MARCO TEÓRICO
La gran demanda de energía en el mundo
industrializado, tanto en el sector doméstico, como en el transporte y la
industria, su aumento, y los problemas derivados del uso generalizado de
combustibles fósiles, hacen cada vez más necesario el desarrollo de fuentes de
energía renovables, duración ilimitada y menor impacto ambiental que los
tradicionales (Antolìn, Tinaut, Briceño,
Castaño, Pérez, & Ramírez, 2002) .
Con el advenimiento del petróleo
barato, las fracciones apropiadas de petróleo crudo se refinaron para servir
como combustible y combustibles diésel y los motores diésel evolucionaron
juntos. En los años 30 y 40, los aceites vegetales se usaban como combustible
diésel de vez en cuando, pero generalmente solo en situaciones de emergencia.
Recientemente, debido a los aumentos en los precios del petróleo crudo, los
recursos limitados del petróleo fósil y las preocupaciones ambientales, se ha
renovado el enfoque en los aceites vegetales y las grasas animales para
producir biodiesel. El uso continuo y creciente del petróleo intensificará la
contaminación del aire local y magnificará los problemas de calentamiento
global causados por el CO2 (Frangrui & Milford, 1999) .
Hace cien años, Rudolf Diésel probó el
aceite vegetal como combustible para su motor (Shay, 1993) . Utilizó aceite de
cacahuate para impulsar el motor que había construido. Sin embargo, en ese
tiempo no se les dio mayor importancia a los biocombustibles, ya que se pensaba
que los combustibles fósiles eran inagotables (Kemp, 2006) , surgiendo así el
biodiésel.
El biodiésel es un combustible renovable
derivado de aceites o grasas de origen vegetal o animal. El prefijo “bio” hace
referencia a su naturaleza renovable y biológica en contraste con el
combustible diésel tradicional derivado del petróleo; mientras que diésel se
refiere a su uso en motores de este tipo. Como combustible, el biodiesel puede
ser usado en forma pura o mezclado con diésel de petróleo (Castro,
Coello, & Castillo-Lima, 2007) .
El biodiésel está ganando una atención
importante como combustible alternativo para motores diésel. Es no tóxico,
biodegradable, renovable, hace poca contribución al calentamiento global, tiene
bajas emisiones de escape, y posee excelentes propiedades lubricantes (Xuejun, Sandun, William, &
Alok, 2007)
y, por tanto beneficioso para el medio ambiente (Krawczyk,
1996) .
También está ganando atención en los Estados Unidos después de alcanzar un
nivel considerable de éxito en Europa. Sus principales ventajas son que es uno
de los combustibles más renovables actualmente disponibles. Puede también ser
usado directamente en la mayoría de los motores diésel sin requerir
modificaciones extensas al motor (Van Gerpen, Shanks, &
Pruszko, 2004) .
El biodiésel obtenido de cultivos
energéticos produce resultados favorables, efectos sobre el medio ambiente, como
una disminución en la lluvia ácida y en el efecto invernadero causado por
combustión. Debido a estos factores y a su biodegradabilidad, la producción de
biodiésel se considera una ventaja a la de los combustibles fósiles. Además de
esto, también muestra una disminución en la emisión de CO2, SOx e hidrocarburos
no quemados durante el proceso de combustión. La mayoría de los países
europeos, no tiene suficientes reservas de recursos fósiles, lo que implica una
dependencia sobre las importaciones de petróleo para prever la demanda de
gasolina y diésel en el sector del transporte (Antolìn, Tinaut, Briceño,
Castaño, Pérez, & Ramírez, 2002) .
El biodiésel puede mezclarse con
gasóleo procedente del refino de petróleo en diferentes cantidades. Se utilizan
notaciones abreviadas según el porcentaje por volumen de biodiesel en la
mezcla: B100 en caso de utilizar solo biodiesel, u otras notaciones como B5, B15,
B30 o B50 donde la numeración indica el porcentaje por volumen de biodiésel en
la mezcla (Ciria, 2003) .
El biodiesel se describe químicamente
como una mezcla de ésteres de alcohol (metilo y etilo principalmente), con
cadenas largas de ácidos grasos. Estas cadenas, al estar oxigenadas le otorgan
al motor una combustión mucho más limpia (Wu, Yang, Colucci, & Grulke,
2007) .
El biodiesel se produce por transesterificación
de aceites vegetales, grasas y grasas con alcoholes de cadena corta. El aceite
de soja es la fuente más común para la producción de biodiesel porque el número
de cetano para el biodiesel hecho del aceite de soja es más alto que otros aceites (Shimada,
Watanabe, Samukawa, Sugiara, Noda, & Fokuda, 1999) .
Existen en la actualidad existen
diversos procesos mediante los cuales se puede obtener biodiesel mencionado la
reacción ultrasónica que consiste en:
- Método de reacción ultrasónica. En este método las ondas ultrasónicas
causan una que la mezcla produzca y colapse burbujas constantemente. Esta
cavitación proporciona simultáneamente la mezcla y calor necesario para llevar
a cabo el proceso de transesterificación. Así, utilizando un reactor
ultrasónico para la producción de biodiésel, se reduce drásticamente el tiempo,
temperatura, energía necesaria para la reacción y tiempo de separación. De ahí
que el proceso de transesterificación pueda correr en línea en lugar de
utilizar el lento método de procesamiento en lotes. Los dispositivos
ultrasónicos de escala industrial permiten procesar varios miles de litros por
día, lo que significa ventajas económicas.
Debido al aumento en el precio del
petróleo y las preocupaciones ambientales sobre la contaminación, el biodiésel
se está convirtiendo en un área en desarrollo importante. Hay diferentes formas
de producción, con diferentes tipos de materias primas, refinar, crudo o
aceites de fritura. Una de las ventajas de este combustible es que las materias
primas utilizadas para producirlo son naturales y renovable, todos estos tipos
de aceites provienen de vegetales o grasa animal, por lo que es biodegradable y
no tóxico (Marchetti, Miguel, &
Errazu, 2007)
haciendo de este biocombustible de suma importancia no solo por ser un recurso
renovable sino también por ser no tóxico y biodegradable.
Por otra parte, el litro de aceite
comestible contamina cerca de un millón de litros de agua. Lo recomendable
sería verter el aceite usado en botellas de plástico, cerrarla y colocarla
luego en la basura normal, sin embargo, se encontró la manera de reutilizarlo y
producir biodiesel para no contaminar el ambiente, probándolo en lámparas de
alcohol.
Tomando en cuenta que gran parte de la
población ocupa aceite para cocinar, se implementó un uso para este aceite
quemado creando una alternativa ecológica, ayudando a tener una opción
diferente y sustentable al utilizar un recurso de desecho.
ANTECEDENTES
Wu, P, et al en 2007 demostraron que la
mezcla ultrasónica produce tamaños de gota más pequeños que la agitación
convencional, lo que lleva a un área interfacial para que se produzca la reacción.
Esta mezcla ultrasónica produjo dispersiones con tamaños de gota promedio de un
42% más pequeños que los generados con mezcladores estándar. Esto es que la
reacción de transesterificación se lleva a cabo en un menor tiempo y con una
eficiencia mucho mayor.
Lavalen, A. en la revista Biodiesel
production biofuels menciona que al utilizar un reactor ultrasónico se pudo
aumentar la producción de un millón de galones a tres millones de galones por
año en las mismas instalaciones.
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