BIODIESEL

JORGE LUIS VELANDIA LOPEZBIODIESEL

La ASTM (American Society for Testing and Materials) define el Biodiesel como el ster monoalqulico de cadena larga de cidos grasos derivados de recursos renovables, como por ejemplo aceites vegetales o grasas animales, para utilizarlos en motores Diesel.BIODIESEL

NATURALEZASe presenta en estado lquido y se obtiene a partir de recursos renovables como aceites vegetales de soja, canola, girasol, palma y otros, como as tambin de grasas animales, a travs de un proceso denominado Transesterificacin.

El proceso de transesterificacin consiste en combinar el aceite (normalmente aceite vegetal ) con un alcohol ligero, normalmente metanol , y deja como residuo glicerina que puede ser aprovechada por la industria cosmtica, entre otras.

Su creador, el inventor alemn Rudolf Diesel, lo present en la Exposicin Universal de Pars de 1900 como un motor de aceite y con l pretenda potenciar la agricultura como fuente de energa.

En 1973, cuando se presenta la primera crisis del petrleo, se plantea el ahorro de la energa y la utilizacin de recursos energticos renovables, reinicindose entre otras la investigacin en el campo de los biocombustibles lquidos de origen vegetal.

ORIGEN

Rudolf Diesel

GENERALIDADES

Sin embargo, el uso de aceites vegetales brutos como combustible en motores Diesel originaba diversos problemas, tales como, taponamiento de filtros, lneas e inyectores, depsitos de carbn en la cmara de combustin (inyector, pistn y culata), excesivo desgaste del motor, degradacin del aceite lubricante por polimerizacin.

POSIBLES SOLUCIONES

Utilizar motores de inyeccin indirecta que calienten el aceiteModificar las propiedades del mismo. Reaccin de TransesterificacinLa tercera opcin es la que goza de mayor difusin actualmente y se logra mediante varios procesos cuyo objetivo es rebajar la viscosidad de los aceites vegetales hasta valores cercanos al diesel de origen fsil, para poder ser usados en los motores Diesel.

CARACTERISTICASViscosidad similar al gasleoElevado nmero de cetanoReduccin de las emisiones31% de los costes de producir la misma cantidad de gasleoNo txico y seguroEcolgico y renovable

PROCESOS DE PRODUCCIN DEL BIODIESELLos aceites y grasas, estn compuestos de steres: monoglicridos, diglicridos y triglicridos (siendo estos ltimos los ms comunes) y de cidos grasos libres.

A travs del proceso de transesterificiacin de los aceites vegetales con un alcohol (normalmente, metanol), se obtienen los steres metlicos derivados, que son compuestos oxigenados con caractersticas similares en su comportamiento a las del diesel, principalmente en lo referente a la viscosidad, temperatura de ebullicin, residuo carbonoso, nmero de cetano.

DIAGRAMA DEL PROCESO DE TRANSESTERIFICACION

Aceite vegetal de caractersticas conocidas reacciona a temperaturas moderadas (65C) con metanol en presencia de un catalizador alcalino o cido; tpicamente se utiliza hidrxido de sodio o de potasio.

Despus de aproximadamente dos horas bajo condiciones de constante agitacin, los triglicridos (molculas complejas que forman el aceite y que le dan su consistencia viscosa) reaccionaron completamente con el metanol para formar cadenas de metil-ster (biodiesel) y glicerina, un producto secundario de valor comercial.

Como materia prima en el proceso de transesterificacin para obtener biodiesel, se pueden emplear:

Aceites vegetales sin usar, procedentes de plantas oleaginosas: colza, soja, girasol, palma, ricino, jatropha, semilla de cardo, Algunos de estos aceites son empleados en el sector de la alimentacin, constituyendo una clara competencia para su utilizacin como materia prima en la produccin de biodiesel.

MATERIAS PRIMAS

Aceites vegetales usados, que son un residuo procedente de la industria de alimentacin (aceite de fritura) y de la red hotelera, restaurantes, o caseros.

Grasas animales procedentes de la industria crnica.

Biodiesel proveniente de la jatropha

VENTAJAS DEL BIODIESELCierra el ciclo del carbonoNo es txico ni peligrosoAumento del rendimientoMayor poder lubricanteAhorro de combustibles provenientes del petrleoAprovechamiento de los residuos

Es ms seguro de transportar y almacenarNo contiene azufreBiodegradableMayor numero de cetano

El empleo de biodiesel, juega un papel muy importante en este aspecto, puesto que cuando se emplea como combustible, el CO2 emitido por el motor se contrarresta durante el crecimiento del cultivo agrcola del que procede, a travs de la fijacin por fotosntesis. Esto cierra el ciclo de vida del CO2, eliminndose por tanto su emisin neta.

CICLO DEL CO2

DESVENTAJAS DEL BIODIESELPunto de congelacin altoMenor contenido energticoDaos de algunos componentes del motorEmisin de otros compuestos dainosAlmacenaje del biodiesel

EFECTOS DEL BIODIESEL EN EL AUTOMOVILEl biodiesel se puede utilizar en los vehculos de forma pura (B100) o en una mezcla de diesel y biodiesel en diferentes concentraciones. La mezcla mas difundida es la B20 y significa una mezcla de 20% de biodiesel y 80% de diesel. En cantidades inferiores a 5% de mezcla (B5) es considerada como aditivo y la mezcla puede ser hecha con diesel de petrleo o diesel con bajo nivel de azufre (LSD).

EFECTOS DEL BIODIESEL EN LAS EMISIONES DE GASES Y EL DESEMPEO DEL MOTORTipodeemisinB100B20Hidrocarburostotalessinquemar(HC)-68-14Monxidodecarbono(CO)-44-9Partculasensuspensin(PM)-40-8Sulfatos-100-20Hidrocarburosaromticospolicclicos(PAH)-80-13Hidrocarburosaromticospolicclicosnitrogenados(nPAH)-90-50Potencialdedestruccindelacapadeozono-50-10xidosdenitrgeno(NOx)+6+1

Tabla. EmisionesmediasdelBiodieselcomparadasalDieselconvencional

En la tabla anterior se aprecia una comparativa entre los gases contaminantes que genera un motor utilizando B100 y otro con B20, partiendo de las emisiones que produce un motor que usa diesel derivado del petrleo.Cabe destacar que al usar B100 los sulfatos se reducen totalmente, el monxido de carbono disminuye en un 44% y los HC bajan en un 68%.El nico efecto negativo es el incremento de NOx, que actualmente se subsana con el uso de catalizadores.Sin embargo estos datos son relativos, ya que dependen del diseo y tipo de motor (automviles, vehculos de transporte pblico, maquinaria pesada, etc),

EFECTOS DEL BIODIESEL EN EL SISTEMA DE ALIMENTACION DE COMBUSTIBLE

La lubricidad es un trmino cuantitativo que describe la capacidad que tiene un lquido de afectar la friccin entre las superficies que estn en movimiento relativo bajo carga y determinar el desgaste a las superficies de metal.

La lubricidad es un factor importante en el diesel o en el biodiesel pues los sistemas de alimentacin como la bomba de inyeccin y los inyectores estn lubricados por medio del combustible.

Si existe un valor bajo de lubricidad existir un desgaste mayor de los componentes, causando un mayor costo de mantenimiento e incluso la necesidad anticipada de recambio de piezas.

Se debe tener en cuenta que el biodiesel con el tiempo llegara a ablandar y degradar ciertos tipos de elastmeros y compuestos de caucho natural usados en mangueras y sistemas de sellado de bombas de combustible ms viejas.

Los vehculos ms viejos deben ser inspeccionados antes de utilizar altos porcentajes de mezcla para asegurarse que el sistema de alimentacin de combustible no contenga los compuestos de elastmeros incompatibles con el biodiesel, de lo contrario necesitar reemplazarlos.

EFECTOS DEL BIODIESEL EN EL FUNCIONAMIENTO DEL MOTORLa calidad del aceite es fundamental para lubricar las piezas en movimiento y limitar el desgaste del motor y en todos ellos el lubricante siempre se contamina con el combustible que pasa en pequeas cantidades al carter de aceite a travs de los aillos.

El diesel es ms liviano que el aceite y reduce la capacidad de este para lubricar el motor, con el tiempo los componentes qumicos del aceite y el combustible comienzan a formar aglomeraciones y finalmente se convierte en un lodo espeso, dificultando el movimiento del aceite y daando el motor.

Normalmente existe mayor dilucin del aceite en motores diesel de inyeccin directa que en motores de inyeccin indirecta.

CONCLUSIONESLas principales ventajas son de tipo energtico y medioambiental, pues constituye una fuente de diversificacin energtica y de activacin del sector agrcola, posee la ventaja de reciclar un residuo como es el aceite usado y de disminuir el efecto invernadero gracias al consumo de CO2, provocado por la combustin del biodiesel, durante el crecimiento del cultivo.

Puede causar ciertos inconvenientes en los filtros de combustible debido al poder disolvente del biodiesel en los sedimentos del tanque o las tuberas y en menor medida puede causar problemas por la incompatibilidad de los materiales al combustible.

Es recomendable revisar constantemente el funcionamiento del motor y sus componentes durante los primeros das que utiliza biodiesel, en especial con mezclas mayores a un 20%, con el fin de descubrir posibles desperfectos

GRACIAS