BIODIESEL: POSIBILIDADES EN CANARIAS

JORNADAS: “APROVECHAMIENTO ENERGÉTICO DE LA BIOMASA: BIOCOMBUSTIBLES Y BIOGÁS”

19 de septiembre de 2013

Andrea Brito AlayónCatedrática de Ingeniería Química Universidad de La Laguna

� Biodiesel es un conjunto de combustibles oxigenados basados en

ésteres de fuentes biológicas renovables (aceites vegetales, animales,

aceites reciclados y grasas usadas.)

Definición

BIODIESEL

Parámetro Valor Parámetro Valor

Densidad (kg/m3) 860-900Viscosimetro/densímetro

Grado de acidez < 0,5 mgKOH/gVolumetría

Viscosidad cinemática(mm2/s)

3-5Viscosímetro

Metanol < 0,2 %Cromatografía de gases

Punto de Inflamación 120ºCEquipo de inflamabilidadPensky-Martens

Mono-Di-Triglicéridos Mono < 0,8%Di < 0,2%Tri < 0,2%Cromatografía de gases

CFPP Depende del PaísAnalizador Herzog HCP

Glicerina libre y total Libre < 0,02%total < 0,25%Cromatografía de gases

Azufre < 10 ppmEspectrometria defluorescencia de Rayos X

Contenido en éster < 96,5 %Cromatografía de gases, HPLC

Residuo Carbonoso <0,30%Test de microresiduos decarbono

Éster metílico del ácidolinoleico

< 12%Cromatografía de gases, HPLC

Agua y sedimentos ASTM D 2709Test Karl Fischer

Ésteres metílicospoliinsaturados

< 1%Cromatografía de gases, HPLC

Estabilidad a la oxidación > 6 hRancimat 743

Índice de yodo < 120Cromatografía de gases, HPLC oVolumetría

Destilación 90% ASTM D86Equipo de destilación

Fósforo < 10 ppmEspectrómetro

Agua < 500 mg/kgTest Karl Fischer

Sodio + potasio < 5 mg/kgEspectrometro/adsorción atómica

Contaminación total < 24 mg/kgFiltro de membrana

Número de cetano >51Puntos de destilado. Equipo ISLAD86 5G

Corrosión al cobre Clase 1Aparato de corrosión alCobre

Cenizas sulfatadas 0,02 m/mHorno y báscula

Norma UNE-EN1421

Definición

BIODIESEL especificaciones

� Biodiesel es un conjunto de combustibles oxigenados basados en

ésteres de fuentes biológicas renovables (aceites vegetales, animales,

aceites reciclados y grasas usadas. )

Definición

BIODIESEL

Aceites limpios Viscosidad alta

Aceites fritos Viscosidad mas altaBaja volatilidad

Posibles Tratamientos

Objetivo disminuir la viscosidad

Microemulsión Pirólisis Transesterificación Dilución

Metanol

Aprovechamiento del aceite como Biocombustible

Dispersión de un líquido en otro

Aceite + Alcohol

* Disminuye la viscosidad* Poder calorífico bajo

Aplicación de caloren ausencia deOxígeno

*Disminuye laviscosidad perotodavia es muyalta

Aceites limpios + gasolinas +

etanol

Sustitución delalcohol del

triglicérido porotro mas sencillo

Ésteres Metílico ≈ BIODIESEL

� Reacción de transesterificación de los triglicéridos del aceite con un alcohol

de cadena corta en presencia de un catalizador, da lugar a esteres del

alcohol ≈ BIODIESEL

1 mol aceite 3 moles de alcohol 1 mol glicerina 3 moles de metilestéres+ +

Componentes más importantes de las grasas vegetales (valores mas frecuentes)

Glíceridos 95-98%

Ácidos grasos libres 0,1-3%

Fosfátidos 0,1-3%

Insaponificables 0,2-2%

Aprovechamiento del aceite como Biodiesel

Catalizador

ACEITES Y GRASAS

Vegetales alimenticios

Fruto

AceitunaPalmacoco

Semillas

GirasolColzaSoja

AlgodónCacahueteCacao

PalmaMaizArroz

Vegetales no alimenticios

SemillasLinoRicinoJatropha

AnimalesPellas

TocinosSebos

Grasas plásticas preparadas

Aceites HidrogenadasGrasas transesterificadas

Grasas Extendibles NaturalMantequilla

Margarina

Microalgas

Fuentes de Aceites

Rendimiento oleico de determinados cultivos

Cultivo %peso de aceite litros aceite/ha

Palma 36 5.950

Jatropha 28 1.892

Ricino 48 1.413

Colza 41 1.190

Girasol 40 952

Soja 18 446

Cáñamo 33 363

Maíz 44 172

Microalgas (contenido Bajo) 30 58.700

Microalgas (contenido medio) 50 97.800

Microalgas (contenido alto) 70 136.00Fuentes: Australian Renewable Fuel Association; Mata et al., 2010

Fuentes de Aceites

Contenido en aceite de las semillas y producción

Extracción de aceite y producción de biodiesel

Girasol

Tártago

Jatropha

Soja

Micro Algas

Obtención de BIODIESEL

Extracción de aceite Extracción Mecánica

� Extracción por disolvente

� Microonda

� Extracción por disolvente� Extracción acuosa� Extracción supercrítica� Microonda

Aceite

Semillas

Microalgas

PeladasMolidas

Procesos de obtención de BIODIESELAceite + Alcohol ↔ Biodiesel + Glicerina

Transesterificación

Enzimática

No catalítico con alcohol supercrítico

microonda Catalítica

,

� Reactores de lecho fijo, fluidizado .

� Catalizadores solidos:

* Zeolitas, HZM-5, Mordenitas CaO, K/TiO2

� Básica: (KOH, NaOH)

* Temperaturas bajas

* Necesita etapa previa de esterificación.

� Ácida: (H2SO4)

* Cataliza ambas reacciones

* Temperatura mas elevadas

Lipasas

Homogénea Heterogénea

Ultrasonido

Obtención de BIODIESEL

ReactorAceite

SeparaciónSeparación

SeparaciónSeparación

AcondicionamientoAcondicionamiento PurificaciónPurificación

SeparaciónSeparaciónLavado

Alcohol

BIODIESEL

AguaAgua

R-OH+producto

Glicerina

Glicerina

Ácidos grasos

R-OH+

Agua

R-OH+

Agua

Catalizador

Sales

Esquema general: Catálisis HomogéneaVariables del proceso:� Acidez y humedad�Concentración del catalizador�Relación molar de alcohol/aceite�Tiempo y temperatura de reacción� velocidad de agitación

Obtención de BIODIESEL

Obtención de Biodiesel

Problemas de la catálisis homogénea:

� Proceso en discontinuo

� Posible formación de jabones

� Eliminación del agua

Catálisis Heterogénea :

� Proceso en continuo

� Elimina la formación de jabones

� Eliminación el problema del agua

� Temperaturas altas

� Problemas de mezcla a T bajas

� Investigación en materiales

Dificulltades

Producción de Biodiesel

Producción de Biodiesel en los últimos años

� Reducción de la producción en España > 30% en 2012

�76% del mercado español para Argentina e Indonesia

� Biodiesel más barato que el aceite

� sistema de tasas diferenciales a la exportación (TDE) mediante las que

gravan en menor medida el biodiésel que las materias primas utilizadas para

su fabricación

Soluciones

� Nueva normativa de especificaciones

� Medidas en cada País

Posibilidades en Canarias

Compiten con lacadena alimentaria

Producenresiduos

Girasol

Soja

Jatropha

� Condiciones idóneas para elcultivo

� Lucha contra la desertificación� Posibilidades de reutilización de

recursos hídricos� Control sobre todo el proceso

� Solo experiencias pilotos conbuenos resultados

BuenasExpectativas

Posibilidades en Canarias

� Condiciones idóneas para el cultivo� Pueden ser cultivadas todo el año� Co-productos de alto valor añadido� Captura del CO2

� Control sobre todo el proceso� Disponible gran cantidad de

invernaderos en las Islas

Micro Algas

Necesita� Buena selección de especies� Finalizar las pruebas tecnológicas� Asesoramiento a los que disponen

del terreno/instalaciones

Buenasposibilidades

� Alto contenido en aceite 43%� Alta producción 1.413 l/ha� Crece en estado salvaje en diversos

suelos de las islas.� Condiciones idóneas para el cultivoTártago

Necesidad de estudio del

cultivo

Posibilidades en Canarias

Aceite Frito

� Necesita un proceso de filtrado ydesgomado.

� Acidez y viscosidad mas altas� Mayor concentración en agua� Sus propiedades implican una

reacción en dos etapas.

� Tecnología bien desarollada� Necesita un buen sistema de

recogida

Estudioeconómico

Posibilidades en Canarias

Cuantificación del residuo:

0

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000

35.000

Tn/a

ño

Re

isd

uo

Año

Residuo de aceite de fritura en Canarias

8% 6%

39%

42%

1%

4%

0%

Lanzarote Fuerteventura Gran Canaria Tenerife

Gomera La Palma Hierro

Residuo de aceite de fritura en Canarias

� Aceite a tratar en Canarias ≈26.000 tn/año� Aceite a tratar en G. Canaria ≈10.000 tn/año� Aceite a tratar en Tenerife ≈11.000 tn/año

JUSTIFICA UNA PLANTA DE BIODIESEL

INCLUSO EN LAS ISLAS MAYORES

MUCHAS GRACIAS