1 Obtención Aplicaciones Tecnología del motorBIODIESEL Obtención Aplicaciones Tecnología del motor Mayra Melián Rodríguez Tecnología Energética BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

2 Introducción … tenemos un gran problema … … y tiene difícil solución …¡¡ Nos enfrentamos a una escasez de combustibles derivados del petróleo !! BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

3 Introducción HACIENDO USO DE LA CIENCIA Y LA TÉCNICA… 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 BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

4 BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y TecnologíaReseña 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 BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

5 BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y TecnologíaReseña 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. BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

6 BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología…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 BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

7 BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y TecnologíaReseña 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 BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

8 ¿ 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 BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

9 Clasificación de los biocombustiblesSu clasificación se hace en base a su estado físico: BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

10 Ventajas de los biocombustiblesPresentan las siguientes ventajas: Disminución de emisiones Biodegradables y renovables ¡ Cierran el ciclo del Carbono! BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

11 Ventajas de los biocombustiblesPueden se la solución a los problemas ambientales que estamos detectando… ¡¡ HAY QUE DESARROLLAR TECNOLOGÍAS !! BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

12 Biocombustibles líquidos… y una de estas tecnologías es la utilización de BIOCOMBUSTIBLES LÍQUIDOS… Para alimentar a la voráz GENERACIÓN DEL COCHE BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

13 Los biocombustibles líquidosEstos 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 !! BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

14 BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y TecnologíaAceites Vegetales Desde la antigüedad el hombre ha conocido las propiedades combustibles de los aceites vegetales, que utilizaba para la iluminación. Y sabia como aprovecharlos… BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

15 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 BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

16 Problemas de los aceites vegetalesCon motores convencionales: Alta densidad Inestabilidad Alto coste vs. Gasóleo Viscosidad Elevada Mayor consumo Menor rendimiento BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

17 BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y TecnologíaPosibles Soluciones Utilizar motores de inyección indirecta que calienten el aceite Modificar las propiedades del mismo. Reacción de Transesterificación BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

18 BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y TecnologíaDefinición: 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. BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

19 BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y TecnologíaMATERIAS PRIMAS Ésteres de ácidos grasos + Aceites Vegetales + Grasas Animales + Aceites de Fritura Usados Alcoholes + Metanol + Etanol BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

20 Biodiesel. ClasificaciónGENERAL: FAME’s (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 BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

21 Biodiesel. ClasificaciónITME: 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 BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

22 Biodiesel. ClasificaciónSegún la materia prima que elijamos, tendremos distintas proporciones de ésteres. Los más adecuados son los saturados, por su estabilidad. BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

23 Biodiesel. ClasificaciónLas especificaciones del biodiesel están recogidas en dos normas aceptadas internacionalmente: - ASTM D6751 (B20 y B100) - DIN E51606 (B100) BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

24 Biodiesel. Especificaciones ASTM D6751-3BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

25 Biodiesel. EspecificacionesBIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

26 Biodiesel. CaracteristicasViscosidad 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 BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

27 BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y TecnologíaNúmeros de cetano BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

28 Comparativa de propiedadesBIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

29 Ventajas del BiodieselMenos emisiones Partículas HC’s PAH SO2 ¡¡Aumento de Nox!! BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

30 Ventajas del BiodieselCierra el ciclo del carbono No es tóxico ni peligroso Aumento del rendimiento Poder lubricante BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

31 Inconvenientes del BiodieselPerdida 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 BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

32 BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y TecnologíaSoluciones. Motores Trabajar con sistemas adaptados: Motores duales: Gasoleo + Biodiesel Motores de inyección indirecta. Precámara. Motores con precalentamiento. Deutz Motores especiales. Elsbett BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

33 BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y TecnologíaMotor Elsbett Motor Semiadiabático Refrigeración por aceite Alcanza 1300ºC en el núcleo Motor Policarburante BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

34 BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y TecnologíaMotor Elsbett Para alcanzar las prestaciones: Pistón de diseño específico Inyectores especiales Circuito estanco de refrigeración por el propio aceite lubricante BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

35 BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y TecnologíaMotor Elsbett BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

36 BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y TecnologíaMotor Elsbett Disposición de la inyección e inyectores BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

37 BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y TecnologíaMotor 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 BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

38 Proceso de FabricaciónOBJETIVOS Hacer reaccionar los aceites con el alcohol Máxima conversión Separación de productos - Metilester - Glicerina Proceso rápido y seguro BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

39 Proceso de fabricaciónMICROEMULSIÓN PIRÓLISIS DILUCIÓN Y MEZCLADO TRANSESTERIFICACIÓN BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

40 BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y TecnologíaLa reacción Química Reacción de Transesterificación Requiere catalizador y temperatura alta (~50ºC) Aplicable a Aceites (Triglicéridos) BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

41 BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y TecnologíaTipos 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 > 98% Catálisis Heterogénea BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

42 BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y TecnologíaEl proceso Procesado de la semilla Filtración y limpieza del aceite, si es usado Preparación del catalizador Reacción de transesterificación Separación de productos BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

43 BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y TecnologíaEl proceso. Problemas Proceso discontínuo Rentabilidad limitada Difícil control de las especificaciones Tecnología poco madura BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

44 BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y TecnologíaReactor BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

45 Situación Actual en EspañaPlantas operativas: Bionor: t/año Stocks: 6000 t/año Biodiesel: t/año En ejecución: Bionet: t/año Biocarburants: t/año Biodiesel IDAE: 5000 t/año BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

46 BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y TecnologíaNuevas Tecnologías Trabajar en contínuo: Catálisis Heterogénea Varias líneas de investigación: Intercambio iónico Enzimas inmovilizadas Zeolitas Catalizadores de Zr y Ti La más prometedora BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

47 Catálisis con ZeolitasPumitas acidificadas Zeolitas Tipo Y Catalizador de FCC, HZSM-5 H-mordenita Silicatos de aluminio Sílice amorfa mesoporosa dopada BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

48 Catálisis con Zeolitas YDistintos 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) BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

49 BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y TecnologíaConclusiones 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 BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

50 BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y TecnologíaConclusiones 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 BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

51 BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y TecnologíaBIOETANOL 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. BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

52 Tipo de Proceso: FERMENTACIÓNFermentación 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 ” BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

53 Proceso de produccion del EtanolBajo 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 BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

54 Proceso de produccion del EtanolUtilización 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 BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

55 Proceso de produccion del EtanolEl proceso debe ser adaptable al cultivo continuo Bajo coste de la recuperación y concentración BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

56 Biosintesis del EtanolGLUCOSA  Glucólisis PIRUVATO  Piruvato descarboxilasa. Mg2+. Pirofosfato de tiamina ACETALDEHIDO + CO2  Alcohol deshidrogenasa.NADH2 ETANOL BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

57 Etapas Proceso Producción EtanolPreparación de la solución de nutrientes Fermentación Balance de Energía BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

58 Importancia del BioetanolAditivo en nuestras gasolinas, está presente por tanto en todos los sitios , todos los días. Economía Científico Medio ambiental Social BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

59 BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y TecnologíaBioetanol en España Planta Gallega (Teixeiro) Planta de Salamanca (Babilafuente) BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología

60 BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y TecnologíaBIODIESEL Y BIOETANOL BIODIESEL. Obtención, Aplicaciones y Tecnología