Análisis de la esterificación por catálisis ácida homogénea como pretratamiento de aceite modelo acidificado

Abstract

In the present work it was developed at laboratory level, making an analysis to the pre-treatment for biodiesel production using other triglyceride sources of non-free fatty acid (FFA) content, which in presence of can direct the chemical reaction towards saponification; which decreases the production to biodiesel and makes difficult its purification. FFA can be esterified using acid catalysis, increasing the conversion to biodiesel. The experiments were carried out in Erlenmeyer flasks with magnetic stirrer, to which a cooling system was conditioned to avoid alcohol evaporation. In this pre-treatment, the effect of two catalysts was compared, sulphuric acid (H2SO4) widely used for this reaction, and hydrochloric acid (HCl) less used for esterification, however, more economical. In order to observe the effect of each factor that intervenes in the reaction, such as temperature, initial molar concentration of the alcohol, % of initial LFA in the mixture, and type and amount of catalyst, following as response variables the conversion to esters and the amount of wash water, to thus find the operation region that allowed to decrease the number of washes without compromising the esterification reaction. The factor that had the greatest effect on the speed of the esterification reaction, for both acids, was temperature. The excess methanol, 9 moles per mole of fatty acid (MeOH/Ag), was found to be responsible for the decrease in the wash water, the amounts of water used to carry out the neutralization decreased from 8 volumes of water to 4 volumes of water, thanks to the analysis of the effect of the different factors. After this, washes were carried out with alkaline water at different concentrations, reaching a minimum of 3 volumes on average per wash.

En el presente trabajo se desarrolló a nivel laboratorio, haciendo un análisis al pretratamiento para la producción de biodiesel haciendo uso de otras fuentes de triglicéridos de carácter no contenido de ácidos grasos libres (AGL), que en presencia de pueden dirigir la reacción química hacia la saponificación; lo que disminuye la producción a biodiésel y dificulta su purificación. Los AGL se pueden esterificar usando catálisis ácida, incrementado la conversión a biodiésel. Los experimentos se llevaron a cabo en matraces Erlenmeyer con agitador magnético, al cual se le acondicionó un sistema refrigerante para evitar la evaporación del alcohol. En este pretratamiento se comparó el efecto de dos catalizadores, ácido sulfúrico (H2SO4) ampliamente utilizado para esta reacción, y ácido clorhídrico (HCl) menos utilizado para la esterificación, sin embargo, más económico. Con el fin de observar el efecto de cada factor que interviene en la reacción, como temperatura, concentración molar inicial del alcohol, % de AGL iniciales en le mezcla, y tipo y cantidad de catalizador, siguiendo como variables de respuesta la conversión a ésteres y la cantidad de agua de lavado, para encontrar así la región de operación que permitió disminuir el número de lavados sin comprometer la reacción de esterificación. El factor que tuvo mayor efecto sobre la velocidad de la reacción de esterificación, para ambos ácidos, fue la temperatura. El metanol en exceso, 9 moles por mol de ácido graso (MeOH/Ag), se pudo notar como responsable para la disminución del agua de lavado, las cantidades de agua usada para llevar a cabo la neutralización disminuyeron de 8 volúmenes de agua a 4 volúmenes de agua, gracias al análisis del efecto de los distintos factores. Después de esto se llevaron a cabo lavados con agua alcalinizada a distintas concentraciones, alcanzando un mínimo de 3 volúmenes en promedio por lavado.