Síntesis de biodiesel a partir de grasa animal y vegetal por catálisis heterogénea

90 páginas. Maestría en Ciencias e Ingeniería Ambientales.En este estudio se realizó la síntesis de biodiesel por medio de una serie de reacciones de transesterificación, evaluando la conversión, selectividad, rendimiento y cinética de cada una; además de la caracterización de los productos de dichas reacciones por medio de cromatografía de gases. Las materias primas utilizadas fueron grasa de pollo cruda y aceite de ricino (proveniente de la higuerilla). Los catalizadores usados fueron hidróxido de potasio soportado en γ-alúmina (KOH/ γ-Al2O3) y zirconia sulfatada (ZrO/H2SO4) con tiempos de 1, 6 y 9 horas. Las reacciones fueron hechas con un catalizador, un aceite y un tiempo a la vez con el objetivo de poder comparar los resultados y determinar cual es la forma más eficiente para producir biodiesel. El alcohol utilizado fue metanol en todos los casos. Se hizo una extracción en un equipo Soxhlet de los aceites contenidos en las materias primas (grasa de pollo y semillas de higuerilla trituradas) para comparar la cantidad de aceite contenido en cada una. El contenido de aceite en la higuerilla fue de 47.35% y en el pollo de 45.70%. Además, se hizo una extracción por medio de calor del aceite de pollo con un rendimiento del 46%. La síntesis de los catalizadores se hizo por el método de sol-gel (ZrO/H2SO4) y método de impregnación (KOH/ γ-Al2O3). La caracterización de los materiales arrojó que ambos se pueden considerar como catalizadores nanoestructurados y con áreas superficiales grandes, 105 m2/g para KOH/γ-Al2O3 y 129 m2/g para ZrO2/SO4. La cromatografía de gases fue hecha en un equipo HP, utilizando un estándar de 37 metil ésteres marca Sigma Aldrich. Los análisis arrojaron que la mejor conversión de los aceites fue con la catálisis básica, obteniendo eficiencias de hasta 69.01% con el aceite de pollo durante 9 horas. Las eficiencias con el catalizador ácido no fueron las esperadas, ya que no se llegó ni al 40%. Los resultados de la selectividad y rendimiento indican que las reacciones tienen una tendencia a formar principalmente metil oleato y linoleato cuando se usa aceite de pollo y metil ricinoleato cuando se usa aceite de ricino; con rendimientos de hasta 22.80, 20.89 y 36.27% respectivamente. La cinética de las reacciones fue de primer orden al inicio y de segundo orden al final en el caso de 1 y 6 horas; mostrando un mejor comportamiento en las de 9. En las reacciones hechas con aceite de ricino no se pudo determinar un comportamiento.In this study the synthesis of biodiesel was carried out by means of a series of transesterification reactions, evaluating the conversion, selectivity, yield and kinetics of each one; In addition to the characterization of the products of such reactions by means of gas chromatography. The raw materials used were raw chicken fat and castor oil (jatropha). The catalysts used were potassium hydroxide supported on γ-alumina (KOH / γ-Al2O3) and sulfated zirconia (ZrO / H2SO4) at times of 1, 6 and 9 hours. The reactions were done with a catalyst, an oil and an only time. This allowed comparing the results and determine which is the most efficient way to produce biodiesel. The alcohol used was methanol in all cases. A Soxhlet equipment was used for extracted the oils contained in the raw materials to compare the amount of oil contained in each. The castor oil content in the jatropha was 47.35% and in the chicken of 45.70%. In addition, A heat method was used for extraction of the chicken oil, with a yield of 46%. The synthesis of the catalysts was done by the sol-gel method (ZrO/H2SO4) and impregnation method (KOH/ γ-Al2O3). The characterization of the materials showed that both can be considered as nanostructured catalysts and with large surface areas, 105 m2/g for KOH/γ-Al2O3 and 129 m2/g for ZrO2/SO4. Gas chromatography was done on HP equipment using a standard of 37 methyl esters brand Sigma Aldrich. The analyzes showed that the best conversion of the oils was with basic catalysis, obtaining efficiencies of up to 69.01% with chicken oil during 9 hours. The efficiencies with the acid catalyst were bad, as it did not reach 40%. The selectivity and yield results showed that the reactions have a conversoin trend to methyl oleate and methyl linoleate when using chicken oil and methyl ricinoleate when castor oil is used; with yields of up to 22.80, 20.89 and 36.27% respectively. The kinetics of the reactions were first order at the beginning and second order at the end of reaction in the case of 1 and 6 hours; showing a better behavior with time of 9. In the reactions with castor oil a behavior can not be determined