UNIVERSIDAD MAYO DE SAN ANDRES
FACULTAD DE AGRONOMIA
CARRERA ING. AGRONOMICA
ESTUDIANTE: Ayrton Paul Nina Gutierrez
BIODIESEL Y BIOETANOL
INTRODUCCION:
A medida que ha pasado el tiempo, el ser humano ha ido dependiendo cada vez más de los recursos energéticos. Esta dependencia energética, se ha convertido en un exceso, específicamente de recursos no renovables, y sabemos que éstos no son renovables y contaminan nuestro planeta.
La humanidad se enfrenta hacia una crisis energética mundial, y debemos comenzar a buscar soluciones para ponerlas en acción.
Las energías limpias existen, y además son renovables. Pero después de muchas investigaciones se ha llegado a la conclusión de que cada tipo de energía, está relacionado con un tipo de actividad energética.
Y así, resulta ser que el mejor reemplazo de los combustibles habituales (nafta, gasoil, ec) derivados del petróleo, son los Biocombustibles. Y a lo largo de nuestro informe, vamos a ver por qué.
BIOCOMBUSTIBLES:
Los Biocombustibles usan la biomasa vegetal sirviendo de fuente de energía renovable para los motores empleados. Su uso genera una menor contaminación ambiental y son una alternativa viable al agotamiento ya sensible de energías fósiles, como el gas y el petróleo, donde ya se observa incremento en sus precios. Es importante destacar que los biocombustibles son una alternativa más en vistas a buscar fuentes de energías sustitutivas, que sirvan de transición hacia una nueva tecnología (ej. Hidrógeno).
BIODIESEL
El biodiesel es el combustible renovable que tiene el mayor potencial de desarrollo en el país. Se puede usar puro o mezclado con gasoil en cualquier proporción, en cualquier motor diesel. De hecho, en el año 1900, Rudolf Diesel utilizóaceite de maní en el primer motor diesel. Actualmente este biocombustible, se usa en varios países en mezclas con porcentajes diversos.
El Biodiesel es un ester (similar al vinagre) que puede ser obtenido de diferentes tipos de aceites o grasas animales o vegetales; como soja, colza, palmera, entre otras; mediante un proceso denominado transesterificación, los aceites derivados orgánicamente se combinan con el alcohol (etanol o metano) y son químicamente alterados para formar estéres grasos, como etil o metilester
Estos estéres grasos, pueden mezclarse o no con diesel petrolífero. Al porcentaje de biodiesel puro que se encuentra en el combustible, se le denomina porcentaje de biomasicidad o, simplemente, bioesteraje. Así, el Biodiesel B30 tiene un 30 % de bioesteraje, es decir, un 30 % de estéres grasos y un 70 % de diesel petrolífero.
Varios aceites han sido probados para Biodiesel. Generalmente, estos aceites, han sido aquellos que abundan en el país de la investigación.
Se ha llegado a probar grasas animales y aceites de cocina usados, entre otros, pero no todos han tenido resultados satisfactorios, aparecieron problemas de incrustaciones y depósitos de sólidos en los conductos, problemas de temperatura, de combustión, etc.
Utilización de biodiesel en vehículos diesel
Este es un combustible que se ha empezado a utilizar hace poco tiempo, no trae muchos inconveniente en el motor, ya que tiene un alto contenido lubricante (más que el gasoil fósil), por ende duplica la vida útil de los motores. Este para poder funcionar debe tener más cantidad de aire en la cámara de combustión.
Se dice que ha partir del año1998 el biodiesel puede ser utilizado sin muchas modificaciones al motor, ya que estos vienen con mejor diseño y el único problema que este ocasiona es el desprendimiento de pintura del tanque, las conexiones y el desgaste de mangueras .
Ventajas
El biodiésel no contabiliza en la producción de anhídrido carbónico porque se supone que las plantas absorbieron esegas en su crecimiento, así que, por ello, ayuda a contener la emisión de gases de efecto invernadero. En realidad la cuenta no es tan sencilla, pues el metanol que se emplea en su fabricación se suele obtener del petróleo, por lo que el balance de CO2 no es nulo. Se podría obtener metanol de la madera, pero resulta más costoso. Además, es una fuente de energía renovable, siempre que el metanol se obtenga a partir de la madera.
Por otro lado, la glicerina también se puede quemar, por lo tanto tampoco su combustión contabiliza en la producción de CO2
Obtención de biodiesel
Se obtiene básicamente el biodiesel partiendo desde la obtención de aceite de soja rudo con una acidez no mayor del 0,5 % (de ser mayor habrá que neutralizar dicha acidez con un agregado de soda cáustica).
La fuente de aceite vegetal también puede ser aceite de colza, pues es la planta con mayor rendimiento de aceite por hectárea, aunque también se pueden utilizar aceites usados (por ejemplo, aceites de fritura), en cuyo caso la materiaprima es muy barata y, además, se reciclan lo que en otro caso serían residuos.
Teniendo ya el aceite deseado se introduce en un reactor donde por medio de agitación por paletas y calefacción por camisa de vapor se lo lleva a uno 65/70 ºC , por otro lado se prepara una solución de alcohol metílico (matanol) y soda cáustica y se lo adiciona en forma graduada y siguiendo con la agitación durante unos 45 minutos. Con dicha operatoria logramos separar de los ácidos grasos la glicerina, luego de detener la agitación dejamos decantar la glicerina la cual se hará por diferencia de densidad y dicha glicerina precipitara al fondo quedando sobrenadando lo que ya podremos comenzar a llamar biodiesel luego de asegurar la decantación, purgamos por el fondo del reactor la glicerina .El biodiesel obtenido se lo lava con agua para secuestrar todo vestigio de soda y trazas de glicerina en suspensión, y luego de pasar por una centrifugadora y secadora de humedad se lo envía a los depósitos correspondientes.
Fabricantes de biodiésel en Argentina
MAPU HUEMU LEUFU, en Saladillo, Provincia de Buenos Aires, Argentina.
Es una de las empresas pioneras en la producción y comercialización de biodiesel desde 2001. Su principal objetivo es promover el uso de un combustible alternativo producto de “recursos renovables” como lo es el aceite vegetal. Están ubicados en la Provincia de Buenos Aires y desde aquí proveen no sólo al mercado interno sino también al externo.
Las instalaciones de MapuHuemuLeufu se encuentran ubicadas en la ciudad de Saladillo, Provincia de Buenos Aires, Argentina.
BIOETANOL
El origen del etanol como combustible parte desde los Estados Unidos. Cuando Henry Ford hizo su primer diseño de automóvil en 1908, esperaba que el combustible de mayor uso fuera el etanol, fabricado a partir de fuentes renovables. Henry Ford y varios expertos unieron fuerzas para promover el uso del etanol; se construyó una planta de fermentación para fabricar 38.000 litros diarios de etanol. Durante los 30, más de 2.000 estaciones de servicio en el Medio Oeste vendieron este etanol hecho de maíz y que llamaron “gasohol”.
Los bajos precios del petróleo llevaron al cierre de la planta de producción de etanol en los 40, llevándose consigo el negocio de los granjeros americanos; el gasohol fue reemplazado por el petróleo.
Hoy en día la situación podría decirse que se mantiene. Sin embargo los actuales problemas ambientales y la sobreexplotación petrolífera, ponen de manifiesto la necesidad de buscar combustibles más ecológicos y de producción natural. Es decir, volvemos un poco al principio y de nuevo cobra una gran importancia el etanol, que junto con el biodiesel son los biocombustibles mas utilizados y desarrollados. En concreto el etanol es el más ampliamente utilizado hoy en día en los Estados Unidos. Más de 1.500 millones de galones (5.670 millones de litros aproximadamente) se agregan anualmente a la gasolina para mejorar el rendimiento de los vehículos y reducir la polución atmosférica..
El bioetanol se utiliza en vehículos como sustitutivo de la gasolina, bien como único combustible o en mezclas que, por razones de miscibilidad entre ambos productos, no deben sobrepasar el 5-10% en volumen de etanol en climas fríos y templados, pudiendo llegar a un 20% en zonas más cálidas. El empleo del etanol como único combustible debe realizarse en motores específicamente diseñados para el biocombustible. Sin embargo, el uso de mezclas no requiere cambios significativos en los vehículos, si bien, en estos casos el alcohol debe ser deshidratado a fin de eliminar los efectos indeseables sobre la mezcla producidos por el agua.
Tipo de Proceso: FERMENTACIÓN
El proceso químico de producción de bioetanol se basa simplemente en una fermentación, que es un cambio químico en las sustancias de naturaleza orgánica llevado a cabo por la acción de enzimas. Lo que ocurre en una fermentación es que las sustancias orgánicas complejas se transforman en otras simples.
El tipo de fermentación más importante es la fermentación alcohólica, en la que los azúcares simples como por ejemplo la glucosa se convierte en alcohol etílico y dióxido de carbono.
La fermentación alcohólica es llevada a cabo mayoritariamente por levaduras, ya que una de las características más conocida de las levaduras es su capacidad para fermentar los azúcares para la producción de etanol.
La mayoría de las levaduras que se cultivan son del género Saccharomyces. Concretamente la especie Saccharomycescerevisiae es una de las más utilizadas, ya que fermenta eficientemente los azúcares de seis carbonos a etanol. Pero la planta además de hexosas como la glucosa, también tiene pentosas como la xilosa. Estos azúcares de cinco carbonos esta levadura no los puede utilizar como fuente de carbono.
Esto se traduce en una disminución del rendimiento del proceso ya que una parte de los azúcares presentes en la biomasa lignocelulósica no puede transformarse en etanol. Además, si quisiéramos las pentosas había que utilizar microorganismos separados para fermentar las pentosas y las hexosas y esto requeriría dos tanques de fermentación distintos, aumentando el coste del proceso.
Para evitar todo esto e intentando que el proceso de producción de bioetanol sea más rentable, se han hecho muchos estudios para mejorar el rendimiento de Saccharomycescerevisiae.
Se ha descubierto que hay una bacteria llamada Zymomonasmobilis que tiene ventajas sobre Saccharomycescerevisiae en cuanto a productividad y tolerancia a etanol.
Sin embargo, la bacteria Zymomonasmobilis también tiene el problema de que no fermenta los azúcares de cinco azúcares.
Resumiendo, éste es solo un ejemplo más de que cada vez se están realizando más estudios e investigaciones para mejorar el proceso de producción de bioetanol, para mejorar la eficiencia de los microorganismos utilizados en el proceso o para que se puedan utilizar desechos o residuos que actualmente no tienen mucho uso.
Obtención del Bioetanol
El proceso consta de tres etapas, cada una de las cuales debe ser optimizada:
1. PREPARACION DE LA SOLUCION DE NUTRIENTES
En cuanto al almidón de raíces, la planta tropical más importante es Maniotesculenta, de la que se obtiene harina de yuca, mandioca o de tapioca. Debido a que Saccharomycescerevisiae no tiene amilasas, el almidón debe ser hidrolizado. Las raíces primero se muelen, se exprimen y se desecan. El almidón se licua por ebullición a presión y luego se hidroliza encimáticamente.
En el caso de la caña de azúcar, el jugo se libera utilizando prensas. El residuo del prensado de los tallos de la caña se llama Bagazo, el 80% del cual puede ser quemado como fuente de energía en el proceso de destilación y el 20% restante puede ser fermentado después de la hidrólisis química.
La madera no ha sido utilizada todavía en la producción comercial de etanol pero tiene una gran importancia debido a la gran cantidad de residuos de madera disponibles.
Durante la producción de papel a partir de coníferas, se obtiene el líquido residual que contiene hexosas fermentables.
2. FERMENTACIÓN
En las fermentaciones industriales se utilizan frecuentemente substratos muy complejos. La consecuencia de esto para el control de la fermentación es que debe ser obligatorio un medio de cultivo óptimamente equilibrado para conseguir la máxima producción.
Para la producción de etanol se han utilizado tanto bacterias como levaduras. Entre estas últimas tenemos la Kluyveromycesfragilis, pero la más estudiada y utilizada sin duda es Saccharomycescerevisiae. En condiciones aeróbicas y en altas concentraciones de glucosa Saccharomycescerevisiae crece bien pero produce poco, en condiciones anaerobias por el contrario el crecimiento es lento.
El esquema general del proceso sería el siguiente:
GLUCOSA
Glucólisis
PIRUVATO
Piruvatodescarboxilasa. Mg2+. Pirofosfato de tiamina
ACETALDEHIDO + CO2
Alcohol deshidrogenasa.NADH2
ETANOL
El piruvato que se produce durante el catabolismo es transformado a acetaldehído y dióxido de carbono por la piruvatodescarboxilasa. Finalmente el acetaldehído es reducido por la alcohol deshidrogenasa para dar etanol.
3. BALANCE DE ENERGÍA
Puesto que el etanol se produce como fuente de energía, el balance de energía del proceso total determina su viabilidad económica. La etapa de recuperación del producto, la destilación del etanol, es la que exige mayor energía de todo el proceso. Por ello, las mejoras en el proceso de destilación tendrán mayor influencia en el éxito del proceso total que las mejoras en la propia fermentación. Si el rendimiento de energía del etanol producido se relaciona con el aporte total de energía de las distintas etapas del proceso, existe un balance aproximado o una pérdida neta de energía. Esto demuestra la importancia de optimizar al máximo todas las etapa del proceso.
Fabricas En la Argentina
o BIONERG ubicada en Chacabuco ( Buenos Aires).
BIONERG es una empresa dedicada a la ejecución de proyectos de biodiesel.
La construcción de la primera planta de BIONERG, ubicada en Chacabuco, marcó un hito en la elaboración de biocombustibles en la Argentina. Dicha planta fue inaugurada en octubre del 2005 y asistieron a la misma, empresarios y funcionarios del sector agropecuario y energético, evidenciando la posibilidad del autoabastecimiento anhelado.
Hoy, BIONERG produce 600.000 litros anuales en su planta y tiene bajo análisis ocho proyectos de diferentes escalas en la Argentina, Bolivia y EEUU.
Futuro de la producción
Asimismo, el representante de la Sociedad Rural en el CIAVICH, Julio Tartaglione, aseguró que “es una satisfacción este logro, que coincide con el aniversario de Trelew”, y resaltó la importancia del centro mencionando que “este centro quizás sea el que nos descubra algunos paradigmas que tenemos en el valle”.
“Quizás estamos aquí en algo que no conocemos y que puede ser nuestro futuro en lo que es la producción del valle”, dijo Tartaglione, para señalar que “tener esta aplicación de investigación para mejorar la producción va en beneficio de la población, de la producción, y tiene un beneficio final que es social”.
Tecnología chubutense
Por su parte, el empresario madrynense, Marcelo González Machín, agradeció al “Ministerio de la Producción y al señor Gobernador el apoyo recibido”, en el marco del proyecto “de aplicación práctica de tecnologías a problemas puntuales que tenemos en la provincia”.
En este sentido, Machín explicó que la maquinaria exhibida en la ocasión “fue probada en la Laguna Negra, con resultados satisfactorios, donde hemos logrado reducir un 99,8 por ciento las bacterias coliformes de la Laguna Negra y más del 70 por ciento de la sal”, y agregó que “ponemos esta tecnología a su disposición, que ha sido desarrollada en la provincia”.
Al referirse a la otra maquinaria exhibida, el profesional explicó que se trata de “un equipamiento para producir biodiesel a partir de algas”.
CONCLUSIÓN:
A lo largo del informe, hemos observado que las ventajas que tienen los biocombustibles, son muchas y pueden caber en distintos aspectos:
Económicos: La industria petrolera que económicamente resulta una de las mayores potencias mundiales se ve intimidad por las nuevas opciones aparentemente viables que ofrece el biocarburantes, aunque no por ello deja de mirarlo con ojos escépticos. Si la investigación sigue adelante con buenos resultados, las posibilidades económicas de futuro del éstos son enormes. También pueden ser utilizados para la producción de electricidad, térmica y de frío.
Científico: Es a la ciencia, en concreto a la microbiología, a quien se debe el avance y estudio de la materia. Las nuevas líneas de investigación nos aportan nuevos derivados del propio bioetanol o procesos perfeccionados para la producción del mismo.
Medio ambiental: Los automóviles son una de las principales fuentes de contaminación. Los ecocarburantes podrían dar un respiro de aire limpio a las ciudades.
Social: La industria de los biocarburantes ofrece salidas a productos agrícolas que habían quedando estancados, podría favorecer especialmente a países en vías de desarrollo, donde el clima favorece especialmente los cultivos, crear nuevos puestos de trabajo y industrializar zonas eminentemente agrícolas. Además, con la fabricación del biocarburante se corta la dependencia con países productores de petróleo que varían el precio del crudo en función del estado del mercado mundial.
La Argentina posee ventajas comparativas para el desarrollo de un mercado de biodiesel y bioetanol: un complejo oleaginoso eficiente y altamente tecnificado, una producción de metanol y etanol creciente, y un mercado de nafta y gasoil con volúmenes significativos. Cabe destacar la existencia de un Proyecto de Ley en el Honorable Senado de la Nación, que ayudaría de forma significativa al desarrollo sustentable de los Biocombustibles en Argentina.
Obtener
un jabón por reacción de un aceite vegetal con una base fuerte, como el
hidróxido de sodio.