Producción de biodiesel a partir de las grasas extraídas de la borra de café mediante un proceso en dos etapas: esterificación con H3PO4 y transesterificación con KOH

Autores/as

  • Andrés Camejo Universidad Rafael Urdaneta
  • Elsy Arenas Universidad del Zulia
  • John Sánchez Universidad del Zulia
  • Zulay Mármol Universidad del Zulia
  • Cintia Chandler Universidad del Zulia
  • Cateryna Aiello Mazzarri Universidad del Zulia

Palabras clave:

Borra de café, biodiesel, esterificación, transesterificación, H3 PO4 .

Resumen

Se estudió la producción de biodiesel a partir de las grasas extraídas de la borra del café, empleando un proceso en dos etapas. Primero, las grasas se sometieron a un proceso de esterificación para estudiar el efecto de la relación molar grasa/metanol, la concentración de catalizador (H3PO4) y el tiempo de reacción sobre la conversión de los ácidos grasos libres (AGL) en ésteres metílicos. Se encontró que una doble esterificación en serie a 60°C y 100 rpm, a las mejores condiciones, relación molar grasa/metanol de 1:15, concentración de H3PO4 de 2,5% durante 120 minutos, redujo la acidez de 30,72 hasta 1,99%, con una conversión de 93,55%. Luego,las grasas esterificadas se sometieron a un proceso de transesterificación catalizada con KOH en presencia de metanol a 60°C, separando la mezcla por decantación y purificando el biodiesel obtenido mediante lavados con agua acidulada. El biodiesel resultó ser una mezcla de los esteres metílicos de los ácidos linoleico (48,40%), palmítico (36,21%), esteárico (8,69%) y oleico (6,69%), con una concentración total de 112,924 ± 7,768 g/L. Las propiedades del biodiesel obtenido cumplen con los requerimientos de las Normas ASTM D-6751 y EN 14214 en cuanto a densidad y punto de inflamación. Sin embargo, el índice de acidez y la viscosidad resultaron mayores, limitando el uso del biodiesel producido directamente en motores diésel, pudiendo mezclarse con diésel comercial de petróleo para ajustar estos valores

 

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Referencias

Sinha, S., Agarwal, A. K., y Garg, S., Biodiesel development from rice bran oil: Transesterification process optimization and fuel characterization. Energy conversion and management, Vol. 49, N°5, (2008), 1248-1257.

Diya’uddeen, B. H., Aziz, A. A., Daud, W. M. A. W., & Chakrabarti, M. H. Performance evaluation of biodiesel from used domestic waste oils: a review. Process Safety and Environmental Protection, 90(3), (2012), 164-179.

Ortiz Laurel, H.., Kippling, D. R., & Schümann, U. (2012). Potencial para el uso directo de los aceites vegetales en los motores de combustión. Revista mexicana de ciencias agrícolas, (4), 650-658.

Rojas G., Girón T., Torres A., Variables de operación en el proceso de transesterificación de aceites vegetales: una revisión-catálisis química. Revista Ingeniería e Investigación, 29:17-22.

Keera, S. T., El Sabagh, S. M., & Taman, A. R. (2011). Transesterification of vegetable oil to biodiesel fuel using alkaline catalyst. Fuel, 90(1), 42-47.

Tokimoto, T., Kawasaki, N., Nakamura, T., Akutagawa, J., & Tanada, S. (2005). Removal of lead ions in drinking water by coffee grounds as vegetable biomass. Journal of Colloid and interface Science, 281(1), 56-61.

Zuorro, A., y Lavecchia, R. (2012). Spent coffee grounds as a valuable source of phenolic compounds and bioenergy. Journal of Cleaner Production, 34, 49-56.

Kondamudi, N., Mohapatra, S. K., & Misra, M. (2008). Spent coffee grounds as a versatile source of green energy. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 56(24), 11757-11760.

Cruz, R., Cardoso, M. M., Fernandes, L., Oliveira, M., Mendes, E., Baptista, P. y Casal, S. (2012). Espresso coffee residues: a valuable source of unextracted compounds. Journal of agricultural and food chemistry, 60(32), 7777-7784.

Urribarrí, A., Zabala, A., Sánchez, J., Arenas, E., Chandler, C., Rincón, M., y Aiello Mazzarri, C. (2015). Evaluación del potencial de la borra de café como materia prima para la producción de biodiesel. Multiciencias, 14(2):129-139

Karmakar, A., Karmakar, S., & Mukherjee, S. (2010). Properties of various plants and animals feedstocks for biodiesel production. Bioresource technology, 101(19), 7201-7210.

Demirbas, A. (2009). Biodiesel from waste cooking oil via base-catalytic and supercritical methanol transesterification. Energy Conversion and Management, 50(4), 923-927.

Schuchardt, U., Sercheli, R., & Vargas, R. M. (1998). Transesterification of vegetable oils: a review. Journal of the Brazilian Chemical Society, 9(3), 199-210.

Meher, L.C., Vidya Sagar, V., Naik, S.N. (2006). Technical aspects of biodiesel production by transesterification—a review. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 10: 248-268.

ASTM D482-13, Standard Test Method for Ash from Petroleum Products, ASTM International, West Conshohocken, PA, (2013), www.astm.org

ASTM D664-11ae1, Standard Test Method for Acid Number of Petroleum Products by Potentiometric Titration, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2011, www.astm.org

ASTM D445. Standard Test Method for Kinematic Viscosity of Transparent and Opaque Liquids (and the Calculation of Dynamic Viscosity) ASTM International, West Conshohocken, PA, (2015), www.astm.org

ASTM D1298-12b, Standard Test Method for Density, Relative Density, or API Gravity of Crude Petroleum and Liquid Petroleum Products by Hydrometer Method, ASTM International, West Conshohocken, PA, (2012), www.astm.org

Patil, P. D., & Deng, S. Optimization of biodiesel production from edible and non-edible vegetable oils. Fuel, 88(7), (2009), 1302-1306.

Singh, S. P., & Singh, D. (2010). Biodiesel production through the use of different sources and characterization of oils and their esters as the substitute of diesel: a review. Renewable and Sustainable Energy Reviews,14(1), 200-216.

ASTM D93-16a, Standard Test Methods for Flash Point by Pensky-Martens Closed Cup Tester, ASTM International, West Conshohocken, PA, (2016), www.astm.org

Zabala, Albert. Producción de biodiesel de residuos de café utilizando diferentes catalizadores. Trabajo de grado. Programa de Maestría en Ingeniería Química. Facultad de Ingeniería. Universidad del Zulia. Venezuela. (2012) 71p.

Canakci, M., & Van Gerpen, J. (2001). Biodiesel production from oils and fats with high free fatty acids. Transactions of the ASAE, 44(6), 1429.

Oliveira, L. S., Franca, A. S., Mendonça, J. C., & Barros-Júnior, M. C. (2006). Proximate composition and fatty acids profile of green and roasted defective coffee beans. LWT-Food Science and Technology, 39(3), 235-239.

Bautista L. F., Vicente G., Rodríguez R., and Pacheco M. (2009) Optimization of FAME production from waste cooking oil. Biomass and Bioenergy, 33: 862 – 872.

Al-Hamamre, Z., Foerster, S., Hartmann, F., Kröger, M., & Kaltschmitt, M. (2012). Oil extracted from spent coffee grounds as a renewable source for fatty acid methyl ester manufacturing. Fuel, 96, 70-76.

Tomasevic V., Marinkovic, S., (2002) “Methanolysis of used frying oil”. Fuel Process Technol.,81:1–6.

Wang Y., Ou S., Liu T., Zhang Z., (2007) “Preparation of biodiesel from waste cooking oil via two step catalyzed process”. Energy and Management, 48: 184-188.

Vilas, Sh.G., Raheman, H. (2005). Biodiesel production from mahua (Madhuca indica) oil having high free fatty acids. Biomass and Bioenergy. 28: 601 – 605.

Arteaga, H. Siche, R., Pagador, S., Cáceres, H., (2010).Efecto de la temperatura y tiempo de transesterificación en el rendimiento y poder calórico de biodiesel a partir de grasa refinada de pollo. Revista Scientia Agropecuaria, 1, 37-45.

Martínez Ávila, O. M., Sánchez Castellanos, F. J., & Suárez Palacios, O. Y. (2007). Producción de ésteres etílicos a partir de aceite de palma RBD. Ingeniería e Investigación; Vol. 27, N°2 (2007); 34-43

Yordanov, D. I., Tsonev, Z. B., Palichev, T. V., & Mustafa, Z. A., A new approach for production of coffee oil from waste coffee residue as a feedstock for biodiesel. Petroleum & Coal, Vol. 55, N° 2, (2013), 74-81.

Lafont, J. J., Páez, M. S., & Torres, Y. C., Análisis químico de mezclas biodiesel de aceite de cocina usado y diesel por espectroscopia infrarroja. Información tecnológica, Vol. 22, N°4, (2011), 35-42.

Ortiz Tapia, M. del C., García Alamilla, P., Lagunes Gálvez, L. M., Arregoitia Quezada, M. I., García Alamilla, R., & León Chávez, M. A., Obtención de biodiesel a partir de aceite crudo de palma (Elaeis guineensis Jacq.). Aplicación del método de ruta ascendente. Acta Universitaria, Vol. 26, N°5, (2016), 3-10.

Silverstein, R. M., Webster, F. X., Kiemle, D. J., & Bryce, D. L., Spectrometric identification of organic compounds. John Wiley & Sons. (2014).

Meena Devi, R., Subadevi, R., Paul Raj, S., & Sivakumar, M., Comparative Studies on Biodiesel from Rubber Seed Oil Using Homogeneous and Heterogeneous Catalysts. International Journal of Green Energy, 12(12), (2015), 1215-1221.

Anguebes, F.; Rangel, M.; Castelan, M.; Guerrero, A.; Cervantes, J. M.; Aguilar, M. & Herrera, W. A., Evaluación de la transesterificación del aceite de canola. Biocombustibles, 498, (2011), 238-242.

EN 14214 Automotive fuels–Fatty acid methyl esters (FAME) for diesel engines–Requirements and test methods. Standard, Biodiesel. European Standard Organization (2003).

ASTM D6751-15ce1, (2015) Standard Specification for Biodiesel Fuel Blend Stock (B100) for Middle Distillate Fuels, ASTM International, West Conshohocken, PA, www.astm.org

Mustafa, T., Soomro, S. A., Najam, M. N., Amin, M., & Ahmad, I. (2016). Production of Biodiesel through Catalytic Transesterification of Jatropha Oil. Journal of Applied and Emerging Sciences, 6(1), pp9-13.

Hoekman, S. K., Broch, A., Robbins, C., Ceniceros, E., & Natarajan, M. (2012). Review of biodiesel composition, properties, and specifications. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 16(1), 143-169.

Sharma, Y. C., Singh, B., & Korstad, J. (2010). Application of an efficient nonconventional heterogeneous catalyst for biodiesel synthesis from Pongamia pinnata oil. Energy & Fuels, 24(5), 3223-3231.

Felizardo, P., Correia, M. J. N., Raposo, I., Mendes, J. F., Berkemeier, R., & Bordado, J. M. (2006). Production of biodiesel from waste frying oils.Waste management, 26(5), 487-494.

Valente, O. S., Pasa, V. M. D., Belchior, C. R. P., & Sodré, J. R. (2011). Physical–chemical properties of waste cooking oil biodiesel and castor oil biodiesel blends. Fuel, 90(4), 1700-1702.

Oliveira, L. S., Franca, A. S., Camargos, R. R., & Ferraz, V. P. (2008). Coffee oil as a potential feedstock for biodiesel production. Bioresource Technology, 99(8), 3244-3250.

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Publicado

2017-07-01

Número

Sección

Artículos de investigación

Cómo citar

Producción de biodiesel a partir de las grasas extraídas de la borra de café mediante un proceso en dos etapas: esterificación con H3PO4 y transesterificación con KOH. (2017). Revista Tecnocientífica URU, 13, 15-27. https://revistas.fondoeditorial.uru.edu/index.php/tecnocientificauru/article/view/camejoarenassanchezmarmolchandlermazzarin13a17

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