Biodiésel: Propiedades, Producción y Aplicaciones Energéticas

Tipos de Catálisis en la Producción de Biodiésel

• Catálisis Homogénea Básica:
  • Reactivos: NaOH, KOH.
  • Condiciones de operación: Más suaves.
  • Limitación: No apta para biomasa con alto contenido de Ácidos Grasos Libres (FFA).
• Catálisis Homogénea Ácida:
  • Reactivos: H₂SO₄, HCl, H₃PO₄.
  • Condiciones de operación: Requiere condiciones severas.
• Catálisis Heterogénea:
  • Condiciones de operación: Más suaves.
  • Desventaja: Requiere una purificación más compleja.
• Catálisis Enzimática:
  • Ventaja: Más activa.
  • Desventaja: La reutilización es difícil.

Especificaciones de Calidad del Biodiésel (FAME)

Para asegurar la calidad y el rendimiento del biodiésel (Ésteres Metílicos de Ácidos Grasos - FAME), se deben cumplir las siguientes especificaciones:

• Contenido en FAME: Mínimo 96,5%
• Punto de Inflamación: Mínimo 101°C
• Contenido en Azufre: Máximo 10 mg/kg
• Residuo Carbonoso: Máximo 0,3%
• Contenido en Cenizas Sulfatadas: Máximo 0,02%
• Contenido en Agua: Máximo 500 mg/kg
• Contaminación Total: Máximo 24 mg/kg
• Corrosión Tira de Cobre: Clase 1
• Índice de Acidez: Máximo 0,5 mg KOH/g
• Contenido de Metanol: Máximo 0,2%
• Contenido de Monoglicéridos: Máximo 0,8%
• Contenido de Diglicéridos: Máximo 0,2%
• Contenido de Triglicéridos: Máximo 0,2%
• Glicerol Libre: Máximo 0,02%
• Glicerol Total: Máximo 0,25%
• Metales Grupo I (Na+K): Máximo 5 mg/kg
• Metales Grupo II (Ca+Mg): Máximo 5 mg/kg
• Contenido de Fósforo: Máximo 4 mg/kg

Requisitos de la Materia Prima para Biodiésel

Las propiedades clave de la materia prima para la producción de biodiésel incluyen:

• Densidad (ρ) a 15°C: Mínimo 860 kg/m³, Máximo 900 kg/m³
• Viscosidad Cinemática (μ) a 40°C: Mínimo 3,5 mm²/s, Máximo 5 mm²/s
• Número de Cetano: Mínimo 51
• Estabilidad a la Oxidación: Mínimo 6 horas
• Índice de Yodo: Máximo 120
• Éster Metílico de Ácido Linolénico: Máximo 12
• Ésteres Metílicos Poliinsaturados: Máximo 1

Ventajas del Biodiésel (BD)

• Número de Cetano (NC): Mide la capacidad de un combustible para autoinflamarse. Un mayor NC se asocia con cadenas de éster más largas y saturadas, lo que representa una ventaja principal frente al gasóleo en términos de ignición.
• Punto de Inflamación: El biodiésel es menos volátil que el gasóleo, lo que resulta en un punto de inflamación superior. Esto reduce significativamente los riesgos de incendio durante el almacenamiento y transporte.
• Contenido de Azufre: El biodiésel tiene un contenido de azufre casi nulo, a menos que provenga de aceites usados con impurezas. Esto contribuye a una menor emisión de SOx.
• Lubricidad: Ofrece una lubricidad muy superior al gasóleo. Una mejor lubricidad reduce el desgaste del motor y del sistema de inyección. La composición y pureza del biodiésel influyen directamente en esta propiedad.

Desventajas del Biodiésel (BD)

• Degradabilidad y Estabilidad: El biodiésel tiende a absorber humedad (higroscopicidad), lo que aumenta la posibilidad de hidrólisis y degradación. El oxígeno ataca los enlaces dobles, formando compuestos indeseables.
• Obstrucción de Filtros: Debido a su elevado punto de congelación, el biodiésel puede solidificarse en climas fríos, causando problemas. Una purificación deficiente afecta la presencia de glicéridos, catalizadores y otros residuos, que pueden formar jabones y obstruir los filtros.
• Poder Calorífico (PC): El Poder Calorífico Inferior del Biodiésel (PCI BD) es menor que el del gasóleo (PCI GO). Esto es importante para la compra en volumen, ya que el PCI BD es aproximadamente un 13-14% menor en base másica (% m/m) y un 7-8% menor en base volumétrica (% v/v), lo que implica un mayor consumo de BD para obtener la misma energía.
• Dilución del Aceite Lubricante: La menor volatilidad del biodiésel hace que no se evapore fácilmente. Puede mojar las paredes del cilindro y diluirse con el aceite lubricante, especialmente en motores fríos, a carga parcial o con inyección tardía.
• Incompatibilidad con Ciertos Materiales: El biodiésel puede ablandar la goma natural y butílica. Además, su degradación puede generar compuestos agresivos que atacan tanto a metales como a no metales.