Desacidificación de aceites mediante adsorción en una columna de lecho fijo sobre carbón activado obtenido a partir de cáscaras de cultivos energéticos.
Author
Ramos Cedrés, MaríaDate
2021Abstract
El biodiésel es un combustible alternativo al diésel tradicional, definido
químicamente como una mezcla de ésteres monoalquílicos de ácidos grasos de cadena
larga derivados de aceites vegetales o grasas animales. Sin embargo, los aceites
vegetales comestibles provocan no solo que los costos de producción se eleven sino, y
más importante, es que la producción de aceites vegetales para este fin compite con la
industria alimentaria, por lo que el biodiésel no podría competir con los precios de los
combustibles tradicionales. Actualmente, para reducir estos costes de producción, se
prefieren aquellas materias primas de bajo coste como son los aceites residuales de
fritura o los aceites de cultivos energéticos. El inconveniente de estas materias primas
es que presentan un alto contenido en ácidos grasos libres (FFA) que dificultan la
reacción de transesterificación produciendo jabón y agua al reaccionar con los
catalizadores básicos usados convencionalmente, lo que reduce el rendimiento de la
reacción. Por tanto, previo a la reacción de transesterificación, se requiere de la
reacción de esterificación para eliminar o reducir los FFA presentes en el aceite, pero
esta reacción emplea catalizadores ácidos (H2SO4, HCl), los cuales son corrosivos y
perjudiciales para el medioambiente.
Entre los distintos métodos de reducción o eliminación de FFA, se encuentra la
adsorción, ya que se trata de una metodología sencilla, en la que no es necesario el uso
ni de altas temperaturas ni de sustancias corrosivas. Este trabajo propone la adsorción
de FFA utilizando el carbón vegetal sintetizado a partir de las cáscaras del cultivo
energético de Pongamia Pinnata como adsorbente (confinado en una columna de lecho
fijo), como alternativa a la reacción de esterificación.
En este trabajo se utilizó la metodología superficie respuesta (MSR) por tratarse
de una rama importante del diseño experimental en el desarrollo de nuevos procesos,
en la optimización de su rendimiento y en la mejora del diseño y formulación de nuevos
productos. Concretamente, se utilizó la MSR basada en un diseño Box-Behnken (BBD)
de tres niveles y tres factores, para evaluar el efecto de los factores: temperatura, masa
de adsorbente e índice de acidez inicial del aceite y su interacción sobre la respuesta
del sistema en cuanto a la reducción de FFA y la capacidad de adsorción. Biodiesel is an alternative fuel to traditional diesel, chemically defined as a
mixture of monoalkyl esters of long-chain fatty acids derived from vegetable oils or
animal fats. However, edible vegetable oils cause, not only that production costs are
rising, also that the production of vegetable oils for this purpose competes with the food
industry, so biodiesel could not compete with traditional fuel prices. Nowadays, in order
to reduce these production costs, low-cost feedstocks such as waste frying oils or oils
from energy crops are preferred. The disadvantage of these raw materials is that they
have a high content of free fatty acids (FFA) that make the transesterification reaction
are difficult, producing soap and water when reacting with conventionally used basic
catalysts, which reduces the yield of the reaction. Therefore, previously to the
transesterification reaction, the esterification reaction is required to eliminate or reduce
the FFA present in the oil, but this reaction uses acid catalysts (H2SO4, HCl), which are
corrosive and harmful to the environment.
Among the different methods of reduction or elimination of FFA, adsorption can
be found, as it is a simple methodology, which does not require the use of high
temperatures or corrosive substances. This work proposes the adsorption of FFA using
charcoal synthesised from the shells of the Pongamia Pinnata energy crop as adsorbent
(confined in a fixed bed column), as an alternative to the esterification reaction.
In this work, the response surface methodology (RSM) was used as it is an
important part of the experimental design in the development of new processes, in the
optimisation of performance, and in the improvement of the design and formulation of
new products. Specifically, RSM based on a Box-Behnken design (BBD) with three levels
and three factors was used, to evaluate the effect of the factors: temperature, adsorbent
mass and initial oil acidity index and their interaction on the system response, FFA
reduction and adsorption capacity.