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Valorización de co-productos biotecnológicos
Nieto Rayo, Maite
Àrees temàtiques de la UPC::Energies::Recursos energètics renovables::Biocombustibles
Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria química::Biotecnologia
Biodiesel fuels
Oils and fats
Pharmaceutical industry -- Waste disposal
Biodièsels
Olis i greixos
Indústria farmacèutica -- Residus -- Eliminació
La disminución de las reservas de petróleo y los diferentes problemas ambientales
generados por los combustibles fósiles, entre otras causas, ha generado la búsqueda de
nuevas fuentes de energía, entre las que se encuentra el biodiesel.
El biodiesel, al que también se le conoce con las siglas FAME (ésteres metílicos de ácidos
grasos), se produce a través de una reacción de transesterificación, en la cual un aceite o
una grasa reacciona con un alcohol de cadena corta (normalmente metanol o etanol) para
producir los respectivos ésteres y el glicerol como subproducto de la reacción. Para hacer
posible ésta reacción se añade un catalizador.
Actualmente, el biodiesel se produce a partir de diversas materias primas como soja, girasol,
palma y jatropha, entre otras, las cuales son también utilizadas industrialmente para la
extracción y comercialización de aceites comestibles, representando una barrera importante
para la producción de este combustible. Es por esta razón que las investigaciones en el
campo del biodiesel van dirigidas a la búsqueda de nuevas materias primas que produzcan
un combustible eficiente sin afectar la alimentación, y que además sea económicamente
viable. Una alternativa muy estudiada son los aceites de cocina usados en frituras. Éstos
han demostrado ser una fuente económica para la producción de biodiesel debido a la alta
disponibilidad, bajo costo y permitiendo además el reciclaje y reutilización como forma de
energía renovable, ayudando así a disminuir el poder contaminante de estos residuos al no
ser vertidos en fregaderos. Además de los aceites de fritura, se pueden emplear otras
fuentes de material lipídico como grasas animales provenientes de industrias alimentarias u
otras fuentes, o materia prima de muy baja calidad permitiendo revalorizar estos
subproductos.
Existe una amplia variedad de métodos empleados en la obtención de biodiesel en función
del origen de la materia prima y sus características. La técnica más empleada es la
transesterificación alcalina en la cual el catalizador utilizado es el KOH o el NaOH. Los
catalizadores que pueden ser empleados para la reacción de transesterificación son muy
diversos, y se pueden clasificar en catalizadores homogéneos y heterogéneos. Los
catalizadores homogéneos son los más utilizados a nivel industrial y entre ellos se
encuentran los catalizadores ácidos y alcalinos. Actualmente se están estudiando una gran
variedad de catalizadores heterogéneos para mejorar los rendimientos de las reacciones
cuando se emplean materias primas de baja calidad, como las resinas de intercambio o los
catalizadores enzimáticos.
El biodiesel es considerado como el mejor sustituto del diesel y puede ser utilizado puro o en
mezclas biodiesel/diesel, presentando ventajas ambientales, económicas, y técnicas. Entre
las normas más utilizadas que rigen la calidad del biodiesel se encuentran la EN 14214 (Norma europea) y la ASTM D6751 (Biodiesel Standard) donde se establecen valores límite
permitidos para cada parámetro fisicoquímico, que predicen la eficiencia del combustible en
el motor.
Nuestro trabajo consiste en elaborar biodiesel a partir de co-productos biotecnológicos de
origen animal provenientes de la industria farmacéutica. En primer lugar se describe el
proceso de extracción realizado para obtener el material lipídico contenido en las muestras.
Seguidamente se detalla la etapa de análisis, en las que se estudian las diferentes grasas
para determinar algunos de los parámetros más importantes que influyen en la reacción de
transesterificación como el contenido de agua en la muestra, el índice de acidez, el perfil de
ácidos grasos de las muestras, etc. Se ha realizado el estudio de la reacción de
transesterificación. Las grasas que contenían menor cantidad de ácidos grasos libres se han
transesterificado utilizando catalizadores alcalinos obteniendo rendimientos de
aproximadamente el 80%. En las grasas con un alto contenido en ácidos grasos libres ha
sido necesario realizar un pretratamiento con ácido sulfúrico (permitiendo esterificar los
ácidos grasos libres), seguida de la transesterificación alcalina tradicional. Además se ha
realizado un estudio exploratorio con catalizadores enzimáticos, consiguiendo que la
reacción se llevara a cabo con una enzima lipasa. Finalmente se ha realizado el estudio
económico del proceso completo con las grasas empleadas.
2012-02
Master thesis
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Universitat Politècnica de Catalunya