BIODIESEL

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BIODIESEL

• Obtención
• Aplicaciones
• Tecnología del motor

Mayra Melián Rodríguez Tecnología Energética
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Introducción

• tenemos un gran problema
• y tiene difícil solución
• Nos enfrentamos a una escasez de combustibles
  derivados del petróleo !!

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Introducción

• Hay que buscar soluciones viables para en el
  mañana disponer de combustibles
• Aprendiendo de los errores del presente y del
  pasado para evitarlos en el futuro
• COMO ?
• HACIENDO USO DE LA CIENCIA Y LA TÉCNICA

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Reseña histórica

• Desde la antigüedad, el hombre ha utilizado la
  LEÑA y la PAJA, para calentarse
• También conocía los aceites para iluminarse
• Usó el carbón vegetal para trabajar metales

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Reseña histórica

• Una forma moderna de llamar a la paja, la madera,
  el carbón vegetal, los aceites es llamarlos
  BIOCOMBUSTIBLES!
• Con el descubrimiento del petróleo, este desbancó
  a los combustibles tradicionales.

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Y todo fue muy bien, hasta la crisis del
petróleo de 1973, donde se empezó a volver a
tomar conciencia de que existen otras
alternativas al petróleo
EL HOMBRE SE DIO CUENTA DE QUE EL PETRÓLEO NO ERA
ETERNO
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Reseña histórica

• Entonces, es sabio mirar atrás
• Y utilizar el conocimiento para corregir los
  fallos del pasado, para no volver a cometerlos en
  el futuro

Los Biocombustibles
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Qué es un biocombustible?

• Definición Se entiende por biocombustible a
  aquel combustible de origen biológico que no se
  ha fosilizado.
• Estos biocombustibles, son una alternativa viable
  y ecológica a los combustibles fósiles
• PETRÓLEO, GAS NATURAL Y CARBÓN

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Clasificación de los biocombustibles

• Su clasificación se hace en base a su estado
  físico

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Ventajas de los biocombustibles

• Presentan las siguientes ventajas
• Disminución de emisiones
• Biodegradables y renovables
• Cierran el ciclo del
• Carbono!

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Ventajas de los biocombustibles
Pueden se la solución a los problemas ambientales
que estamos detectando
HAY QUE DESARROLLAR TECNOLOGÍAS !!
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Biocombustibles líquidos

• y una de estas tecnologías es la utilización de
  BIOCOMBUSTIBLES LÍQUIDOS
• Para alimentar a la voráz
• GENERACIÓN DEL COCHE

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Los biocombustibles líquidos

• Estos se pueden obtener de tres tipos de cultivos
• Cultivos azucareros Etanol por vía fermentativa
• Cultivos oleaginosos Aceites vegetales
• Cultivos forestales Metanol, líquido piroleñoso,
  gas
• Los dos primeros son potencialmente
  explotables y muy conocidos !!

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Aceites Vegetales

• Desde la antigüedad el hombre ha conocido las
  propiedades combustibles de los aceites
  vegetales, que utilizaba para la iluminación.
• Y sabia como aprovecharlos

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Aceites Vegetales
y gané el primer premio!

• A finales del siglo XIX, Diesel patentó su motor
  (1893)
• Utilizó aceite para hacer funcionar su motor en
  la Exposición Mundial de París de 1900

Rudolf Diesel
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Problemas de los aceites vegetales

• Con motores convencionales
• Alta densidad
• Inestabilidad
• Alto coste vs. Gasóleo
• Viscosidad Elevada
• Mayor consumo
• Menor rendimiento

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Posibles Soluciones

• Utilizar motores de inyección indirecta que
  calienten el aceite
• Modificar las propiedades del mismo. Reacción de
  Transesterificación

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Biodiesel

• Definición El biodiesel se puede definir como un
  combustible alternativo, producido a partir de
  aceites vegetales, aceites y grasas de fritura
  reciclados o grasas animales.
• Se considera una fuente renovable, porque la
  planta produce aceite a partir del aire y la luz
  solar, dos fuentes inagotables.

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Biodiesel

• MATERIAS PRIMAS
• Ésteres de ácidos grasos
• Aceites Vegetales
• Grasas Animales
• Aceites de Fritura Usados
• Alcoholes
• Metanol
• Etanol

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Biodiesel. Clasificación

• GENERAL FAMEs (Fatty Acid MethylEster)
• SME Soy/Sunflower MethylEster, obtenido a partir
  de aceite de semilla de soja o girasol.
• CME Canole MethylEster, la materia prima es el
  aceite de canola.
• LME Lard MethylEster, obtenido a partir de
  manteca de cerdo.
• ETME Edible Tallow MethylEster, este éster es
  fabricado utilizando grasas comestibles

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Biodiesel. Clasificación

• ITME Inedible Tallow MethylEster, se obtiene de
  grasas no comestible
• LYGME Low Free Fatty Acid MethylEster, con esta
  calificación nos referimos a aceites de buena
  calidad
• HYGME High Free Fatty Acid MethylEster, esta
  denominación se aplicará cuando son aceites
  reciclados

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Biodiesel. Clasificación

• Según la materia prima que elijamos, tendremos
  distintas proporciones de ésteres. Los más
  adecuados son los saturados, por su estabilidad.

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Biodiesel. Clasificación

• Las especificaciones del biodiesel están
  recogidas en dos normas aceptadas
  internacionalmente
• - ASTM D6751 (B20 y B100)
• - DIN E51606 (B100)

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Biodiesel. Especificaciones ASTM D6751-3
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Biodiesel. Especificaciones
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Biodiesel. Caracteristicas

• Viscosidad similar al gasóleo
• Elevado número de cetano
• Reducción de las emisiones
• 31 de los costes de producir la misma cantidad
  de gasóleo
• No tóxico y seguro
• Ecológico y renovable

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Números de cetano
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Comparativa de propiedades
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Ventajas del Biodiesel

• Menos emisiones
• Partículas
• HCs
• PAH
• SO2

Aumento de Nox!!
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Ventajas del Biodiesel

• Cierra el ciclo del carbono
• No es tóxico ni peligroso
• Aumento del rendimiento
• Poder lubricante

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Inconvenientes del Biodiesel

• Perdida de entre un 5-10 de potencia
• Aumento de emisiones de NOx
• Residuos en inyectores, válvulas y pistón
• Dilución del aceite lubricante
• Mayor ensuciamiento de los filtros
• Ataque a diversos polímeros
• Problemas de arranque en frío

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Soluciones. Motores

• Trabajar con sistemas adaptados
• Motores duales Gasoleo Biodiesel
• Motores de inyección indirecta. Precámara.
• Motores con precalentamiento. Deutz
• Motores especiales. Elsbett

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Motor Elsbett

• Motor Semiadiabático
• Refrigeración por aceite
• Alcanza 1300ºC en el núcleo
• Motor Policarburante

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Motor Elsbett

• Para alcanzar las prestaciones
• Pistón de diseño específico
• Inyectores especiales
• Circuito estanco de refrigeración por el propio
  aceite lubricante

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Motor Elsbett
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Motor Elsbett

• Disposición de la inyección e inyectores

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Motor Elsbett

• Tiene un mayor rendimiento termodinámico, por
  operar a mayor temperatura.
• Puede operar en un rango elevado de viscosidades
  (2-40 cSt a 40ºC)
• Funciona con aceites, biodiesel, gasóleos
• Posibilidad de adaptabilidad a cualquier vehículo

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Proceso de Fabricación

• OBJETIVOS
• Hacer reaccionar los aceites con el alcohol
• Máxima conversión
• Separación de productos - Metilester
• - Glicerina
• Proceso rápido y seguro

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Proceso de fabricación

• MICROEMULSIÓN
• PIRÓLISIS
• DILUCIÓN Y MEZCLADO
• TRANSESTERIFICACIÓN

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La reacción Química

• Reacción de Transesterificación
• Requiere catalizador y temperatura alta (50ºC)
• Aplicable a Aceites (Triglicéridos)

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Tipos de Catálisis

• Catálisis Ácida Sulfúrico, Sulfónico
• 3 horas, 100ºC , no agua, 1-2
• Catálisis Básica NaOH, KOH
• 1,5 horas, 60ºC
• Catálisis Básica Metóxidos de Na y K
• 30 minutos, 50ºC 0,5
• Elevadas conversiones gt 98
• Catálisis Heterogénea

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El proceso

• Procesado de la semilla
• Filtración y limpieza del aceite, si es usado
• Preparación del catalizador
• Reacción de transesterificación
• Separación de productos

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El proceso. Problemas

• Proceso discontínuo
• Rentabilidad limitada
• Difícil control de las especificaciones
• Tecnología poco madura

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Reactor
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Situación Actual en España

• Plantas operativas
• Bionor 20000 t/año
• Stocks 6000 t/año
• Biodiesel 35000 t/año
• En ejecución
• Bionet 50000 t/año
• Biocarburants 100000 t/año
• Biodiesel IDAE 5000 t/año

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Nuevas Tecnologías

• Trabajar en contínuo Catálisis Heterogénea
• Varias líneas de investigación
• Intercambio iónico
• Enzimas inmovilizadas
• Zeolitas
• Catalizadores de Zr y Ti

La más prometedora
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Catálisis con Zeolitas

• Pumitas acidificadas
• Zeolitas Tipo Y
• Catalizador de FCC, HZSM-5
• H-mordenita
• Silicatos de aluminio
• Sílice amorfa mesoporosa dopada

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Catálisis con Zeolitas Y
Distintos tipos de Zeolitas comerciales tipo Y
(ULL) Mejor Resultado Zeolita Y530 , a 466ºC (t
12 min) Sílice mesoporosa amorfa (MCM-41)
(UMA) Resultados por determinar
Reactor lecho fijo (ULL)
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Conclusiones

• El biodiesel es una alternativa a los
  combustibles fósiles, pero NO LA SOLUCIÓN
• Apostar por las energías renovables
• Considerar tecnologías existentes, pero de poca
  difusión (Motor Elsbett)
• Otras fuentes potenciales Etanol, Metanol, DME,
  MTBE, ETBE

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Conclusiones

• Inserción progresiva Mezcla con gasóleos
  convencionales B20 (20 Biodiesel)
• Introducir el proceso continuo (catálisis
  heterogénea)
• Concienciar al mercado de la potencialidad de
  esta alternativa.
• Cuestiones políticas

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BIOETANOL

• El bioetanol se produce a partir de materiales
  con biomasa celulósica, abarcando este término
  toda la materia orgánica de origen vegetal,
  incluyendo también los materiales procedentes de
  su transformación natural o artificial.

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Tipo de Proceso FERMENTACIÓN

• Fermentación alcohólica
• azúcares simples como por ejemplo la glucosa se
  convierte en alcohol etílico y dióxido de
  carbono.
• Llevada a cabo mayoritariamente por levaduras
  Saccharomyces cerevisiae

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Proceso de produccion del Etanol

• Bajo coste del transporte de las materias primas
• Bajo coste de la conversión de polímeros a mono y
  disacáridos utilizables
• Uso de cultivos mixtos para catabolizar
  diferentes substratos y convertirlos en
  metabolitos deseados

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Proceso de produccion del Etanol

• Utilización de procesos anaerobios debido a la
  elevada demanda de energía de la aireación
• Uso de cepas termófilas para ahorrar costes en
  enfriamiento, conseguir velocidades de conversión
  más altas y reducir la contaminación

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Proceso de produccion del Etanol

• El proceso debe ser adaptable al cultivo continuo
  
• Bajo coste de la recuperación y concentración

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Biosintesis del Etanol

• GLUCOSA
• ? Glucólisis
• PIRUVATO
• ? Piruvato descarboxilasa. Mg2. Pirofosfato de
  tiamina
• ACETALDEHIDO CO2
• ? Alcohol deshidrogenasa.NADH2
• ETANOL

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Etapas Proceso Producción Etanol

• Preparación de la solución de nutrientes
• Fermentación
• Balance de Energía

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Importancia del Bioetanol

• Aditivo en nuestras gasolinas, está presente por
  tanto en todos los sitios , todos los días.
• Economía
• Científico
• Medio ambiental
• Social

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Bioetanol en España

• Planta Gallega (Teixeiro)
• Planta de Salamanca (Babilafuente)

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BIODIESEL Y BIOETANOL