Producción de biodiesel a alta presión a partir de aceite de maravilla usado con una mezcla de metanol:CO2

Abstract

El biodiesel es una alternativa sustentable a los combustibles fósiles, el cual es obtenido a partir de una reacción de transesterificación de triglicéridos de fuente animal o vegetal. Dado que los métodos tradicionales presentan limitaciones en el proceso, se presenta como alternativa llevar a cabo la transesterificación a condiciones supercríticas, donde a diferencia de los procesos convencionales no se requiere la utilización de un catalizador, los tiempos de reacción son menores y admiten diversas materias primas, como el aceite usado. El objetivo general de esta investigación fue producir biodiesel a través de una reacción de transesterificación en condiciones supercríticas utilizando aceite de maravilla como materia prima, metanol como alcohol y CO2 como cosolvente. Con este fin se planteó un diseño experimento factorial 2 2 de cuatro puntos centrales, tomando como variables de estudio la temperatura y presión, en un rango de 240-280 °C y 150-250 bar, respectivamente. La relación molar aceite:alcohol fue 1:40 mol/mol y el tiempo de reacción fue de 30 min los cuales se mantuvieron constantes. Se determinó el rendimiento de biodiesel, los efectos de las variables de interés, y se evaluó la capacidad calorífica del biodiesel obtenido. La reacción de transesterificación de aceite de maravilla usado obtuvo un rendimiento promedio global de 82,2%, resultado semejante a estudios en los cuales se operó a temperaturas y presiones similares. El rendimiento incrementa cuando se aumenta la temperatura a presión constante y al aumentar la presión a temperatura constante, siendo el mayor rendimiento obtenido a condiciones de 280 °C y 250 bar. Biodiesel is a sustainable alternative to fossil fuels, obtained through a transesterification reaction of triglycerides from animal or vegetable sources. Since traditional methods have limitations in the process, an alternative approach is to conduct transesterification under supercritical conditions. In contrast to conventional processes, supercritical conditions do not require the utilization of a catalyst, have shorter reaction times, and accommodate various raw materials, such as used oil. The overall objective of this research was to produce biodiesel through supercritical transesterification using sunflower oil as the raw material, methanol as the alcohol, and CO2 as the cosolvent. For this purpose, a 22 factorial experimental design with four central points was proposed, considering temperature and pressure as variables. The temperature ranged from 240 to 280 °C, and the pressure ranged from 150 to 250 bar. The molar ratio of oil to alcohol was 1:40 mol/mol, and the reaction time was set at 30 minutes, both of which were kept constant. Biodiesel yield was determined, the effects of the variables of interest were evaluated, and the calorific capacity of the obtained biodiesel was assessed. The transesterification reaction of used sunflower oil yielded an overall average yield of 82.2%, a result similar to studies conducted at similar temperatures and pressures. The yield increased when the temperature was raised at constant pressure and when the pressure was increased at constant temperature. The highest yield was obtained under conditions of 280 °C and 250 bar.