Análisis del proceso de oxidación del biodiesel y estudio técnico y económico para el arranque de una planta productiva

Abstract

Los niveles tan altos de emisiones de CO2 encontrados actualmente en la atmósfera nos obliga a todos a cuidar a nuestro mundo así como también a satisfacer la cada vez mayor demanda energética mediante el uso de energías alternativas. Una opción que se tiene para este propósito es el uso de biodiesel. Este biocombustible tiene la ventaja de ser producido a partir de fuentes renovables tal y como lo es el aceite vegetal usado. El proceso productivo cada vez es más eficiente llevando así a una producción sustentable. Para fabricarlo se sigue un procedimiento que en la presente tesis se presenta; sin embargo, la fase de la producción está relativamente bien controlada, el reto se presenta en la producción de un producto de calidad. Uno de los rubros de los estándares de calidad tanto europeo como americano, señala que el biodiesel debe tener cierta estabilidad a la oxidación, determinada mediante el período de inducción Rancimat. El biodiesel elaborado por expertos de la Universidad de Graz, Austria a partir de aceite vegetal usado reporta períodos de inducción insuficientes para cumplir con el estándar europeo de calidad, por lo que existe la necesidad de buscar una alternativa para incrementar su estabilidad a la oxidación. Una opción práctica es agregar aditivos antioxidantes al producto terminado. Si bien el aceite vegetal nuevo posee cierta concentración de antioxidantes naturales, éstos desaparecen al momento de que es usado para cocinar, por lo que la propuesta que se presenta en la presente tesis es agregar un antioxidante sintético de nombre terbutil hidroquinona (TBHQ). Mediante el análisis Rancimat se determinó que la concentración adecuada para asegurar la producción de biodiesel estable a la oxidación es de 800 ppm. Esta tesis, por otro lado, también analiza la factibilidad de instalar una planta de producción de biodiesel desde el punto de vista económico y técnico. ECOEN es una empresa que se dedicará a la producción de biodiesel en primera instancia usando aceite vegetal usado como materia prima; teniendo la visión a mediano plazo de cambiar la materia prima a aceite de Jatropha Curcas. El reto técnico que se presentó en la planta de ECOEN fue optimizar la limitada productividad que manejaba en su diseño original. Se procedió entonces a analizar detalladamente cada operación unitaria que se llevaba a cabo para buscar los cuellos de botella y poder llegar a una solución. Se rediseñó la planta mediante el uso de tanques de reposo adicionales y un tanque calentador de aceite vegetal. Gracias a la adquisición de estos equipos mayores se logró incrementar la producción de ECOEN de 300 a 1800 litros diarios. Adicional a esto, también se sugirió a la empresa que adquiriera un equipo recuperador de metanol; ya que esta actividad permite disminuir el costo unitario de producción de biodiesel en 1 peso. En esta tesis se encontrará entonces con un análisis de la oxidación del biodiesel, el por qué se lleva a cabo, así como su mecanismo de reacción. Se indica la influencia de usar TBHQ como antioxidante para poder ser implementado en la producción de este valioso biocombustible para acreditar las pruebas de calidad y buscar su uso cotidiano.