Obtención de biodiesel por reacción de trans esterificación del aceite de pescado con metanol

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(1)Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA. Qu. ím. ica. UN T. ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA. ge nie ría. “OBTENCIÓN DE BIODIESEL POR REACCCIÓN DE TRANS ESTERIFICACIÓN DEL ACEITE DE PESCADO CON METANOL”. TESIS. In. PARA OPTAR EL TÍTULO DE:. ca. de. INGENIERO QUÍMICO. Br. ERICK VITTO QUILCAT RODRÍGUEZ. ASESOR:. Dr. VITO E. QUILCAT LEÓN. Bi. bli. ot e. AUTOR:. TRUJILLO – PERÚ 2013. i Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(2) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. PRESENTACIÓN. UN T. SEÑORES MIEMBROS DEL JURADO DICTAMINADOR:. De conformidad con lo normado en el Reglamento de Grados y Títulos de la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad Nacional de Trujillo, pongo a su consideración el. presente trabajo de tesis titulado: “Obtención de biodiesel por reacción de trans. ica. esterificación del aceite de pescado con metanol”; ejecutado con la finalidad de obtener el Título de Ingeniero Químico.. ím. Tras el veredicto de ustedes manifiesto mi agradecimiento a todos los ingenieros que se desempeñan como docentes en la Facultad de Ingeniería Química por haber contribuido. ge nie ría. Qu. con sus conocimientos en mi formación profesional.. Trujillo, abril de 2013. Bi. bli. ot e. ca. de. In. Br. Erick Vitto Quilcat Rodríguez. i Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(3) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. UN T. JURADO DICTAMINADOR. ge nie ría. Qu. ím. ica. ---------------------------------------Dr. José Silva Villanueva PRESIDENTE. Bi. bli. ot e. ca. de. In. ---------------------------------------MSc. Juan Saldaña Saavedra SECRETARIO. ------------------------------------------MSc. Henry Esquerre Pereyra MIEMBRO. ii Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(4) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Qu. ím. ica. Gracias a Dios; dador de vida y esperanza. UN T. DEDICATORIA. ge nie ría. A mis padres:. A mis hermanos: Carlos Antonio Quilcat Rodríguez Hubert Alexis Quilcat Rodríguez Por su apoyo y porque siempre estemos unidos.. Bi. bli. ot e. ca. de. In. Vito Erasmo Quilcat León Ada Ivonne Rodríguez Nomura Por todo el apoyo, exigencia y dedicación que me brindan.. Br. Erick V. Quilcat Rodríguez. iii Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(5) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Qu. ím. ica. UN T. AGRADECIMIENTO. Al Dr. Vito E. Quilcat León. Bi. bli. ot e. ca. de. In. ge nie ría. Por su valiosa orientación como asesor y apoyo incondicional que conllevaron a la culminación de esta investigación.. iv Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(6) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. UN T. INDICE. PRESENTACIÓN .............................................................................................................. i. JURADO ........................................................................................................................... ii. DEDICATORIA ................................................................................................................. iii. ica. AGRADECIMIENTO.......................................................................................................... iv ÍNDICE ............................................................................................................................. v. ÍNDICE DE TABLAS ......................................................................................................... vi. ím. ÍNDICE DE FIGURAS ....................................................................................................... vii RESUMEN ........................................................................................................................ viii. I.. Qu. ABSTRACT ....................................................................................................................... ix. INTRODUCCIÓN ....................................................................................................... 1. ge nie ría. II. MATERIALES Y MÉTODOS ...................................................................................... 23 III. RESULTADOS Y DISCUSIÓN................................................................................... 35 IV. CONCLUSIONES ..................................................................................................... 50 V. RECOMENDACIONES .............................................................................................. 52 VI. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................... 53. Bi. bli. ot e. ca. de. In. ANEXOS ........................................................................................................ 58. v Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(7) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. INDICE DE TABLAS. Composición del aceite de pescado. TABLA 2.. Pruebas preliminares. TABLA 3.. Resultados de las pruebas de repetición. 36. de la muestra 4. 37. Condición de operación para la reacción. ica. TABLA 4.. 19. UN T. TABLA 1.. 38. Biodiesel bruto decantado de la glicerina. 39. TABLA 6.. Biodiesel lavado. 40. TABLA 7.. Biodiesel seco (sin humedad). TABLA 8.. Valores del punto de inflamación del biodiesel 42. TABLA 9.. Valores de densidad y gravedad API. 43. TABLA 10.. Viscosidad del biodiesel A 37,8° C. 44. Resultados de la destilación ASTM Engler. 46. Índice de Cetano. 47. TABLA 12. TABLA 13.. 41. Valores de frecuencia y longitud de onda de los espectros IR del biodiesel. 49. Especificaciones del Biodiesel (B100). 59. Bi. bli. ot e. ca. de. In. TABLA 14.. ge nie ría. TABLA 11.. Qu. TABLA 5.. ím. de transesterificación. vi Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(8) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. FIGURA 1.. Diagrama. de flujo de la obtención de. UN T. INDICE DE FIGURAS. biodiesel a partir de aceite de pescado ............................... 25 Reacción de trans esterificación ......................................... 50. FIGURA 3.. Lavado y reposo del biodiesel ............................................. 61. FIGURA 4-a.. Color del biodiesel obtenido: en las pruebas preliminares (parte superior) y. en las. (parte inferior) .................................... 62. ím. pruebas definitivas. ica. FIGURA 2.. Color del biodiesel muestras finales .................................... 63. FIGURA 5.. Determinación del punto de inflamación ............................. 64. FIGURA 6.. Equipo Hoeppler. Qu. FIGURA 4-b.. para determinar la. viscosidad ........................................................................... 65 Aparato para destilación ASTM engler ............................... 66. FIGURA 8.. Producto de la destilación ASTM engler ............................. 67. FIGURA 9.. Nomograma para determinar el índice de. ge nie ría. FIGURA 7.. cetano ................................................................................. 68 FIGURA 10.. Espectros de infrarrojo del aceite de pescado ............................................................................................ 70. In. FIGURA 11. Espectros de infrarrojo. de la muestra 2 de. Producto .............................................................................. 71. Espectros de infrarrojo. de. FIGURA 12.. de la muestra 4 de. producto .............................................................................. 71. ca. FIGURA 13.. ot e. FIGURA 14.. Bi. bli. FIGURA 15.. FIGURA 16.. Espectros de infrarrojo. de la muestra 6 de. producto .............................................................................. 72 Espectros de infrarrojo de la muestra 8 de producto .............................................................................. 72 Espectros de i nfrarrojo. de la muestra 10 de. producto .............................................................................. 73 Producto de la destilación ASTM engler envasado............................................................................. 74. vii Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(9) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. UN T. RESUMEN. En este trabajo de investigación se ha preparado biodiesel a partir de. aceite de pescado mediante la reacción de trans esterificación con. metanol. Se realizaron pruebas preliminares para establecer condiciones. ica. de reacción adecuadas a fin de obtener buen rendimiento de la reacción. Así, se logró un rendimiento promedio de 84,37 %, estableciéndose a las. ím. condiciones bajo las cuales se produjo el biodiesel de la muestra 4 de aceite para ser repetidas. Se hizo diez repeticiones, con una hora como. Qu. tiempo de reacción en un rango de temperatura de (50 – 60)º C. alcanzando un rendimiento en biodiesel seco (anhidro) de 83,45 %. El producto, presenta propiedades como el punto de inflamación, color,. ge nie ría. viscosidad, índice de cetano similares y/o muy cercanas a las establecidas para biodiesel B100.. Bi. bli. ot e. ca. de. In. Palabra clave: biodiesel; aceite de pescado. viii Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(10) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ABSTRACT In this research work it has prepared biodiesel from fish oil by the reaction. UN T. of trans esterification with methanol. It has achieved preliminary test to establish overall condition to obtain a good efficiency in the reaction. So, de efficiency was 83,37 %, for the preliminary test, the condition under la four oil sample was achieved was establishied to. do. ten repetitions.. ica. Then time of reaction was one hour and the temperature range, (50 – 60)º C, under this conditions the efficiency was 83,45 % in dry biodiesel. The. ím. product have properties, us the inflammation point, colour, viscosity, cetane index, same or very near to the properties establishied. ge nie ría. Qu. biodiesel B100.. for the. Bi. bli. ot e. ca. de. In. Key Word: biodiesel; fish oil. ix Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(11) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. I.. INTRODUCCIÓN. UN T. El deterioro de la capa de ozono, la contaminación ambiental del aire de las grandes ciudades son algunos efectos negativos que tienen los combustibles fósiles sobre el medio ambiente. Sin embargo, además de. este problema ambiental, la disminución de las reservas mundiales de. ica. petróleo y de gas natural, está llevando a buscar nuevas alternativas de. ím. abastecimiento energético.1. Una valiosa opción son los combustibles no fósiles y entre estos los. Qu. renovables, como el etanol y biodiesel, obtenido de materias orgánicas residuales y que por lo tanto no contribuyen al calentamiento global. ge nie ría. debido a que no se estaría afectando al ciclo del carbono.1 A diferencia de los combustibles tradicionales (petróleo, carbón, gas natural), el biodiesel tiene impacto notorio en la reducción de las emisiones gaseosas nocivas como: el dióxido de azufre (SO2) y sulfatos; principales componentes de la lluvia acida, polihidrocarburos aromáticos (PHA) identificados como potencialmente cancerígenos, el monóxido de. In. carbono (CO), hidrocarburos no quemados, emisiones particuladas, etc.1.. de. Una alternativa que ha generado impactos positivos en los países europeos y en Estados Unidos, en cuanto a los motores de encendido por. ca. compresión (motores diesel), es el llamado biodiesel, combustible que proviene de cultivos energéticos (plantas oleaginosas) o de grasas. ot e. animales, lo cual ofrece la característica de energía renovable, biodegradable y no tóxica, es decir que es un recurso que puede. bli. generarse naturalmente al derivarse de cultivos energéticos que están. Bi. sometidos a ciclos, por esto se puede afirmar que este tipo de energía se mantiene regularmente constante en la naturaleza.2. A escala mundial se han desarrollado diversas investigaciones con el propósito de establecer las diferencias entre las emisiones generadas por 1 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(12) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. la combustión del biodiesel y del diesel convencional. En términos generales se ha encontrado que los óxidos de nitrógeno (NOx) incrementan proporcionalmente con el aumento de la concentración de. UN T. biodiesel en las mezclas biodiesel-diesel, no obstante han sido reportados exitosos esfuerzos para reducir las emisiones de éstos. Por el contrario, la opacidad de humos, los hidrocarburos parcialmente quemados (HC) y el. En los resultados reportados por Tickell3. se aprecian reducciones. ím. en las mezclas.. ica. CO decrecen a medida que se incrementa la concentración del biodiesel. «netas» de CO2 del 100%, debido a que este gas es transformado por las. Qu. plantas en oxígeno por medio del proceso de fotosíntesis; además reducciones de SO2 cercanas al 10% debido a la ausencia de azufre en el. ge nie ría. biodiesel, de hollín entre 40-60%; de CO entre 10- 50%; de HC entre 1050%; y de aldehídos y compuestos poliaromáticos en torno a 13%. Igualmente afirma que puede haber reducción o incremento de las emisiones de NOX entre 5-10%, dependiendo del modelo del automóvil y de la afinación del motor. El olor de los gases de emisión del biodiesel. Shumacher. In. reemplaza el olor típico de los gases del diesel por un olor a papas fritas. et. al.4 y Lapuerta et. al.5 afirman. que. la. ventaja. de. medioambiental de tipo global, derivada del uso de los ésteres como combustibles para motores diesel, es el cierre del ciclo de vida del CO 2 (emisión nula de CO2), debido a que este gas es absorbido por. ca. fotosíntesis desde las plantaciones donde se extrae el aceite; y en cuanto. ot e. a las ventajas de tipo local, pero no menos importantes, se resaltan la reducción de emisiones de óxidos de azufre y de sulfatos, debido al escaso contenido de azufre de los ésteres; reducciones de las emisiones. bli. de CO, C y hollín, lo cual genera menor opacidad de humos y menores. Bi. emisiones de partículas. Las emisiones de NOx no se pueden precisar, ya que se encuentran experiencias donde éstas se incrementan y otras donde disminuyen. Conclusiones similares exponen Choo et al.6. 2 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(13) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. La contribución de CO2 generada por las emisiones de los aceites vegetales y sus ésteres es reducida y no necesariamente nula, pues dichas emisiones globales dependen del tipo de energía utilizada en la. UN T. elaboración del biodiesel, al igual que el origen del alcohol usado en el proceso.7. Mittelbach et al.8 reportan los resultados logrados con metil éster de aceite. ica. de fritura obtenido de casas y restaurantes, recolectado durante un año. Obtuvieron resultados similares al metil éster de aceites vegetales: bajas. ím. emisiones de HC, CO y aumento de NOx con una buena reducción de. Choo et al.9. Qu. material particulado en comparación con el diesel Nº 2.. evalúan el biodiesel como combustible en motores. ge nie ría. estacionarios y ensayos de campo (taxis, buses y camiones), donde se observa reducción de HC, NOx, CO, CO2 y SO2. En una investigación similar con aceite de colza, llevada a cabo durante tres años, Staat et al.4 estudiaron el desempeño de buses de servicio público, flotas de camiones y vehículos ligeros con B30, B50, B100 y diesel; en cuanto a los gases de emisión arrojados, se detectó un ligero incremento de los NOx, reducción. In. en los niveles de opacidad del humo y emisiones neutras de CO 2. El uso de la mezcla B30 generaba una notable reducción de HC y material. de. particulado, mientras que las emisiones de aldehídos, cetonas y NO2 permanecen invariables; mientras que la mezcla B50 produce un ligero. ca. aumento en las emisiones de aldehídos y cetonas.. ot e. Resultados similares en cuanto al aumento de las emisiones de aldehídos (25 – 35%) con biodiesel puro de aceite de colza obtuvo Hansen et al.10 lo cual contradice los resultados obtenidos por Tickell 3. Clark et al.11. bli. comparan las emisiones del metil y etiléster de aceite de soya con el. Bi. diesel convencional. Las emisiones de HC y NOx generadas por los ésteres son más bajas que las del diesel, mientras las emisiones de CO arrojan pocas diferencias entre los combustibles evaluados.. 3 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(14) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Masjuki et al.12 presentan los resultados de emisiones al utilizar como combustible metil éster de aceite de palma precalentado a diferentes temperaturas, tomando como base de comparación el diesel ordinario. El diesel de inyección indirecta,. UN T. estudio se llevó a cabo en un motor. variando la temperatura del biodiesel y del aire de admisión. Las emisiones de CO2 y HC son mayores al utilizar el diesel ordinario, excepto las de CO, que aumentan a medida que se incrementa la temperatura del. ica. metil éster.. ím. Gafar et al.13, evaluaron el biodiesel de aceite de palma, B30 y diesel en un motor estacionario. Sus resultados muestran que a medida que se. Qu. aumenta la cantidad de biodiesel disminuye el grado de opacidad y también disminuyen los niveles de gases de emisión. Resultados similares .. 14,15, 16 y 7. ge nie ría. en cuanto a emisiones de motores en ruta obtuvieron. Shäfer17 observó en la evaluación de un motor de un cilindro que las emisiones de NOx del biodiesel de aceite de palma son similares o poco mayores que las del diesel, mientras que las del aceite de colza son considerablemente mayores; esto puede deberse a que el primero contiene más masa de oxígeno molecular y menos enlaces dobles. Las. In. emisiones de HC del biodiesel de aceite de palma son más bajas que las del diesel. La evaluación en ruta se realizó con biodiesel de aceite de. de. colza, y se resalta el olor de los gases de emisión similar al de «aceite de fritura». Resultados similares en cuanto a las emisiones sin modificar el. ca. motor obtuvo Romig18 en evaluaciones en ruta. presentaron el análisis. de emisiones basado en. ot e. Wang et al.19. mediciones instantáneas realizadas a nueve camiones, mientras seguían un ciclo de conducción. El estudio de las emisiones en estado transitorio. bli. de la mezcla B35 comparadas con las del diesel, arrojó reducciones de. Bi. las emisiones de CO y HC en torno a un 12 %, las emisiones de NOx fueron ligeramente mayores y se obtuvo una reducción del material particulado del 25 %.. 4 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(15) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Hansen et al.10 compararon las emisiones de un diesel bajo en azufre (500 ppm) con las del biodiesel de aceite de colza y obtuvieron con el último una reducción en un 42 % de HC, la disminución en un 13 % de. UN T. CO, las emisiones de NOx se incrementaron en un 23 %, así como el material particulado.. Kumar et al.20 evaluaron el desempeño mecánico, termodinámico y. ica. ambiental de un motor diesel de un cilindro utilizando como combustibles aceite de Jatropha, metil éster de aceite de Jatropha y diesel. Los. ím. ensayos dinamométricos se hicieron a velocidad constante (1 500 rpm) utilizando los 3 combustibles de forma separada. Las emisiones de HC. Qu. fueron mayores para el aceite crudo, con un incremento del 25 %, mientras que las del éster aumentaron 15 % comparadas con las del. ge nie ría. diesel, una tendencia similar exhiben las emisiones de CO, los niveles de humo fueron igualmente mayores para el aceite crudo, con un incremento del 22 %, no obstante los niveles de humo del éster aumentaron un 5,5 % al compararlos con los niveles del diesel, una tendencia similar se observa en las emisiones de material particulado; también hay disminución en las emisiones de NOx del aceite de Jatropha y del éster comparadas con las. In. emisiones del diesel.. de. Dobiasch et al.21 evaluaron una pequeña planta de cogeneración utilizando diferentes clases de aceites vegetales (colza, girasol, cardo, soya y euforbia), metil ésteres (euforbia y residuos de grasa) y el diesel. ca. como base de comparación. Las mediciones se realizaron a un 85 % de la. ot e. potencia máxima desarrollada por el generador. Los resultados de la investigación mostraron mayores emisiones de NOx comparadas con las del diesel, se observaron reducciones de CO, HC, material particulado y. bli. SO2 al utilizar los combustibles alternativos; adicionalmente se evaluaron. Bi. las emisiones de hidrocarburos poliaromáticos, y se obtuvo una reducción comparada con las emisiones del diesel. Los autores resaltan como una de las principales ventajas de los combustibles alternativos el cierre del ciclo del dióxido de carbono (CO2).. 5 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(16) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. En cuanto a emisiones de CO2, el Departamento de Energía (DOE) de los Estados Unidos19 afirma que el uso de B100 en buses urbanos reduce las emisiones de CO2 en un 78,45 %, y en mezcla B20 las reduce un 15,66%;. UN T. por tanto, concluye el estudio que cambiar el diesel por biodiesel en los buses urbanos es una estrategia efectiva para reducir las emisiones de CO2 y así mejorar la calidad del aire de las áreas urbanas.. ica. Entre otros aspectos ambientales, cabe resaltar que el biodiesel es 100% biodegradable y no es tóxico, y su biodegradación alcanza a ser cuatro 17, 2 y 3. además es fácil y. ím. veces más rápida al compararla con la del diesel. seguro de transportar, debido a su alto punto de ignición comparado con. Qu. el del diesel. 9, 3. ge nie ría. En cuanto al impacto que generan las emisiones del biodiesel en la salud, Hansen et al.10 concluyen que la distribución del diámetro medio de las partículas del biodiesel es 10 veces mayor que las del diesel, lo cual las hace más difícil de ser inhaladas por el ser humano y que se depositen en los pulmones; además el análisis biológico del biodiesel presenta un impacto favorable para el aspecto de salubridad al compararlo con el. In. análisis del diesel.. exponen en su investigación que la. de. Sin embargo, Lapuerta et al.13. presencia de ésteres de aceites vegetales en el diesel convencional produce una drástica disminución del número de partículas, con un leve. ot e. ca. incremento en el tamaño medio de las mismas. En un estudio realizado sobre un grupo de ratas sometidas durante 90 días a los gases de emisión, tales como NOx, CO, CO 2, HC, O2 y material. bli. particulado, generados por la combustión del biodiesel, no se observaron. Bi. resultados nocivos en su salud. Bajo ninguna concentración de los gases de emisión se determinó toxicidad en las ratas; no se observaron muertes anormales que se atribuyan a la exposición de las emisiones; tampoco hubo respuestas oculares adversas, no se afectó su consumo de alimento. Sólo cuando fueron sometidas a un alto nivel de emisiones, las 6. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(17) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ratas fueron negativamente afectadas, ya que se presentaron dos tipos de lesiones pulmonares, mientras que a concentraciones intermedias no se. UN T. presentó ningún tipo de efectos adversos.22 El uso global de la energía ha ido aumentando desde la revolución. Industrial en forma creciente. Las fuentes principales de energía son los combustibles fósiles: carbón, gas natural y petróleo que aportan entre el. ica. 75 % y el 85 % del total de la energía utilizada. Las reservas de combustibles fósiles son limitadas y, a corto o mediano plazo, se fuentes alternativas de. combustible.. Entre. ím. necesitarán. ellos los. combustibles producidos biológicamente como biogás, biomasa, etanol y. Qu. biodiesel.23. ge nie ría. La energía para la generación de electricidad puede ser provista por biomasa y etanol; el hidrógeno. y el biodiesel pueden proveer. combustibles líquidos más adecuados para alimentar los vehículos de transporte.. Tanto en el transporte como en la industria está muy difundido el uso de. In. motores Diesel. Se trata de un motor térmico de combustión interna en el cual el encendido se logra por la temperatura elevada, producto de la. de. compresión del aire en el interior del cilindro. El combustible más utilizado por estos motores es una fracción de destilación del petróleo crudo que se recoge en el rango de 175 – 370° C denominado gasóleo. Esta fracción. ca. contiene hidrocarburos como parafina, naftalenos, olefinas y compuestos. ot e. aromáticos conteniendo moléculas de 20 carbonos. Sin embargo el motor inventado y patentado por Rudolf Diesel en 1892,. bli. utilizaba originalmente un biocombustible de aceite de palma o de coco.. Bi. El biodiesel es el monoalquil éster de un ácido graso de cadena larga derivado de aceites vegetales o de grasas animales que se utiliza en motores de ignición por compresión (llamados Diesel). Se obtiene por transesterificación de aceites vegetales.23. 7 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(18) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. El biodiesel produce una cantidad de energía similar al diesel de petróleo pero es un combustible más limpio que el diesel regular y puede ser utilizado por cualquier tipo de vehículo diesel (vehículos de transporte,. UN T. embarcaciones, naves turísticas y lanchas), solo o en solución con aditivos para mejorar la lubricidad del motor.. Actualmente en varios países el biodiesel es utilizado en mezclas con. ica. porcentajes diversos.. ím. El biodiesel se produce gracias a la reacción química denominada trans esterificación, lo que significa que el glicerol contenido en los aceites es. Qu. sustituido por un alcohol ante la presencia de un catalizador. En nuestro caso utilizaremos Metanol y NaOH (Hidróxido de sodio o soda cáustica).. ge nie ría. Este es sólo un método posible para la elaboración de biodiesel, pero existen otras formas para preparar biodiesel de buena calidad.. 24. Para la preparación de biodiesel a gran escala se puede utilizar aceite de pescado, grasas animales u otras clases de aceites. Una ventaja acerca de la elaboración de biodiesel es que se puede hacer de muchas. In. sustancias diferentes.. El metanol se usa generalmente para la elaboración con aceites vegetales etanol.. de. reciclados. Cuando se utilizan aceites nuevos, es posible la mezcla con. ca. Como catalizador se pueden utilizar tanto el KOH (hidróxido de potasio). ot e. como el NaOH (hidróxido de Sodio). La ventaja del KOH es que la glicerina que queda del proceso es mucho menos tóxica que cuando se utiliza NaOH. En este caso, es posible procesar la glicerina para producir. bli. fertilizante artificial. El KOH tiene también la ventaja que se disuelve. Bi. mucho mejor con metanol. Sin embargo, la ventaja del NaOH es que es simple y barato de conseguir. La pureza del NaOH debe de ser al menos de entre 85 % y 92 %.24. 8 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(19) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. El rendimiento de la reacción está definido por la calidad del aceite, la concentración del metanol, el tipo y la concentración de catalizador y las. UN T. condiciones de reacción (temperatura, presión y agitación). Lo más convencional es operar a presión atmosférica, a 60º C, con una agitación tal que permita asemejar el reactor a un sistema de mezcla. completa. La catálisis alcalina permite que, en tales condiciones con. ica. exceso de metanol del 100 %, la reacción se complete en un periodo de una hora.. ím. Como catalizador alcalino suele emplearse hidróxido sódico, que se disuelven el metanol, y como su peso molecular es inferior al del hidróxido. Qu. potásico, es necesario añadir menos cantidad para conseguir la misma concentración molar del ion hidróxido. Este ion reacción con el metanol. ge nie ría. para formar el metóxido que es el compuesto que indica el ataque nucleofílico al triglicérido.25 No. obstante,. el empleo. de estos compuestos. plantea. algunas. desventajas. Por una parte, en la reacción de formación del metóxido se genera agua, que es perjudicial para la reacción de trans esterificación, ya. In. que en presencia de iones hidroxilo favorece a las reacciones de saponificación de los triglicéridos, reduciéndose la concentración de. de. catalizador y formándose jabones. Los jabones aumentan la viscosidad del medio, formando geles que interfieren en la reacción y dificultan la separación del glicerol, provocan la formación de emulsiones en los. ca. procesos de lavado posteriores y facilitan la presencia de los esteres. ot e. metílicos de ácidos grasos (FAME) en la fase de decantación. Todos estos procesos redundan en una perdida acusada de rendimiento.. bli. El empleo de metóxido sódico o potásico (preferiblemente el primero por. Bi. las misma razones que las comentadas para los hidróxidos) permitiría mejores rendimientos, ya que, al no presentar humedad ni iones hidroxilo, se evitaría la formación de jabones. Así, se comprobó que el empleo de catalizadores permite alcanzar rendimientos del 99 % y 98 %. 9 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(20) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. respectivamente, frente al 85 % y 92 % alcanzado empleando hidróxido sódico o potásico.. UN T. La calidad del aceite empleado también tiene influencia en la reacción;. Asi, la presencia de ácidos grasos libres (AGL). En el aceite hace que tenga lugar la reacción de neutralización, que produce formación de. jabones. Valores de acidez superiores a 1 mg KOH 7 g se consideran. ica. inadecuados para conseguir un buen rendimiento. Asimismo, en la reacción de neutralización se consume parte del catalizador, por lo que. ím. habría que añadir mayor cantidad, aumentando el coste de operación.. 25. Qu. D. Méndez Paz et al.25 trabajaron con aceite procedente del efluente residual de una empresa de fabricación de conservas de pescado pero. ge nie ría. este aceite era mayormente de origen vegetal La estabilidad del biodiesel. El biodiesel presenta una serie de ventajas sobre el gasóleo, entre las que se encuentran su biodegradabilidad, que lo. hace más inocuo ante. In. posibles vertidos, si bien es más inestable ante procesos oxidativos, lo que exige un control de su estabilidad y aditivación con antioxidantes.. de. La estabilidad de los FAME frente a los procesos oxidativos, está relacionada con el número de insaturaciones que presentan los ácidos grasos que los conforman, que se estiman mediante la determinación del. ca. índice de yodo. Así, el ataque de los radicales libres se produce en un. ot e. carbono adyacente a un doble enlace, generándose un hidroperóxido. Este proceso culmina con la formación de polímeros insolubles que pueden provocar obstrucciones en los filtros de combustibles y depósitos. Bi. bli. en los sistemas de inyección y cámara de combustión. 26 No obstante, la tendencia a la oxidación no se relaciona directamente con el número de insaturaciones en la estructura de los ácidos grasos constituyentes del aceite, sino más bien con el número de carbonos reactivos. Ello se debe a que los carbono adyacentes a dobles enlaces 10. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(21) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. tienen distinta reactividad oxidativa; así, los carbonos adyacentes a dobles enlaces consecutivos (bis-allylic position) son muy reactivos, mientras que los carbonos adyacentes a dobles enlaces simples son. UN T. mucho menos reactivos (allylic position).26. La producción de biodiesel se ha enfocado en la alcohólisis de aceites vegetales, debido a su gran disponibilidad. Sin embargo, el costo de. ica. estas materias primas limita la producción de un biocarburante comercialmente viable. Una alternativa es obtener biodiesel de grasas. ím. animales y grasas usadas, ya que su costo es significativamente menos, debido a que son coproductos poco aprovechables de sus respectivas. Qu. industrias. El biodiesel de estas fuentes tiene un alto poder calorífico y numero de cetano. No obstante, su alto punto de nube y punto de. ge nie ría. obturación del filtro en frio hacen que su uso en climas fríos sea limitado, En Estados Unidos se producen cerca de 5,29 mil millones de toneladas de grasas animales principalmente: sebo no comestible (33,2 %), grasas amarillas (22,6 %), grasa de pollo (19 %), sebo comestible (14 %) y grasa y manteca de cerdo (11,2 %).27. In. El rendimiento, conversión y cinética de la producción de biodiesel de aceites y grasas animales depende del tipo de catalizador, tiempo y. de. temperatura de reacción e intensidad de mezclado así como por el. ca. contenido de ácidos grasos libres y de agua.27 Relación molar alcohol/ grasa. ot e. 1.1.. Estequiometricamente la reacción requiere de una relación molar. Bi. bli. 3:1 para convertir los triglicéridos en alquil esteres. Sin embargo, como la reacción es reversible, se agrega un exceso de alcohol para favorecer la formación de ésteres .En la alcohólisis homogénea del aceite de pescado y cebo de res, los rendimientos son mayores al 90 % a una relación de 6:1, una gran cantidad de alcohol disminuye al rendimiento, debido a que actúa como emulsificador del catalizador haciendo lenta la reacción. 27 11. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(22) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Se ha encontrado que. Al trabajar con grasa animal a relaciones. 1.2.. UN T. 6:1; 7,5:1, se obtuvo rendimientos de 80 y 73 % respectivamente Tipos de alcohol. Los alcoholes frecuentemente usados en estos procesos, son el. ica. metanol y el etanol. De ellos el metanol forma metóxidos más reactivos. Sin embargo, la solubilidad del metanol en grasas es. ím. baja, por lo que la reacción está limitada por la transferencia de masa entre los reactantes. El etanol es más soluble pero forma una. Qu. emulsión después de la reacción, que hace difícil la separación de. 1.3.. ge nie ría. los productos Tiempo de reacción. Este parámetro se relaciona principalmente con dos variables de proceso de trans esterificación: el tipo de catálisis y el tipo de catalizador utilizado conociéndose que en catálisis básica, el. 1.4.. de. o más.. In. rendimiento es mayor cuando el tiempo de reacción es una de hora. Tipos de catalizador. ca. En el proceso de transesterificación puede usarse catalizadores NaOH,. KOH,. KOCH3,. NaOCH3,. ot e. alcalinos como. NaOC2H5;. catalizadores ácidos como H 2SO4 y HCl, los cuales deben estar. Bi. bli. exentos de agua (humedad menor al 0,06 % para evitar la formación de jabón). La catálisis alcalina es. aproximadamente. 4 000 veces más rápida que la catálisis acida, Sin embargo, la catálisis básica es sensible al contenido de agua y ácidos grasos libres. Cuando la acides de la materia prima es alta (>3 % p/p) la catálisis básica es ineficiente debido a que el catalizador reacciona con los ácidos grasos libres para formar jabón. 27 12. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(23) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 1.5.. Cantidad de catalizador Con una baja cantidad de catalizador (<0,1% p/p) o con una rendimientos. altos.. Deduciéndose. que. el. UN T. cantidad excesiva de este (>50 % p/p), es imposible alcanzar rendimiento. es. proporcional al incremento en la cantidad del catalizador. Trabajos realizados utilizando 0,4 % de NaOH ofrecieron rendimiento del. Temperatura de reacción. Qu. 1.6.. ím. ica. 99,4 % y 98,8 % en grasa de pollo y de cerdo. 27. El aumento de la temperatura incrementa el rendimiento y la. ge nie ría. miscibilidad entre los reactantes. Sin embargo, la temperatura del proceso no debe ser superior a la temperatura de ebullición del alcohol (que depende de la presión del sistema) para evitar su perdida y la consecuente disminución del rendimiento 27. Es recomendable trabajar entre 50° C y 65° C. Intensidad de mezclado a. que. la. grasa. es. inmiscible. con. la. solución. de. Debido. In. 1.7.. alcohol/catalizador, es necesario agitar la mezcla durante la reacción. Trabajos realizados con cebos de res sin agitación no se. ca. observa formación de biodiesel, en cambio se logró rendimientos. ot e. mayores al 92 % utilizando una velocidad de 330 rpm. Lo cual indica que la velocidad de agitación también influye en el tiempo. bli. de reacción.. Bi. 1.8.. Contenido de ácidos grasos libres (AGL) y agua Conociendo estos parámetros se puede determinar el tratamiento requerido por los reactivos para hacer viable la reacción de trans esterificación. 13. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(24) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Un aceite con alto contenido de AGL y agua forma jabón, reduce la efectividad de catalizador y dificulta la separación y purificación de. UN T. los productos. Los AGL se reducen tratando la grasa animal con ácidos para esterificarlos, mientras que el contenido de agua se reduce calentando el aceite para evaporar el agua.27 Calidad del biodiesel. ica. 1.9.. ím. La calidad del biodiesel se determina según las siguientes propiedades:. Qu. El poder calorífico: Es una medida de la energía disponible en. . el combustible.. La viscosidad: es importante ya que el flujo del combustible en. ge nie ría. . sus aplicaciones. . La densidad.. . Punto nube: es la temperatura a la cual el biodiesel forma una nube cuando es enfriado, es una medida del punto de congelación.. El Flash point: es una medida de la volatilidad del combustible.. . El número de cetano: es una medida de la calidad de ignición. In. . . El uso de biodiesel presenta ciertas ventajas23: No contiene azufre y, por ende, no genera emisiones de este. ca. . de. del combustible.. elemento.. ot e. . Bi. bli. . Mejor combustión, ya que reduce el humo visible en el. arranque en un 30 %. Reduce las emisiones de CO2, CO, partículas e hidrocarburos aromáticos.. . Los derrames de este combustible en las aguas de ríos y mares resultan menos contaminantes y letales para la flora y fauna marina que los combustibles fósiles.. 14 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(25) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Volcados al medio ambiente se degradan más rápidamente. . que los petrocombustibles. Su combustión genera menos elementos nocivos que los. . UN T. combustibles tradicionales. . Es menos irritante para la piel humana.. . Actúa como lubricante de los motores prologando su vida útil.. . Su transporte y almacenamiento resulta más seguro que el de. ica. los derivados del petróleo ya que posee un punto de ignición. ím. cercano a los 148° C contra los escasos 51° C del gasoil.. Qu. 1.10. Aceite de pescado. El aceite de pescado es un producto que proviene de pescados. ge nie ría. enteros en un porcentaje relativamente pequeño con relación a la producción de harina; por ejemplo, en. l Perú, durante la época. 1 991 - 2 000, el promedio fue de 4,35 % es decir, por cada 1 000 kilos de pescado entero 43,5 kg fueron de aceite pero de harina, el rendimiento fue mayor: 21,58 %, o sea que se obtuvieron 215,8 kg. In. de harina de una tonelada de pescado.. El aceite tiene múltiples e importantes usos, tanto para el consumo. de. humano como para el de animales y en diferentes industrias derivadas. En el año 2000, el Perú produjo 587 312 toneladas de. ca. aceite seguido por chile con 180 199 y Dinamarca con 139 968. ot e. toneladas.28 El aceite de pescado es un compuesto conformado básicamente. Bi. bli. por ácidos grasos más o menos saturados de hidrogeno o caracterizados por la presencia de ácidos grasos no saturados o poliinsaturados relacionados con la capacidad de captar oxígeno a temperatura ordinaria sobre esas moléculas insaturadas propias de este tipo de aceite, a medida que se satura, parece incrementarse el olor típico a pescado dada a esa alta inestabilidad para oxidarse. 15. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(26) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. En la naturaleza no existen otros aceites de animales o vegetales con estas características, por ejemplo, el aceite de lino tiene un índices de yodo de 180, cuando el aceite de pescado alcanza a. UN T. veces más de 200, en un aceite comestible, el índice varía entre 100 a 120; el índice de yodo mide el grado de instauración de los aceites.. ica. Por ello, el aceite de pescado no puede ser transformado tan fácilmente en un producto comestible desodorizado estable como. ím. se hace con los aceites vegetales. El aceite de pescado requiere de un proceso más complicado para lograr sus desodorización,. Qu. debido a la constitución de los ácidos grasos poliinsaturados.28. ge nie ría. El aceite de pescado recién centrifugado se llama aceite crudo, la primera etapa para mejorar su valor es la refinación. Pasa luego por etapas sucesivas que tienen por finalidad eliminar principales impurezas, ácidos grasos libres, ciertos colorantes y olores. 1.10.1. INDUSTRIAS. CONSUMIDORAS. DE. ACEITES. DE. In. PESCADO28. de. El aceite de pescado es requerido en las siguientes industrias:. Bi. bli. ot e. ca. . . Industrias alimentarias, para producir margarinas, grasas. alimenticias. y. aceite. hidrogenado. para. pastelerías, además de aceites compuestos. Industrias. de. concentrados. alimenticios. para. mamíferos y peces . Industria farmacéutica, para aceites de pescado vitamínicos. para. alimento. animal,. especialidades. farmacéuticas, supositorios. . Industria cosmética, para productos de belleza.. 16 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(27) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. . Industrial auxiliar de curtido, textil y metalúrgica, aceites de pescado refinado, sulfatados para industrias gamuzas, metalurgia y fundición, etc.. . UN T. de preparación de engrase, de piel textil, fábrica de Industria química, de pintura y derivados. Aceites. de pescado, refinados polimerizados: standoils. para fábricas de pinturas, barnices, ácidos grasos.. Industria de Ceras, Aceites de pescado con alto punto de fusión.. ica. . Para fábricas de ceras, velas, etc.. . Industrial de la Construcción, Aceites de pescado Para. elaborar. masillas,. Qu. desmusilaginados.. ím. . impermeabilizantes, desmoldantes.. Industria de jabón y detergentes, Aceites de pescado. ge nie ría. . refinados, endurecidos. Para fábricas de detergentes, jabones, ácidos grasos. . FUENTE:. Agrupación. de. fabricantes. de. aceites. marinos- AFAMSA S.A. VIGO- ESPAÑA.. In. 1.10.2. LA OMEGA – 3 EN LA SALUD HUMANA 28. de. Los ácidos grasos poliinsaturados del grupo omega -3. provienen de peces como la anchoveta, sardina, caballa,. ca. jurel, machete, salmón, capelán, y otros peces grasos. En. Bi. bli. ot e. el hemisferio norte durante el invierno los peces como la caballa pueden en su composición tener más de 25% de grasa cuando en el hemisferio sur en la misma estación raramente pasa del 12 %.. El Perú normalmente es el primer país del mundo en producción de aceite de pescado a partir de anchoveta entre otros, La composición de ácidos grasos en el aceite de anchoveta, está conformada por 18 ácidos grasos que constituyen el 8,2 % en peso del pescado. 17. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(28) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Eicosapentaenoico –EPA-C20:5, 18,7 % del total de ácidos grasos Otros ácidos grasos fueron el 72,1 % del total.. UN T. Docosahexaenoico –DHA – C22:6 el 9,2 % del total. En total conforman los omega 3 el 27,9 % de los ácidos. ica. grasos del aceite de anchoveta, un porcentaje alto, lo cual. Bi. bli. ot e. ca. de. In. ge nie ría. Qu. ím. es de gran importancia para la salud humana. 18 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(29) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. TABLA 1. Composición del aceite de pescado. (%). C14:0. Mirístico. 6,24. C16:0. Palmítico. 16,69. C16:1. Palmitoleico. 7,26. C17:1. Heptadecanoico. C18:0. Esteárico. C18:1 (n-9). Oleico. C:18:1 Trans. Oleico Trans. C18:1 (n-7). Vacocenico. 2,89. C18:2 (n-6). Linolénico. 1,26. C18:1 Trans. Linolénico Trans. 3,03. Linolénico. 0,84. Estearidoico. 2,62. Eiscosanoico. 0,21. Gadoleico. 3,67. Eicosapentanoico(EPA). 14,31. Docosanoico. 0,24. Behenico. 4,38. C22:4 (n-6). Adrénico. 0,64. C22:5 (n-3). Docosapentanoico(DPA). 1,78. C22:6 (n-3). Docosahexanoico(DHA). 9,47. C23:0. Tricosanoico. 1,04. Nerviónico. 0,64. ∑ Poliinsaturados (≥ 4 dobles enlaces). 29,12. C18:4 (n-2) C20:0 C20:1 (n-11). C22:0. ot e. ca. ica ím. 10,98 1,00. bli. C24:1. 3,21. Qu. de. C22:1. In. C20:5 (n-3). 1,17. ge nie ría. C18:3 (n-3). UN T. Ácidos grasos. Bi. Fuente: 25. 19 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(30) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 1.10.3. Reacción de transesterificación de un triglicérido O. C. R1 C O. R1. O. CH O H2C. O. O. CATALIZADOR. C O. R2 +. C. R3. 3R. OH. R2. C O O. R3. Alcohol Sencillo. H2C OH. R. +. R. Ésteres. CH OH. H2C. OH. Glicerol. ím. Triglicérido. C O. R. ica. H2C O. UN T. O. OH + OH-. Metanol. Hidroxilo. CH3. ge nie ría. CH3. Qu. Reacción de preparación del metóxido alcalino. O- + H2O. Metóxido. Agua. 1.10.4. Aceite de pescado en el Perú. El Perú, es el primer productor mundial de aceite de en el año 2000 produjo el 44,13 % de la. In. pescado. producción mundial. En el año 2001 la producción de aceite. de. bajó a 302 875 toneladas y en el año 2 002 193 700 toneladas. En el año 2 000 el Perú exporto 456 448. ca. toneladas de aceite lo que equivale al 52,44 % de las. Bi. bli. ot e. exportaciones mundiales.29 La. distribución del uso del aceite de pescado en el. mercado mundial en el año 2000 se concentra básicamente en la acuicultura (57 %), en la industria oleaginosa (31%) y uso industrial (10 %). Para el 2 010, se esperaba que la producción de aceite de pescado se utilice casi en su totalidad en la acuicultura (97 %), todavía incipiente en el. 20 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(31) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Perú y muy desarrollada en otros países como China, Japón, Canadá, etc.. UN T. Durante el año 2012 la producción de aceite de pescado en. el Perú fue de 201 605 TM siendo mayormente exportado a. pises como Dinamarca, Belgica. Noruega, Chile, canadá,. ica. entre otros.30. El Diesel que se comercializa en Perú tiene un. ím. contenido de azufre de hasta 5 mil parte por millón (ppm) por volumen (los estándares internacionales. Qu. recomiendan entre 50 a 350 ppm). Según el consejo nacional de ambiente (CONAM) se producen 4000 muertes. ge nie ría. por año en Lima debido a una excesiva presencia de azufre en el aire de la ciudad; el Centro de Investigación y de Asesoría del Transporte Terrestre (CIDATT) calculó en 13 500 las muertes por el mimo motivo cada año en todo el país. 31. In. El Perú importa alrededor de 9 millones de barriles de diesel al año, que representa aproximadamente el 38%. de. del consumo total y según estimaciones de la Dirección General de Hidrocarburos del Ministerio de Energía y Minas, a pesar de la llegada del gas natural a Lima, la. ca. demanda nacional de diesel seguirá incrementándose en. Bi. bli. ot e. los próximos años, cada vez se producirá menos y seguirán siendo los combustibles más caros de importar. Desde el año 2003, el Perú cuenta con una Ley de Promoción del Mercado de Biocombustibles (Ley N° 28054) que busca promover las inversiones para la producción y comercialización de biocombustibles. El Reglamento. de. dicha. Ley. (D.S.. N°. 013-2005-EM). contempla el uso de 5 % de biodiesel en 95 % de diesel 21 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(32) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. desde el 2008 en la selva y desde el 2010 en todo el territorio. El Grupo Técnico De Biocombustibles Líquidos, liderado por el CONAM, que sentó las bases para la Ley N°. UN T. 28054, estimó en el año 2002 que se requerirán 138. millones de litros de biodiesel para cubrir el 5 % de demanda de diesel en el país; consultores del Ministerio de. Energía y Minas actualizaron esta cifra para el 2006: 189. ica. millones de litros.31. ím. El presente trabajo pretende abrir una posibilidad de utilizar el aceite de pescado que produce el Perú en la producción. Qu. de biodiesel y así atender en parte la demanda interna por este producto. 1.11. Objetivos. ge nie ría. .. El presente trabajo tuvo como objetivos:. Obtener el biodiesel a partir del aceite de pescado. . Establecer las condiciones de operación mas adecuadas. In. . para lograr un buen rendimiento de la reacción. Caracterizar el biodiesel determinando algunas de sus. de. . propiedades, como: Color, viscosidad, densidad, índice de cetano, punto de inflamación.. ca. . Caracterizar. el. biodiesel. obtenido. mediante. Bi. bli. ot e. espectroscopía infrarroja. 22 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(33) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. II. MATERIALES. UN T. 2.1.. MATERIAELES Y MÉTODOS. 2.1.1. MATERIALES DE LABORATORIO. Vasos de precipitado de: 50, 100, 400, y 600 mL de. ica. . vidrio. Probetas de 25, 100, 250 y 500 mL de vidrio. . Lunas de reloj. . Matraces de 500 mL. . Embudos de decantación de 500 mL de vidrio pyrex. . Varilla de vidrio para agitación. . Espátula de acero inoxidable. . Cápsula de porcelana de 50 mL. . Frascos de vidrio con tapa de 500 mL. . Soportes universales. . Balón Engler de 500 mL Corning Glas. . Condensador Liebig de 400 mm. . Termómetro de vidrio de -20 – 150º C. Qu. ge nie ría. In. Termómetro de vidrio de -10 – 370º C. de. . ím. . Bi. bli. ot e. ca. 2.1.2. EQUIPOS . Baño maría. . Balanza de triple brazo hasta 600 g Ohaus. . Agitador mecánico, Fisher. . Agitador calentador magnético, Sartorius. . Hornilla eléctrica. . Balanza eléctrica digital hasta 600 g Saartorius. . Espectrómetro FT- IR Perkin Elmer Spectrum One. 23 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(34) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 2.1.3. REACTIVOS Aceite de pescado (materia prima). . Metanol pa Merck. . Hidróxido de sodio Pellets, Merk. . Etanol de 96º. . Agua destilada. . Tierra Fuller; carbón activo, arena malla -100. 2.2.. Qu. ím. ica. UN T. . MÉTODOS. ge nie ría. La preparación de biodiesel a partir de aceite de pescado se realizó. Bi. bli. ot e. ca. de. In. de acuerdo al diagrama de flujo que se muestra a continuación.. 24 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(35) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Figura 1.. Diagrama de flujo de la obtención de biodiesel a partir de aceite de pescado. UN T. | ACEITE DE PESCADO. TRANSESTERIFICACIÓN (50°C – 60°C). ím. ica. METÓXIDO DE SODIO. Qu. REPOSO. GLICERINA. DECANTACIÓN. ge nie ría. LAVADO DE BIODIESEL BRUTO. AGUA DE LAVADO + RESIDUOS. SECADO. In. BIOSIESEL SECO (ANHIDRO). de. ENVASADO Y CARACTERIZADO Fuente: Elaboración propia. Bi. bli. ot e. ca. 2.2.1. Pruebas Preliminares Con el propósito de obtener una muestra de biodiesel de las mejores propiedades para luego en base a ello hacer repeticiones. Se preparó siete muestras de biodiesel teniendo como materia prima el aceite de pescado, a través de la reacción de trans esterificación con metanol en catálisis básica utilizando cada vez 100 mL de aceite de pescado con diferentes volúmenes de metóxido de sodio (preparado por 25. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(36) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. disolución de 3,5 g de NaOH en 200 mL de metanol) los resultados de estas pruebas se muestran e en la tabla 2.. UN T. Siendo la muestra número 4 la que ofrece más alto valor de poder calorífico de 10,169 Kcal/Kg, 88 % de rendimiento y. mayor estabilidad, se escogió a esta para hacer cinco repeticiones, utilizando 200 mL de aceite de pescado y 80. ica. mL de metóxido de sodio de la misma concentración del caso anterior, los resultados de estas pruebas se muestran. PRUEBAS DEFINITIVAS. Qu. 2.3.. ím. en la tabla 3.. ge nie ría. En base a los resultados anteriores se optó por hacer diez repeticiones más de la muestra 4, esta vez con mayor cantidad de aceite de pescado con el propósito de obtener suficiente biodiesel para hacer la determinación de las propiedades y/o caracterización de este producto, las condiciones de operación se pueden apreciar. In. en la tabla 4.. de. 2.3.1. Aceite de pescado El aceite de pescado anchoveta centrifugado provino de la ciudad de Chimbote Perú, del cual se midió 400 mL para. ot e. ca. cada prueba.. Bi. bli. 2.3.2. Preparación del metóxido de sodio La solución de metóxido de sodio se preparó disolviendo 3,5 g de NaOH en 200 mL de metanol para análisis. Es decir, Se trata de una solución al 1,75 % p/v.. 26 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(37) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Según la siguiente reacción química. CH3OH. + NaOH. CH3O-Na. +. UN T. Metóxido. H2O. de sodio. ica. En estas condiciones el grupo metoxilo, nucleofílico tiene mayor posibilidad de atacar sobre el carbono de los grupos carboxilo presentes en la estructura de los ácidos grasos. ím. insaturados que conforman el aceite de pescado, pero con la. Qu. desventaja de que el sodio podría formar jabones con los ácidos grasos libres que pudiera haber en el aceite.. ge nie ría. 2.3.3. Reacción de transesterificación Para realizar este proceso (reacción química), se midió 400 mL de aceite de pescado en una probeta, luego fue colocado en un vaso de precipitado de 600 mL, acoplando un agitador mecánico y calentado en baño maría hasta 50º C. Se. In. adicionó el metóxido de sodio bajo buena agitación (120 rpm aproximadamente) manteniendo la temperatura sobre 50º. de. C, tomando la hora de inicio de la reacción, la misma que continuó por una hora, dentro de un rango de temperatura. Bi. bli. ot e. ca. de (50 – 60) ºC El biodiesel y la glicerina además de otros posibles compuestos formados como producto de la reacción fueron retirados del baño maría y dejados en reposo por 12 horas para lograr una buena separación de las capas líquidas inmiscibles, figura 2, anexo 2. 27 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(38) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 2.3.4. Operación de decantación El biodiesel fue separado de la glicerina por decantación. UN T. lenta y cuidadosamente evitando emulsiones, llamándose a. este primer producto biodiesel bruto, del cual se determinó el volumen, la densidad y el rendimiento, ver valores en la. ica. tabla 4.. ím. 2.3.5. Lavado del biodiesel bruto. Con la finalidad de remover y eliminar residuos de hidróxido bruto fue lavado. Qu. de sodio y jabones formados por la reacción, el biodiesel tres veces con un volumen de. agua. ge nie ría. destilada igual a 1/3 del volumen del biodiesel, cada vez, a temperatura ambiente dejándose en reposo por 12 horas para luego decantar el agua de lavado, pasando el producto a ser secado, los resultados de esta operación se muestran en la tabla 5. ( Ver Figura 3. Anexo 3).. In. 2.3.6. Secado del Biodiesel. de. Esta operación se realiza en un rango de temperatura entre 100 – 110º C con agitación lenta por 10 a 15 minutos para eliminar el agua remanente del lavado, quedando el. ca. biodiesel seco, o exento de agua para luego determinar,. ot e. volumen.. Bi. bli. 2.4.. Densidad,. masa,. rendimiento. real. y. ser. caracterizado como combustible.. Caracterización del Biodiesel Las propiedades del combustible biodiesel comercial dependen del. proceso de refinación que utilice y de la naturaleza de los lípidos renovables a partir de los cuales se fabrica. El biodiesel puede producirse a partir de una gran variedad de aceites vegetales o 28. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(39) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. grasas animales los cuales producen características de volatilidad y de emisiones similares pero con propiedades diferentes de flujo en. UN T. frío.32 La Norma Técnica Peruana32 NTP 321.125 2008, anexo A, que se muestra en el anexo 1, establece las especificaciones para el. biodiesel (B100) es decir para un producto 100 % biodiesel. De. ica. todas las especificaciones, por ser las de mayor consideración, se optó por determinar: el punto de inflamación, la gravedad API, la del. 90% de recuperado equivalente a. atmosférica y el poder calorífico.. ge nie ría. 2.4.1. Apariencia del biodiesel. presión. Qu. destilación. ím. viscosidad cinemática, el número de cetano y la temperatura de. El biodiesel que se obtiene a partir de aceite vegetal o de grasa animal tiene un color que varía entre el amarillo claro y el marrón o color te. En el caso de los productos obtenidos el color es muy semejante al color te, como se apreciar en la Nº 4-a y 4-b en el anexo 4.. In. figuras. de. 2.4.2. Punto de inflamación El punto de inflamación, como está especificado, no está. ca. directamente relacionado con el desempeño de la máquina.. Bi. bli. ot e. Sin. embargo,. es. de. requerimientos legales y. importancia. su. conexión. con. precauciones de seguridad que. tienen que ver con la manipulación y el almacenamiento de los combustibles que son normalmente especificados para cumplir con regulaciones de seguros e incendios. 32. .. La determinación de del punto de inflamación se ha hecho según el método A.S.T.M. D 92 o método Cleveland de la cápsula abierta, mediante el cual se calentó, con una hornilla eléctrica, aproximadamente 25 mL de cada muestra de 29. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(40) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. biodiesel, la cual. lleva introducido un termómetro, y. haciendo pasar una pequeña llama piloto por la superficie del líquido calentado cada incremento de la temperatura de. UN T. 2 o tres grados. Cuando los vapores que se desprenden del. biodiesel se encienden, la lectura del termómetro da el punto. de inflamación de la muestra, tabla 8. (Ver anexo 5 Figura. ica. 5).. ím. 2.4.3. Gravedad API. Sus siglas en inglés American Petroleum Institute es una. Qu. medida de densidad que, en comparación con el agua, precisa cuan pesado o liviano es el petróleo, si son. ge nie ría. superiores a 10, es más liviano que el agua, y por lo tanto flotaría en ella.. La gravedad API carece de unidades y se determina según la fórmula siguiente. Sin embargo, al número siempre se. In. aplica la denominación grados API.. 33. (1). de. Gravedad API = (141,5 / GE a 60º F) – 131,5. Donde, GE es la gravedad específica del biodiesel a 60º C. ca. Para calcular la gravedad API del biodiesel preparado,. Bi. bli. ot e. previamente se determinó la densidad del biodiesel a 15,5 ºC (60º C) utilizando un picnómetro de 25,046 mL; ver resultados en la tabla 9.. 2.4.4. Viscosidad del biodiesel ᵑ La NTP 321.125. refiere la prueba ASTM 445 para. determinar esta propiedad. Para el caso del biodiesel de aceite de pescado, la determinación se hizo por el método 30 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(41) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. del viscosímetro Hoeppler, (figura 6, anexo), el cual basa su principio en la caída de esferas según la ley de Stokes, que está relacionada con la caída de los cuerpos a través de según la siguiente. UN T. un líquido. Los cálculos se realizaron. ecuación, teniendo las muestras de biodiesel a 37,8º C a. través de un baño de recirculación de agua y los resultados. (2). t: es el tiempo en segundos. Qu. En la cual:. dl)k. ím. ᵑ = t(db -. ica. se muestran en la tabla 10.. db: densidad de la esfera g/mL dl: densidad de la muestra a 37,8º C. ge nie ría. k: constante de la esfera = 0,528. 2.4.5. Destilación ASTM engler. Esta operación se ha realizado con algunas muestras del biodiesel producido con el fin. de. determinar el índice. In. cetano. Se midió 100 mL de biodiesel, se echó en un balón engler y se montó un equipo completo para una destilación. de. simple, se anotó la temperatura a la cual sale la primera gota de destilado, luego se continúa haciendo lo mismo cada. ca. conforme se va recuperando como destilado el 10 %, 20 %,. Bi. bli. ot e. 30 %, 40 %, 60 %, 70%, 80 %, y finalmente el 90 % del volumen de muestra.. Los resultados se muestran en la. tabla 11 la figura 7 muestra el aparato de destilación engler.. 2.4.6. Indice de cetano El número o índice de cetano guarda relación con el tiempo que transcurre entre la inyección del carburante y el inicio de la combustión denominado intervalo de encendido. Una 31. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.