Temas Selectos de Química
Maestra: Margarita Graciela Lezama Cohen
CCH SUR
UNAM
QUÍMICA I Y II
EXPERIMENTO 17
OBTENCIÓN DE BIODIESEL
INTRODUCCIÓN
Los problemas medioambientales son consecuencia entre otros del elevado consumo de combustibles fósiles, que generan altas emisiones de CO2 y amenazan con el cambio climático. Ante ésto, las nuevas tecnologías destinadas a la producción de biocombustibles surgen como una necesidad para contribuir al desarrollo sostenible del planeta. El biodiesel producido a partir de grasas residuales vegetales o animales reúne en un mismo proceso el tratamiento y eliminación de un residuo difícil de degradar y su reciclado para obtener un bien de uso y consumo. Éste se va a utilizar como combustible ecológico ya que no incrementa el CO2 neto en su combustión.
OBJETIVO
Además de conceptos relacionados con el medio ambiente y el desarrollo sostenible, se pretende comprender la reacción orgánica de transesterificación.
MARCO TEÓRICO
El biodiesel es el monoalquil éster de un ácido graso de cadena larga derivado de aceites vegetales o de grasas animales, que se utiliza en motores de ignición por compresión (llamados Diesel). Se obtiene por transesterificación de grasas animales o aceites vegetales. Estos compuestos son ésteres de ácidos grasos y el trialcohol glicerol. En la reacción de transesterificación se sustituye el glicerol por etanol o metanol, se forman así los metil o etil ésteres de los mismos ácidos grasos. Esto se puede lograr tratando los triglicéridos con metanol o etanol en medio ácido o alcalino y la mezcla obtenida se separa en dos fases correspondientes al biodiesel y al glicerol (glicerina). El glicerol obtenido como subproducto tiene aplicaciones en otros sectores industriales, contribuyendo a la rentabilidad del proceso. El uso de biodiesel presenta importantes ventajas frente a otros combustibles derivados del petróleo, su índice de cetano es más alto que el del diesel de petróleo, no contiene azufre, reduce las emanaciones de CO2, CO, partículas e hidrocarburos aromáticos, en caso de accidente los vertidos son menos contaminantes que los de combustibles fósiles, es biodegradable y su transporte y almacenamiento resulta más seguro que el de los petroderivados ya que posee un punto de ignición más elevado.
En esta reacción se establece un equilibrio químico que no está necesariamente desplazado hacia los productos, pero se da la circunstancia de que los productos: glicerina (o glicerol) y biodiesel (o éster metílico), son inmiscibles, lo que propicia que se separen de forma espontánea forzando a que la reacción continúe desplazándose hacia la síntesis de productos. Este proceso no requiere aporte de energía lo cual es importante al hacer el balance global del proceso.
PLAN EXPERIMENTAL
MATERIALES
• Matraz erlenmeyer de 500ml. • Espátula o cucharilla
• Granatario
• Probeta de 250ml
• Probeta de 100ml
• Probeta de 10ml
• Placa calefactora
• Vaso de precipitado de 500ml • 2 vasos de precipitados de 250ml
• 1 vaso de 100ml
• Varilla de vidrio, larga
• Embudo de decantación de 500ml
• Soporte y pinza para el embudo
• Jeringuilla de 100ml para el viscosímetro
• Baño
REACTIVOS
• Metanol 100ml.
• Aceite 250ml. (de girasol comercial o aceite usado u otra grasa)
• NaOH 1g.
%2022_27_50.png)
PROCEDIMIENTO
Preparación de sosa en metanol
Disolver 1g de sosa en 100ml de metanol, con mucha precaución, la sosa es muy corrosiva, desprende calor y vapor al disolverse, disolver en un matraz erlenmeyer de 500ml tapado con algodón graso. Agitar con cuidado haciendo girar el matraz.
Producción de biodiesel
Calentar 250ml de aceite a 40ºC en un vaso de precipitado sobre una placa calefactora. Añadir lentamente y con mucho cuidado la sosa en metanol agitando con una varilla de vidrio. Agitar durante 10 minutos. Trasvasar todo el contenido del vaso al embudo de decantación y dejar reposar a temperatura ambiente durante 24 h. Se separan dos fases con una interfase, glicerol abajo y biodiesel arriba.
Recuperación de los productos obtenidos
Abrir la llave del embudo de decantación y recoger el glicerol de la fase inferior en uno de los vasos de 250ml, la interfase en el vaso de 100ml y el biodiesel de la fase superior en el segundo vaso de 250ml.
Análisis de los productos obtenidos
- Determinar los volúmenes de los productos obtenidos incluyendo la interfase.
- Determinar la densidad del aceite y de las dos fases obtenidas, glicerol y biodiesel; utilizando la probeta de 10ml, se determina el peso y volumen de una muestra de volumen inferior a 10ml.
DISCUSIÓN
El biodiesel es un gasóleo que se obtiene por la transesterificación de triglicéridos procedentes de aceites vegetales y/o grasas animales. El producto obtenido es muy similar al gasóleo obtenido del petróleo y puede usarse como sustituto del mismo en los motores de ciclo diesel. El proceso de transesterificación consiste en combinar el aceite con un alcohol ligero, normalmente metanol o etanol, se produce una sustitución de alcohol en los ésteres que forman los ácidos grasos con el glicerol. El proceso deja como residuo de valor añadido glicerol o glicerina que puede ser aprovechada por la industria cosmética, entre otras. La fuente de aceite vegetal suele ser aceite de colza o girasol. También se pueden utilizar aceites usados (por ejemplo, aceites de fritura) y sebos o grasas animales procedentes de los excedentes de industrias cárnicas, en cuyo caso la materia prima es muy barata y, además, se reciclan lo que en otro caso serían residuos difíciles de eliminar.
%2023_12_25.png)
Otras ventajas del uso de biodiesel son:
. No contiene azufre y, por ende, no genera emanaciones de este elemento, las cuales son responsables de las lluvias ácidas.
. Mejor combustión, que reduce el humo visible en el arranque en un 30%.
. Reduce las emanaciones de CO2, CO, partículas e hidrocarburos aromáticos.
. Los derrames de este combustible en las aguas de ríos y mares resultan menos contaminantes y letales para la flora y fauna marina que los combustibles fósiles.
. Volcados al medio ambiente se degradan más rápidamente que los petrocombustibles.
. Su combustión genera menos elementos nocivos que los combustibles tradicionales.
. Es menos irritante para la piel humana.
. Actúa como lubricante de los motores prolongando su vida útil.
. Su transporte y almacenamiento resulta más seguro que el de los petroderivados ya que posee un punto de ignición más elevado.