Biodiesel Apartir De Aceite Vegetal Usado

BIOCOMBUSTIBLES

Fernando E. Míguez 1 y Fernando H. Míguez 2

1. Energy Biosciences Institute,. University of Illinois miguez@uiuc.edu

2. Facultad de Ciencias Agrarias UCA fernando.miguez@agromercado.com.ar

Introducción______________________________________________________________1

Biodiesel a partir de aceites vegetales________________________________________2

Etanol a partir de azúcares__________________________________________________6

Industrialización del maíz_________________________________________________7

Subproductos__________________________________________________________8

Etanol a partir de celulosa__________________________________________________12

Panicum virgatum L.____________________________________________________13

Miscanthus spp_________________________________________________________14

El negocio de los biocombustibles__________________________________________16

El modelo brasileño_____________________________________________________17

La Unión Europea_______________________________________________________17

China_________________________________________________________________18

Argentina______________________________________________________________18

Evaluación del negocio__________________________________________________19

Conclusión______________________________________________________________21

Bibliografía______________________________________________________________21

Introducción

La necesidad de desarrollar alternativas energéticas se ha acelerado debido a la crisis energética mundial y a los problemas ambientales que acarrean muchos de los recursos que se utilizan actualmente. El uso del carbón y petróleo no sólo significa el consumo de recursos no sustentables (y precios en alza) sino que también aumentan las emisiones de gases responsables del calentamiento global. Cuando se quema un combustible fósil se está enviando a la atmósfera dióxido de carbono (CO2) que había estado secuestrado por millones de años en yacimientos, aumentando su concentración en la atmósfera. La utilización de biocombustibles puede reducir considerablemente la emisión de CO2, dependiendo de cómo éste haya sido producido. La fotosíntesis, involucrada en la 1

producción de biomasa, absorbe el CO2 de la atmósfera que es en parte producido por el uso de combustibles y biocombustibles, y de esta manera se estima que la industria de biocombustibles puede, a mediano plazo, tener un balance negativo de carbono (secuestrar más de lo que emite).

Entre las fuentes renovables de energía que más posibilidades tienen de reemplazar al petróleo están la energía eólica, la solar y la nuclear. Los biocombustibles, considerados como paso intermedio hasta el desarrollo de energía renovable y segura (ej.: energía a partir del hidrógeno), representan el producto final de la utilización de cultivos como la caña de azúcar, el maíz, la soja, el girasol, la colza y otros. Estos cultivos se pueden dividir en aquellos que producen mayormente aceites y por lo tanto generan como producto final biodiesel y aquellos que producen alcoholes a partir de azúcares.

Biodiesel a partir de aceites vegetales

El proceso de elaboración del biodiesel está basado en la llamada transesterificación de los glicéridos, utilizando catalizadores. Desde el punto de vista químico, los aceites vegetales son triglicéridos, formados por tres cadenas moleculares largas de ácidos grasos unidas a un alcohol trivalente, el glicerol. Si el glicerol es reemplazado por metanol, se obtienen tres moléculas más cortas del ácido graso metiléster. El glicerol desplazado se recupera como un subproducto de la reacción. Por tanto, en la reacción de transesterificación, una molécula de un triglicérido reacciona con tres moléculas de metanol o etanol para dar tres moléculas de monoésteres y una de glicerina. Entonces, el procedimiento es el que sigue: se mezcla el aceite con metanol y en presencia de un catalizador (comúnmente KOH o NaOH) se produce la reacción de transesterificación. De allí se obtiene el biodiesel (metiléster de ácidos grasos).

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Catalizador

Aceite

Alcohol

Glicerol

Biodiesel

Transesterificación

A simple vista el proceso parece muy sencillo. Pero como en todo, hay que tener muchos cuidados para que el producto que se obtiene sea el adecuado y el proceso económicamente rentable. Para asegurar que el aceite reaccione lo más completamente posible se trabaja con exceso de alcohol. Esto lleva a que las relaciones utilizadas sean de 6:1 a 9:1. Esto es, nueve partes de aceite por una de alcohol. Debido a estas proporciones el precio del biodiesel se verá mayormente afectado por el precio del aceite utilizado. Además, se debe tener en cuenta que el producto de la transesterificación debe ser lavado para eliminar el catalizador presente (alrededor del 1% del aceite a tratar), por lo que se tiene un insumo extra de agua que luego deberá ser tratada para su posterior deposición. En determinadas condiciones y habiendo usado KOH como catalizador, esta agua puede ser utilizada en pequeñas dosis como fertilizante por no ser tan perjudicial para el suelo. También se debe tener en cuenta la recuperación del exceso de metanol que se irá con el glicerol para su posterior recirculación al transesterificador y el secado y refinamiento del glicerol para obtener un producto de mayor valor comercial.

La pureza de las materias primas utilizadas y la eficiencia del proceso de transesterificación determinarán qué otras operaciones deben realizarse a los productos de dicha reacción para 3

obtener biodiesel que cumpla con las normas vigentes de calidad, que en Argentina están dadas por la norma IRAM 6515. Entre estas operaciones se pueden encontrar la neutralización del pH por medio del agregado de un ácido (índice de acidez máximo de 0,5 mg KOH/g) y la separación de los glicéridos que no reaccionaron completamente (la norma exige un máximo de 0,8% p/p de monoglicéridos, 0,2% p/p de diglicéridos y 0,2% p/p de triglicéridos).

Por otra parte, la norma establece que el índice de Yodo máximo (sirve para determinar el grado de instauración de las cadenas de carbonos que forman el biodiesel) debe ser de 150. Normas de calidad en la Unión Europea establecen el límite en 120 (este límite está actualmente en revisión). El biodiesel obtenido con aceite de soja suele dar valores de índice de Yodo entre 120 y 150, mientras que biodiesel obtenido de otros aceites, como el de colza, da valores menores a 120. De esta manera, si el objetivo es exportar el biodiesel fabricado, también hay que tener en cuenta estos factores.

El menor costo, en comparación con los alcoholes (ej. etanol y butanol), de la conversión de los aceites vegetales es la mayor ventaja que tiene el biodiesel. Por un lado la conversión del aceite vegetal a biodiesel es cercana a la unidad (1 litro de aceite vegetal equivale a un litro de biodiesel) y por otro lado se estima que se requiere una unidad energética por cada 2.5 unidades en el producto final. Sin embargo, la producción de energía a partir de este recurso es muy limitada y sólo pude representar un porcentaje muy bajo de las necesidades energéticas globales.

En Canadá, la canola, con un porcentaje oleico cercano al 46%, produce cerca de 1500 litros de aceite por hectárea y este cultivo ocupa cerca de 4,5 millones de hectáreas en ese país. Alemania, que concentra cerca del 70% de la producción de biodiesel en la UE, ha impulsado la utilización de este cultivo eliminando los impuestos para la producción de biodiesel e introduciendo fuertes subsidios, y como resultado la producción de biodiesel a partir de canola en el 2005 fue de 1890 millones de litros.

En Argentina este cultivo ocupa 20,000 ha mayormente ubicadas en el SE de la provincia de Buenos Aires, se estima que la superficie se incrementará notablemente a partir de la campaña 2008, llegando a 100.000 has cuando la disponibilidad de semilla lo permita. Su

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destino principal será la exportación, no sólo para producir biodiesel sino también como aceite comestible, en especial aquellas variedades con alto contenido de ácido oleico en su composición. Si bien otros cultivos como el girasol y la soja se utilizan para la producción de biodiesel, el potencial de reemplazar un porcentaje substancial de la demanda energética es bajo y, al menos en Argentina, diversos estudios sugieren que la producción de biodiesel a partir de soja está sustentada por los diferentes valores de las retenciones a la exportación de aceite y del biocombustible. La industria del biodiesel en Argentina, a valores de marzo de 2008, tiene una rentabilidad acotada y un futuro incierto, el precio internacional del litro de aceite de soja y girasol es superior al precio internacional del litro de gasoil, el costo de producción de biodiesel es superior al precio de venta interno del gasoil, y el gobierno acaba de elevar los derechos de exportación de biodiesel de 5 a 20% y establecer derechos móviles para los aceites de soja y girasol. El precio internacional de los aceites ha aumentado notablemente en los últimos años, por un lado por el aumento del consumo de alimentos más sofisticados en países emergentes y por otro lado por la menor oferta mundial de aceite de palma, ya que el 25% de su producción en Asia pacífico se destina a la producción de biodiesel. Esto hace que la rentabilidad de la producción de biodiesel actualmente dependa de subsidios estatales. Es por ello que se está investigando y desarrollando la producción de cultivos adaptados a zonas marginales que produzcan aceites no

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