se emplean materias primas con un grado de refino mínimo (eliminación de ácidos grasos libres y fosfolípidos). En caso de emplear aceites o grasas sin refinar, es necesario un pretratamiento. Si bien el proceso de producción no es complejo, el producto obtenido tiene una serie de desventajas en comparación con el gasóleo. Existen dos características que limitan, desde el punto de vista técnico, el uso del biodiesel: su menor resistencia a la oxidación, comparada con el diésel convencional, y los elevados puntos de congelación que presenta. La oxidación del biodiesel da lugar a un aumento de la viscosidad y acidez, con la consiguiente formación de sustancias insolubles. Estos problemas se traducen en el posible taponamiento de filtros y conducciones del motor. El elevado punto de congelación limita su uso en climas fríos, ya que pueden darse problemas de fluidez o incluso de obstrucción de filtros por la cristalización. En la primera parte de este trabajo, se evaluó la efectividad de 4 aditivos antioxidantes comerciales en retrasar la oxidación de biodiesel obtenido a partir de diferentes aceites vegetales convencionales. A su vez, se analizó el efecto de incluir un ácido carboxílico empleado como antioxidante, el ácido cítrico, como agente de purificación de los ésteres metílicos. Se evaluó la estabilidad a la oxidación de las muestras en función de: aceite vegetal empleado, agente de lavado empleado en la purificación y aditivo antioxidante. A su vez, se analizó el efecto del ácido cítrico como agente de lavado en retrasar la oxidación catalizada por la presencia de cobre. La necesidad de obtener un producto final que cumpla las especificaciones de las normas correspondientes, ha llevado a realizar numerosos estudios para optimizar el perfil lipídico del biodiesel mediante la mezcla de biodiesel procedente de diferentes materias primas. La mayoría de estos estudios emplean materias primas convencionales que contienen mayoritariamente ácidos grasos de 16 y 18 átomos de carbono. En este trabajo, se emplearon además materias primas con importante contenido en ácidos grasos saturados de cadena corta (entre 4 y 14 átomos de carbono), analizando su efecto en la estabilidad a la oxidación y en las propiedades a baja temperatura del biodiesel resultante. Además de los problemas de funcionamiento mencionados, existen limitaciones en cuanto al uso a escala industrial de aceites vegetales para la obtención de biocombustibles. La pérdida de tierras cultivables, volatilidad del mercado de aceites y las emisiones de gases de efecto invernadero derivadas del cambio indirecto del uso de suelo son algunas de las cuestiones que han llevado a los estados a aplicar medidas que promuevan el uso de combustibles de segunda generación. En este sentido, el uso residuos lipídicos obtenidos tras el procesado de grasas animales está siendo objeto de numerosas investigaciones, en parte por su bajo precio. En este trabajo, se estudió el uso de aceite de salmón obtenido como residuo en una fábrica de procesado en Noruega. Este aceite contenía un porcentaje de ácidos grasos libres elevado que hacía imposible llevar a cabo una transesterificación básica directa. Fue necesario por tanto aplicar una etapa de pretratamiento que consiste en una esterificación ácida donde los ácidos grasos libres se convierten en ésteres metílicos. Se estudió la influencia de las condiciones de operación en la reacción, se obtuvieron los parámetros cinéticos de la reacción y por último se evaluaron las propiedades del biodiesel obtenido a partir de aceite de salmón.