TESIS
OBTENCIÓN DE BIODIESEL MEDIANTE TRANSESTERIFICACIÓN DE ACEITE DE RICINO Y GRASAS ANIMALES. APROVECHAMIENTO ENERGÉTICO DE LA GLICERINA COMO SUBPRODUCTO DEL PROCESO
2015-05-19
Ciencia Y Tecnologia Química
Fuentes No Convencionales De Energia; Procesos Quimicos; Sintesis Quimica
DIRECTORES

José María Encinar Martín (Codirector)

Juan Félix González González (Codirector)
TRIBUNAL

Benítez García, Francisco Javier (Vocal)

Cintas Moreno, Pedro (Vocal)

Diniz Vicente Pardal, Ana Cristina (Secretario)

Perales Vargas-Machuca, Jose Antonio (Vocal)

Sotelo Sancho, José Luis (Presidente)
DESCRIPCIÓN
En la presente tesis doctoral se ha abordado la obtención de biodiésel a partir de grasas animales y aceite de ricino, se han evaluado las propiedades del biodiésel producido y se ha estudiado el aprovechamiento de la glicerina, que se obtendría como subproducto del proceso, mediante reformado con vapor de agua.La utilización de grasas animales para obtener biodiésel supondría la revalorización de un residuo. Esta materia prima se caracteriza por poseer un elevado contenido de ácidos grasos libres, por ello se han estudiado diferentes métodos que combinan la reacción de transesterificación de los triglicéridos y la esterificación de los ácidos grasos libres. En primer lugar se llevó a cabo el tratamiento de las grasas utilizando ácido sulfúrico como catalizador y metanol como alcohol. Con altas concentraciones de ácido y largos tiempos de reacción, se consiguió la transesterificación de los triglicéridos y la esterificación de los ácidos grasos libres de forma simultánea. En segundo lugar, se estudió la esterificación ácida y se analizaron diferentes catalizadores para esta reacción. Tanto el ácido sulfúrico como el ácido p-toluensulfónico se mostraron activos, consiguiendo una disminución del contenido de ácidos grasos libres suficiente para que se pudiera desarrollar la reacción de transesterificación con catalizador básico de los triglicéridos restantes. Para reducir el tiempo de reacción de la transesterificación ácida se propuso la obtención de biodiésel en condiciones subcríticas de metanol. La utilización de estas condiciones permitió una reducción muy considerable de la concentración de catalizador y del tiempo de reacción. Por su parte, el ricino es una planta que crece de forma silvestre en zonas tropicales y subtropicales, presenta fácil adaptación y posee semillas con alto contenido en aceite. Este aceite muestra elevada solubilidad en alcoholes, lo que favorece en gran medida la reacción de transesterificación. Esta reacción se estudió tanto con catalizador ácido como básico, utilizando un método de calentamiento convencional y utilizando radiación microondas. El alcohol empleado en ambos casos fue metanol. De forma adicional se estudió el transcurso de la transesterificación básica de aceite de ricino bajo condiciones subcríticas de metanol. En todos los casos los catalizadores básicos resultaron más activos que los ácidos y bajo condiciones subcríticas de metanol se pudo disminuir su concentración en gran medida, aunque fue necesaria una relación molar metanol:aceite más elevada. Por último se propuso un proceso de dos etapas de transesterificación básica en serie, con separación intermedia de la glicerina formada en la primera etapa. De esta forma se consiguió un biodiésel con elevado contenido en ésteres metílicos, utilizando bajas concentraciones de catalizador y de alcohol. Para todos los procesos anteriores y en los que se utilizaron grasa animales se evaluó la influencia de las principales variables de la reacción.El biodiésel obtenido tanto a partir de grasas animales como de aceite de ricino se caracterizó comparando sus propiedades con las de biodiésel de aceite de colza y con las especificaciones de este combustible para su comercialización. Además, para las tres muestras se estudió el comportamiento de sus propiedades con el tiempo de almacenamiento. Por último, se llevó a cabo una estimación económica del coste de producción del biodiésel tanto a partir de grasas animales como de aceite de ricino. Por otro lado, de la producción de biodiésel se generan grandes cantidades de glicerina. En esta tesis se propone su aprovechamiento mediante reformado con vapor de agua para la generación de gas de síntesis o de hidrógeno. En primer lugar se estudiaron las variables de operación de este proceso utilizando alúmina como material de relleno y estableciéndose las condiciones óptimas de operación. Seguidamente se llevó a cabo el reformado con vapor en presencia de óxido de calcio y dolomita como materiales adsorbentes de dióxido de carbono, lo que permitió mayor selectividad de hidrógeno y menores producciones de dióxido de carbono. Asimismo se preparó un catalizador compuesto por níquel soportado sobre alúmina modificada con óxido de lantano y se comprobó su efecto en el reformado de la glicerina. Y, por último, se utilizaron el catalizador y óxido de calcio, simultáneamente; de manera que se obtuvo un gas rico en hidrógeno y la conversión completa de la glicerina alimentada.