Biomasa (Biodiesel) (página 2)

MARCO TEÓRICO

¿Qué son las energías renovables?

Bajo la denominación de energías renovables, alternativas o blandas, se engloban una serie de fuentes energéticas que a veces no son nuevas, como la leña o las centrales hidroeléctricas, ni renovables en sentido estricto (geotermia), y que no siempre se utilizan de forma blanda o descentralizada, y su impacto ambiental puede llegar a ser importante, como los embalses para usos hidroeléctricos o los monocultivos de biocombustibles. Actualmente suministran un 20% del consumo mundial (las estadísticas no suelen reflejar su peso real), siendo su potencial enorme, aunque dificultades de todo orden han retrasado su desarrollo en el pasado.

Con la excepción de la geotermia, la totalidad de las energías renovables derivan directa o indirectamente de la energía solar. Directamente en el caso de la luz y el calor producidos por la radiación solar, e indirectamente en el caso de las energías eólica, hidráulica, mareas, olas y biomasa, entre otras. Las energías renovables, a lo largo de la historia y hasta bien entrado el siglo XIX, han cubierto la práctica totalidad de las necesidades energéticas del hombre.

Sólo en los últimos cien años han sido superadas, primero por el empleo del carbón, y a partir de 1950 por el petróleo y en menor medida por el gas natural. La energía nuclear, con 441 centrales nucleares en 2003, con una potencia instalada de 360 GW, cubre una parte insignificante del consumo mundial, y a pesar de algunas previsiones optimistas, su papel será siempre marginal.

Biomasa

La utilización de la biomasa es tan antigua como el descubrimiento y el empleo del fuego para calentarse y preparar alimentos, utilizando la leña. Aún hoy, la biomasa es la principal fuente de energía para usos domésticos empleada por más de 2.000 millones de personas en el Tercer Mundo.

Los empleos actuales son la combustión directa de la leña y los residuos agrícolas y la producción de alcohol como combustible para los automóviles en Brasil. Los recursos potenciales son ingentes, superando los 120.000 millones de toneladas anuales, recursos que en sus dos terceras partes corresponden a la producción de los bosques. ¿Es la biomasa una energía alternativa? A lo largo y ancho del planeta el consumo de leña está ocasionando una deforestación galopante. En el caso del Brasil se ha criticado el empleo de gran cantidad de tierras fértiles para producir alcohol que sustituya a la gasolina en los automóviles, cuando la mitad de la población de aquel país está su producción de biocombustibles, dadas sus repercusiones sobre la diversidad biológica, los suelos y el ciclo hidrológico. A más largo plazo, el hidrógeno es una solución más sostenible que el etanol y el metanol.

La formación de biomasa a partir de la energía solar se lleva a cabo por el proceso denominado fotosíntesis vegetal que a su vez es desencadenante de la cadena biológica. Mediante la fotosíntesis las plantas que contienen clorofila, transforman el dióxido de carbono y el agua de productos minerales sin valor energético, en materiales orgánicos con alto contenido energético y a su vez sirven de alimento a otros seres vivos. La biomasa mediante estos procesos almacena a corto plazo la energía solar en forma de carbono. La energía almacenada en el proceso fotosintético puede ser posteriormente transformada en energía térmica, eléctrica o carburantes de origen vegetal, liberando de nuevo el dióxido de carbono almacenado.

El biodiesel es un biocombustible sintético líquido que se obtiene a partir de lípidos naturales como aceites vegetales o grasas animales, nuevos o usados, mediante procesos industriales de esterificación y transesterificación, y que se aplica en la preparación de sustitutos totales o parciales del petrodiesel o gasóleo obtenido del petróleo.

El biodiesel 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 sólo biodiesel, u otras notaciones como B5, B15, B30 o B50, donde la numeración indica el porcentaje por volumen de biodiesel en la mezcla.

El aceite vegetal, cuyas propiedades para la impulsión de motores se conocen desde la invención del motor diesel gracias a los trabajos de Rudolf Diesel, ya se destinaba a la combustión en motores de ciclo diesel convencionales o adaptados. A principios del siglo XXI, en el contexto de búsqueda de nuevas fuentes de energía y la creciente preocupación por el calentamiento global del planeta, se impulsó su desarrollo para su utilización en automóviles como combustible alternativo a los derivados del petróleo.

El biodiesel descompone el caucho natural, por lo que es necesario sustituir éste por elastómeros sintéticos en caso de utilizar mezclas de combustible con alto contenido de biodiesel.

Se ha propuesto en los últimos tiempos denominarlo agro diesel ya que el prefijo «bio-» a menudo es asociado erróneamente con algo ecológico y respetuoso con el medio ambiente. Sin embargo, algunas marcas de productos del petróleo ya denominan agro diesel al gasóleo agrícola o gasóleo B, empleado en maquinaria agrícola.

METODOLOGÍA

Para la elaboración del presente experimento he considerado utilizar los siguientes métodos que me sirva de guía para la recopilación y procesamiento de la información.

CIENTIFICO.- Este método constituye la explicación acerca de la realidad por medio de procedimientos o métodos basados en la lógica que me permitirá establecer leyes generales y explicaciones particulares de su objeto en el experimento.

DEDUCTIVO.- Mediante la aplicación de este método realicé el estudio, análisis y evaluación del estudio general de los biocombustibles, con la finalidad de llegar a conclusiones particulares respecto a la eficiencia en reciclaje.

INDUCTIVO.- Este método facilitó el estudio de los diferentes componentes de la biocombustibles, para obtener una visión global, lo que permitió aplicar los conocimientos básicos y aprendidos para el presente experimento.

MÉTODO EXPERIMENTAL.- En si, este método es el fundamental, porque el presente objeto de investigación comprende la realización de un trabajo basado en la producción de energías renovables mediante la recreación de un experimento de reacciones y resultados.

RESULTADOS ESPERADOS

El proceso de experimentación tendrá un resultado el mismo que será el siguiente:

Se pretende que a través del proceso base-base obtener un biodiesel, para ello se establecerá la proporción adecuada de catalizador-metanol y la temperatura apta para que el aceite este libre de agua, luego de ello aprovechar al máximo las sustancias obtenidas (biodiesel, glicerina); por separado el biodiesel pasará la prueba de funcionamiento en un motor de motocicleta o generará energía (combustión); la glicerina se puede utilizar en la utilización de productos cosméticos e industriales.

CRONOGRAMA

PRESUPUESTO

En el trabajo se originaron gastos detallados a continuación:

BIBLIOGRAFÍA

Internet

www.idae.es

www.appa.es

www.bpsolar.com

Revistas

Era Solar, edición mar-2005, pág.19-25

Tecnoambiente, edición 2007, pág. 18-21

Artículo Científico

Titulo: Creación de energía a través de un biocombustible (biodiesel) a partir de elementos reciclados.

Por: Kevin Ríos

Universidad Politécnica Salesiana

Resumen: El biodiesel se obtiene mediante la transesterificación de los triglicéridos con un alcohol de cadena corta, en presencia de un catalizador, obteniendo biodiesel y glicerina en dos fases líquidas separadas. Los aceites más utilizados en la producción de biodiesel son los de soja, colza, girasol y palma, aunque existen alternativas como los aceites de fritura reciclados, las grasas animales y algunos cultivos no convencionales.

En este trabajo se utilizó aceite común de cocina usado calentado a una temperatura de 55( C. para que sea lo más puro posible, Soda Caústica proporción 0,35% y metanol al 2%, partiendo que con la unión del aceite formen el 100%, siendo estas las condiciones optimas conseguidas mediante el proceso ensayo-error.

Finalmente se obtuvo 800ml de biodiesel y 200ml de glicerina, con un litro aproximadamente de biodiesel se prendió una motocicleta con un motor de combustión de 350 rpm.

Introducción: En el mundo se presentan varios y diferentes problemas en los cuales podemos trabajar; es así como la falta de energía actualmente es un ente latente el mismo que es estudiado en diferentes partes del globo.

Las energías renovables son fuentes o alternativas a otras energías tradicionales, que producirían un impacto ambiental mínimo, Las energías renovables comprenden: la energía solar, la hidroeléctrica, la eólica, la geotérmica, la hidráulica y la procedente de la biomasa (se genera a partir del tratamiento de la materia orgánica).

La contaminación producida por la quema de combustibles fósiles, ha llevado a mover a las masas a la creación de biocombustibles alternativos.

Que mejor utilizar los desechos producidos por el hombre, siendo este un proyecto enfocado en la utilización de estos para crear un biodiesel funcional y menos contaminante.

Un procedimiento de esta magnitud requiere la experimentación en un laboratorio de las sustancias reaccionantes; la mayoría de personas comunes es novata en el asunto químico, siendo este un ligero inconveniente, en realidad es bastante sencillo por lo tanto con los conocimientos aprendidos será de fácil realización.

Uno de los percances es el alto grado de reacción y toxicidad que existe entre las sustancias, que conllevarían a accidentes si no se usa la precaución necesaria; errores en la medición varían los resultados esperados, esto dentro del área problemática del trabajo.

Materiales y métodos:

Los materiales fueron los siguientes:

• 1litro de aceite común de cocina usado.

• 200 ml de metanol.

• 3,5 gramos de soda caústica (hidróxido de sodio).

• Matraz de boca ancha de 1500 ml de capacidad.

• Matraz de cuello estrecho de 500 ml de capacidad.

• Recipiente con válvula cerrado de 2000 ml de capacidad.

• Balanza de alto grado de precisión.

• Mechero de Bunsen.

• Calentador de temperatura constante.

• Termómetro

• Varillas de vidrio.

• Cernidores.

• Válvulas y mangueras

En el matraz de boca ancha se coloca el aceite usado el cual se pasa por un cernidor para no dejar pasar las impurezas o restos de comida, se calienta a 55( C a fuego directo con el mechero de Bunsen, por un período constante de 15 minutos o hasta que no presente burbujas, obteniendo así, dependiendo del tiempo de uso del aceite una ligera capa de agua en el fondo, se cola y se tiene un aceite puro de del 98% en peso.

En el recipiente más pequeño de cuello estrecho se mezcla el metanol al 2% de concentración con la soda caústica al 0,35%, evitando las salpicaduras por la reacción

En el recipiente cerrado se mezcla el aceite y la solución metanol-soda caústica (metóxido de sodio), inmediatamente inicia la separación de la reacción formando dos productos: glicerina en el fondo del cubo y biodiesel flotando sobre la glicerina. Se sigue revolviendo durante una hora a temperatura constante de 40-50 (C y se deja reposar toda la noche.

Al día siguiente se observa en el cubo 1 litros de biodiesel, quedando en el fondo 200 ml de glicerina.

Se abre la válvula y se deja salir toda la glicerina, quedando el biodiesel en el recipiente, se coloca en el motor y se comprueba su eficacia.

Resultados obtenidos:

Por el método ensayo-error y el proceso de experimentación, el litro de aceite calentado a 55(C combinado con la solución de metóxido de sodio en sus respectivas concentraciones (200ml de metanol; 3,5 gramos de NaOH) se obtuvo 1litro de biodiesel y 200 ml de glicerina pura. El objeto buscado (biodiesel) se utilizó en una moto de motor de combustión de 350 rpm, funcionando la misma con normalidad pero con menos emisión de CO2.

Bibliografía:

Revistas

Biodiesel growing a new energy economy, Editorial Chelsea Green, 2005.

Internet

www.erec-renewables.org/default.htm

http://www.etseq.urv.es/DEQ/Doctorat/index/home/news/thesis_defense/abstract_jorgelino_esp.pdf

http://www.eco2site.com/informes/biodiesel-m.asp

http://es.wikipedia.org/wiki/Biodi%C3%A9sel

http://www.ups.edu.ec/ingenius/edicionn2/estudio_aplicac_biodiesel2.pdf

http://www.rte.espol.edu.ec/archivos/Revista_2008/10-300Final.pdf

Autor:

Kevin Ríos