Producción de biodiésel usando tecnologías alternativas y análisis económico.

Abstract

El objetivo principal de esta investigación fue evaluar la implementación de métodos alternativos en la producción de biodiésel utilizando un método de ultrasonido, el aprovechamiento de glicerina para la producción de aceite aparente y el desarrollo de una propuesta para un nuevo proceso en la producción de propilenglicol; así como el tratamiento de aguas residuales obtenidas del lavado de biodiésel, realizando un análisis económico de los procesos, para determinar la viabilidad por medio de un estudio de costo beneficio. En este trabajo se presenta la evaluación de la producción de biodiésel utilizando aceite de fritura reciclado y etanol por medio del método de ultrasonido. Para ello se evaluó el efecto al variar la agitación mecánica, temperatura y amplitud de onda a la mezcla reaccionante. Los experimentos consistieron en realizar una reacción de transesterificación, y el biodiésel obtenido se lavó con agua y se analizó para determinar la masa y densidad. Se determinó que la agitación es la variable más importante evaluada, pues el rendimiento de biodiésel aumentó en todos los experimentos. En cuanto que la amplitud de onda al 50% y sin agitación de no proporciona la suficiente energía de activación a la reacción; y el aumento de la temperatura, disminuye el rendimiento debido a una competencia entre mecanismos de reacción.

El análisis y cuantificación de contaminantes presentes en el agua obtenida del lavado de biodiésel obtuvo como resultado el diseño de un proceso de tratamiento de agua, obtenido al caracterizar y evaluar el agua utilizada antes y después del lavado de biodiésel para poder reutilizarse en el proceso o descartarse a las fuentes pluviales adecuadamente. La investigación se realizó con tres pruebas de laboratorio y cuatro pruebas a nivel piloto en las que se obtuvo que un agua tratada que contiene 80ppm de sulfatos con un valor máximo aceptable de 400ppm. En las pruebas piloto se recuperó hasta un 24% de biodiésel lo que permitió que el costo de operación de la planta de tratamiento de agua se mantuviera entre Q. 4.00. Del proceso de biodiésel se obtiene glicerina cruda, por lo que se diseñó un proceso para la producción de propilenglicol por medio de la hidrogenación de la glicerina recuperada y evaluó la producción de aceite aparente de origen microbiano. Para la propuesta de propilenglicol se caracterizó la glicerina recuperada por medio de una cromatografía HPLC, ya que su composición afecta el rendimiento del proceso. La segunda parte consistió en hacer una propuesta de un nuevo proceso de producción de propilenglicol, con ayuda del reactor de hidrogenación con el fin de aumentar el porcentaje de conversión de glicerina a propilenglicol. La propuesta consta de: un reactor con agitación, tubos de enfriamiento con ayuda de aceite térmico y en la parte superior un condensador conectado a un compresor para convertir la glicerina en acetol líquido y luego pasarse al reactor de hidrogenación y obtener como producto propilenglicol. Como otra propuesta para utilizar la glicerina, se produjo aceite aparente de origen microbiano, a través de un proceso de fermentación utilizando la cepa de levadura Lipomyces starkeyi, utilizando proporciones con 0.00%, 1.25%, 2.50% y 5.00% de glicerina USP como sustrato en las muestras de 125mL. La proporción de 1.25% con el mayor rendimiento en la producción de aceite se escaló a 1 litro utilizando glicerina recuperada del proceso de la producción de biodiésel, la cual obtuvo un rendimiento del 9.40+0.02% en la producción de aceite aparente. Se realizó un análisis costo-beneficio al proceso de tratamiento de agua, producción de biodiésel por el método de ultrasonido y la producción de aceite aparente para determinar los costos, la inversión, recuperación de inversión y un análisis costo beneficio para determinar la viabilidad de la aplicación de este proceso. Junto con ello se utilizaron herramientas que proveen información del mercado en conjunto y un análisis FODA. El proceso elegido al ser más económicamente viable, presentando un índice costo beneficio mayor, amigable con el ambiente, mayores beneficios, un retorno de inversión más pronto y con precio más competitivo es el proceso de producción de biodiésel sin ultrasonido. Mediante el análisis financiero, se determinó que el proyecto de producción de aceites no es viable económicamente. El retorno de la inversión del proyecto sería de 34 años, por lo que rebasa el tiempo máximo de vida util del equipo y se tendría que realizar una reinversión cuando no se ha recuperado la inversión inicial indicando que el proyecto no es viable. Mediante la estimación del valor presente neto se obtuvo un resultado de -Q182,960.60 confirmando que el proyecto no es viable económicamente.