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higuerilla

planta
by

KARINA HUERTAS GRECO

on 8 February 2013

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Transcript of higuerilla

INTRODUCCIÓN METODOLOGÍA OBTENCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITE DE SEMILLAS DE
(HIGUERILLA) MODIFICADAS GÉNETICAMENTE Y CULTIVADAS EN EL EJE CAFETERO Ricinus communis L. IRIS ADRIANA SÁNCHEZ MEDINA
KARINA HUERTAS GRECO Director Nelson Contreras Coronel Químico MSc. Grupo de Oleoquímica
Escuela de Tecnologia Química
Facultad de Tecnologias
Universidad Tecnologica de Pereira Será posible obtener un aceite con las características físicas y químicas adecuadas para la obtención de biodiesel que cumpla con las normas internacionales para su uso como combustible alternativo? OBJETIVO GENERAL Obtener y caracterizar biodiesel a partir del aceite de semillas modificadas genéticamente de higuerilla, (familia Eurphorbiaceae) mediante transesterificación alcalina del aceite con un alcohol simple (metanol). Ricinus communis L. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Determinar las principales características fisicoquímicas del aceite de higuerilla para la obtención de biodiesel, tales como densidad, índice de refracción, viscosidad, humedad y materia volátil, índices de acidez, peróxidos, yodo y saponificación.

Producir biodiesel a partir del aceite de higuerilla por medio de transesterificación catalizada por álcali.

Caracterizar física y químicamente el biodiesel obtenido según la legislación colombiana.

Caracterizar cualitativa y cuantitativamente los metilésteres obtenidos por medio de cromatografía de gases Muestra de Análisis Caracterización de la materia prima Obtención del Biodiesel Planteamiento del Problema RESULTADOS Purificación
del Biodiesel Caracterización del Biodiesel Determinación cualitativa y cuantitativa de los metilésteres obtenidos por medio de Cromatografía de Gases (CG) BIODIESEL Planta de Higuerrilla Clasificación Taxonómica Rudolf Diesel Materias primas empleadas en la
producción de Biodiesel Transesterificación catalizada por base Ciclo del biodiesel Producción Mundial Producción mundial de biodiesel litros/año 2009 Producción Nacional Producción de biodiesel por región Ton/año 2007-2009 Producción de Biodiesel Soya Girasol Palma Canola Grasas Animales Aceites de semillas
oleoginosas Reino
Subreino
subdivisión
División
Clase
Subclase
Orden
Familia
Nombre científico Plantae
Traqueobionta
Spermatophyta
Magnoliophyta
Magnoliopsida
Rosidae
Euphorbiales
Euphorbiaceae Ricinus communis Productos de aceites de ricino Composición Química del
aceite de las semillas de Higuerilla Triglicérido del aceite de ricino Desactivación Descascarillado Extracción del aceite Modificadas genéticamente denominadas COLBIO UNO Refinación del aceite Desgomado Neutralización Análisis
Bromatológico Física Química Densidad NTC 336 Índice de
refracción NTC 289 Viscosidad
cinemática Humedad y
materia volátil NTC 287 Índice de peróxidos
NTC 336 Índice de Acidez y de la acidez
NTC 218 Índice de Yodo
NTC 283 Índice de saponificación
NTC 335 "El motor diesel puede ser alimentado con aceites vegetales y ayudara considerablemente en el
desarrollo de la agricultura de los paises que lo utilicen" Reacción de
transesterificación Separación del biodiesel
y la glicerina Lavado del biodiesel Caracterización
Física Densidad Índice de refracción Humedad y
materia volátil Viscosidad
cinemática Poder
calorífico NTC 336 NTC 289 NTC 287 ASTM D 445 Punto de inflamación ASTM D 93 ASTM D 240 Caracterización
Química Índice de peróxido Índice de acidez y de la acidez Índice de yodo Contenido de metales NTC 236 NTC 218 NTC 283 Corrosión a la lámina de cobre ASTM D 130 ASTM D 5863 Análisis cualitativo Condiciones cromatográficas Gas de arrastre
Tipo de inyección
Volumen de muestra
Temperatura del inyector
Flujo de gas en la columna
Velocidad lineal del gas
Flujo total

Tipo de columna



Gradiente de temperatura


Tipo de detector
Temperatura del detector
Tiempo total de corrida Helio
División de flujo 1:5
1 µL
250 ºC
0.95 mL/min
30.1 cm/s
13.5 mL/min
RTX-Oppesticides 2 Restek (catálogo 11243, serial # 901387); longitud de 30 m, diámetro interno ID de 0.25 mm y Espesor de fase estacionaria de 0.25 µm.
Temperatura inicial: 205°C Rata de temperatura 1: 4°C/min. Temperatura 2: 240°C rata de temperatura 2: 2°C/min. Temperatura 3: de 280°C. Rata de temperatura 3: 5°C/min Tiempo de sostenimiento: 3 minutos
Detector de ionización por llama
300 ºC
20 minutos Análisis Cuantitativo Método estándar Externo Curva de Calibración para cada éster
de ácido Mezcla de
metilésteres Parámetro
Nitrógeno (N)
Potasio (K)
Fósforo (P)
Calcio (Ca)
Magnesio (Mg)
Azufre (S)
Boro (B)
Hierro (Fe)
Manganeso (Mn)
Zinc (Zn)
Cobre (Cu)
pH
Materia orgánica (M.O.)
Conductividad eléctrica
Textura Resultado
0.29 meq/100 g de suelo
0.46 meq/100 g de suelo
9.00 ppm
14.90 meq/100 g de suelo
12.40 meq/100 g de suelo
3.00 ppm
0.28 ppm
439.00 ppm
119.00 ppm
9.00 ppm
7.00 ppm
5.6
6.70%
0.331
Arcilloso Análisis del suelo
de la finca “La Carmelita”
del cultivo de higuerilla Parámetro
Nitrógeno
Proteína
Cenizas
Extracto etéreo (grasa)
Fibra Resultados (%)
0.2
1.4
11.1
29.7
19.9 Análisis bromatológico
de la torta de higuerilla Porcentaje de rendimiento
de la extracción Ensayo

1
2
3
Promedio
Desviación estándar
Coeficiente de varianza Porcentaje de
rendimiento (%)
50.74
51.83
52.20
51.59
0.7590
1.47 Caracterización
Física Caracterización
Química Parámetro
Densidad
Índice de refracción
Viscosidad cinemática
Humedad y materia volátil Unidades
g/mL
----

cp

%
en masa Aceite de higuerilla
0.9589
1.4770

201.79

0.16 Parámetro
Índice de peróxido
Índice de acidez y de la acidez
Índice de yodo
Índice de saponificación Unidades Aceite
0.0000

0.4897
0.2476

70.0567
173.0533 meq O /kg de aceite Índice de acidez: ----
Acidez: % en masa de acuerdo con el tipo de grasa(*) g I /100 g de aceite mg KOH/g de aceite Norma NTC
0.5

máx. 4.3
<3

82-90
177-185 2 2 Comportamiento de la estabilidad del aceite de higuerilla crudo respecto al índice de peróxido. Comportamiento de la estabilidad del aceite de higuerilla crudo respecto a la acidez. Porcentaje de rendimiento de la reacción de transesterificación Ensayo

1
2
3
Promedio
Desviación estándar
Coeficiente de varianza Porcentaje de
rendimiento (%)
64.82
64.46
64.56
64.61
0.15
0.23 Parámetro
Índice de peróxido
Índice de acidez y de la acidez
Índice de yodo
Corrosión lamina de cobre
Sodio
Potasio
Calcio
Magnesio Unidades Aceite
1.7706

1.3751
0.6912

72.3637



0.0000
0.5212
0.0301
0.0500 meq O /kg de aceite Índice de acidez: ----
Acidez: % en masa de acuerdo con el tipo de grasa(*) g I /100 g de aceite


N/A




mg/Kg NTC 5444
NR

máx. 0.5
NR

máx. 120

1



máx. 5 2 2 Unidades

g/mL
----

cp

%
en masa
(ºC)

(kJ/kg) Aceite

0.9176
1.462

14.58

0.29

141.67

-41345.74 Zonas de cultivo Norma Parámetro

Densidad
Índice de refracción
Viscosidad cinemática
Humedad y materia volátil
Punto de inflamación
Poder calorífico ASTM 6751
NR
NR

1.9-6

5.0

min. 130 NTC 5444
0.86-0.90
NR

1.9-6.0

5.0

min. 120 ASTM 6751
NR

máx. 0.8
NR

NR

1



máx. 5 Caracterización
química del biodiesel de
higuerilla Caracterización
física del biodiesel de
higuerilla Palmitato de
metilo C: 18 Ricinoleato de
metilo Analisis
cualitativo Pico

1
2
3
4
5
6
7 Araquidato de
metilo Nombre

Palmitato de metilo
Estearato de metilo
Oleato de metilo
Linoleato de metilo (C18:2)
Linolenato de metilo (C18:3)
Araquidiato de metilo
Ricinoleato de metilo Resolución
Promedio

9,9450
0,6067
1,1053
0,9307
18,0590
2,4063
3,7980 Factor de
capacidad (k´)
Promedio
0,0000
0,4000
0,4200
0,4400
0,4600
1,0267
1,1500 Separación
Promedio

0,0000
0,0000
1,0267
1,0443
1,4700
1,8627
1,1200 Criterios para
analisis cualitativo Determinación de los metilésteres
obtenidos por medio de Cromatografíade Gases (CG) Metiléster

Palmitato de metilo
Estereato de metilo
Oleato de metilo
Linoleato de metilo
Linolenato de metilo
Araquidato de metilo Coeficiente de correlación
0,9942
0,995
0,9915
0,9944
0,9925
0,9578 Curva de calibración para el
palmitato de metilo (C16:0) Coeficiente de correlación de metilésteres
de 700 ppm del estándar Mas de 400
productos Análisis de suelos CONCLUSIONES El biodiesel obtenido a partir de aceite de semillas de higuerilla modificadas genéticamente (COLBIO UNO) cumple con la mayoría de los parámetros evaluados consignados en las normas ASTM D6751 y NTC 5444 tales como punto de inflamación (141.67 ºC), poder calorífico (-41345.74 kJ/kg) índice de yodo (72.3837 g I2/100 g aceite), corrosión a la lámina de cobre (clase 1A), contenido de sodio (0.0000 mg/kg) y de potasio (0.5212 mg/kg), contenido de calcio (0.0301 mg/kg) y magnesio (0.0500 mg/kg), con excepción de la densidad (0.9176 g/mL), viscosidad (14.58 mm2/s) y contenido de humedad (0.29%), los cuales sobrepasaron los límites establecidos en dichas normas.

El biodiesel de aceite de semillas de higuerilla modificadas genéticamente presentó) un alto índice de acidez (1.3751 mg KOH/g aceite, lo cual es un desventaja ya que esta característica facilita la formación de una cantidad importante de depósitos y mayor corrosión en el sistema.

El aceite de higuerilla estudiado presentó un bajo contenido de ácidos grasos libres, lo que es una característica favorable ya que una cantidad alta de AGL provoca problemas de formación de gomas en la reacción de transesterificación y afectan la separación de la mezcla biodiesel-glicerol.

El aceite de higuerilla presentó un índice de yodo bajo respecto a otros estudios y está por debajo del intervalo estipulado en la Norma Técnica Colombiana NTC 2781 por lo que se concluye que tiene una tendencia a sufrir rancidez más baja que el aceite de higuerilla común. Además esta característica lo hace atractivo para la obtención de biodiesel dado que a menor índice de yodo en el aceite de partida, mejor será el combustible en términos de estabilidad oxidativa y aumento en la lubricidad del motor. Analisis
cuantitativo Ricinoleato de metilo
Oleato de metilo
Estereato de metilo
palmitato de metilo
Linoleato de metilo
Linolenato de metilo
Araquidiato de metilo 87,68%
5,14%
3,88%
1,5%
1,02%
0,45%
0,33% 1.Estudiar otros métodos para la extracción de aceite de higuerilla que sean más amigables con el medio ambiente, disminuyan los tiempos de extracción y que permitan obtener buenos porcentajes de rendimiento.
2.Estudiar más a fondo la estabilidad del aceite refinado de semillas de higuerilla mejoradas genéticamente.
3.Estudiar un método eficiente y eficaz para la purificación del biodiesel proveniente del aceite de semillas de higuerilla, en especial para la etapa de lavado debido a la gran formación de jabón que disminuye el rendimiento general del proceso ya que se presentan pérdidas considerables en esta etapa. Además aumenta el costo de producción del biodiesel y por ende el costo final del producto afecta su competitividad en el mercado.
4.Realizar pruebas en motores diésel empleando el biodiesel de aceite de semillas de higuerilla modificadas genéticamente con los objetivos de evaluar el desempeño de dichos motores con este biocombustible y/o mezclas de él con el diésel convencional y su impacto ambiental.
5.Siempre con el objetivo de buscar recursos que aporten beneficios a la recuperación y sostenibilidad sin sacrificar la productividad, se recomienda estudiar las cascarillas de las semillas de higuerilla mejoradas genéticamente para evaluar sus propiedades y potenciales usos.
6.Analizar los metilésteres de aceite de semillas de higuerilla modificadas genéticamente cultivadas en el eje cafetero usando una columna adecuada para dicha matriz que garantice la calidad de los resultados y que puedan compararse con estándares apropiados que hayan sido corridos bajo las mismas condiciones. Recomendaciones
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