aprovechamiento de los residuos del cafe
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RESIDUOS DEL
Aprovechamiento de los residuos del café para la obtención de biocombustible y su implementación en vehículos de carga ligera.El objetivo: de esta investigación fue evaluar la producción de biodiesel por transesterificación de las grasas presentes en residuos de café molido.
INTRODUCCION:
Las demandas de energía en el mundo se cubren a través de fuentes
petroquímicas, carbón y gas natural; con la excepción de la energía hidroeléctrica,
eólica, solar y nuclear, todas estas fuentes son no renovables. Debido a la crisis
energética mundial, al aumento de los precios del petróleo, los limitados recursos
de combustibles fósiles y el impacto ambiental generado, muchos países han
comenzado a tomar una serie de medidas conducentes a la búsqueda de recursos
energéticos alternativos, especialmente aquellos que carecen de los recursos
convencionales de combustible.
La producción de biocombustibles, etanol y biodiesel, ha avanzado notablemente
en muchos países y una cantidad importante de países han adoptado leyes para
promover su consumo interno y la exportación.
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El biodiesel es un combustible alternativo al diésel fósil y consiste en una mezcla
de ésteres metílicos de ácidos grasos de cadena larga (FAME) derivados de
fuentes renovables, que presenten rentabilidad y que no compitan con la
producción de alimentos, tales como aceites vegetales o grasas animales. Los
aceites vegetales suelen contener ácidos grasos libres, fosfolípidos, esteroles,
agua, odorantes y otras impurezas, por lo que no se pueden utilizar como
combustible directamente. Para superar estos problemas, el aceite requiere una
modificación química, principalmente por transesterificación, pirolisis y
emulsificación. La transesterificación es la clave de todo el proceso que busca
producir un biodiesel más limpio y ambientalmente seguro de aceites vegetales.
La transesterificación o alcohólisis es una reacción reversible que convierte los
triglicéridos en una mezcla de FAME y glicerol, en presencia de un catalizador. Se
pueden utilizar catalizadores ácidos como el ácido sulfúrico, ácido sulfúrico, ácido
fosfórico y ácido clorhídrico, ácidos de Lewis o catalizadores básicos, tales como
los hidróxidos de metal, alcóxidos de metales, los óxidos alcalinotérreos o
hidrotalcitas, entre otros. El costo de producción de biodiesel se deriva
principalmente de dos componentes, el costo de las materias primas (grasas y
aceites) y el costo de procesamiento. El costo de la materia prima representa un
60% a 75% del costo total del biodiesel. Aunque podría haber disponibilidad en
grandes cantidades de aceites y grasas de bajo costo, su principal problema es
que a menudo contienen grandes cantidades de ácidos grasos libres que son
difíciles de convertir en biodiesel a través de transesterificación.
Otra alternativa dentro de este rubro, es la utilización de los residuos del café
molido y colado, es decir el residuo que se genera luego de la preparación de la
bebida, comúnmente llamado borra o bagazo de café, los cuales contienen una
moderada cantidad de grasas que puede estar entre el 12-18%. Normalmente este
residuo se acumula en los establecimientos dedicados al ramo sin posteriores
usos y se dispone como cualquier desecho o residuo orgánico en la basura o
desechos sólidos municipales. Dado que la grasa contenida en la borra o bagazo
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de café, no compite con la presente en las fuentes de alimentos, tiene un gran
potencial para la producción del biodiesel.
ANTECEDENTES:
El uso de aceites vegetales como combustibles alternativos data desde
aproximadamente 100 años, cuando el inventor del motor diésel Rudolph Diesel,
utilizó el aceite de maní en su 25 motor de encendido por compresión,
comentando que: "El uso de aceites vegetales
como combustibles de motor puede parecer
insignificante hoy, pero estos aceites pueden
convertirse con el tiempo en productos tan
importantes como el petróleo o el carbón.
transesterificación es la clave de todo paso
importante para producir el combustible más
limpio y ambientalmente seguro de aceites
vegetales
El proceso de transesterificación se ve afectado por diversos factores
dependiendo de las condiciones de reacción utilizadas. Reportaron que las
variables que afectan la reacción de transesterificación son:
- Contenido de ácidos grasos libres y humedad.
- Tipos de catalizadores y su concentración.
- Relación molar alcohol/aceite y tipo de alcohol.
- Tiempo de reacción y temperatura.
- Velocidad de agitación.
- Uso de solventes orgánicos.
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La temperatura influye claramente en la reacción y en el rendimiento del producto
(biodiesel). A mayor temperatura de la reacción puede disminuir la viscosidad de
los aceites, resultando en un aumento de velocidad de reacción y en la reducción
del tiempo de reacción. Sin embargo, se ha reportado que cuando se aumenta la
temperatura de reacción más allá del nivel óptimo, el rendimiento del producto
disminuye debido a que una mayor temperatura de reacción acelera la reacción
de saponificación de los triglicéridos. La temperatura de la reacción debe ser
menor que el punto de ebullición del alcohol con el fin de asegurar que el alcohol
no se escape por vaporización. Dependiendo del aceite usado, los rangos de
temperatura óptima de 50ºC a 60ºC.
La agitación inicial es muy importante para la reacción de transesterificación ya
que los aceites o grasas son inmiscibles en la solución catalizador/metanol. Una
vez que las dos fases se mezclan y se inicia la reacción, la agitación ya no es
necesaria.
Tanto el biodiesel y el glicerol están contaminados con el catalizador, el alcohol y
el aceite que no reaccionaron durante la etapa de transesterificación. El jabón que
se genere durante el proceso también contamina la fase de biodiesel y el glicerol.
Aunque la fase de glicerol tiende a contener un mayor porcentaje de
contaminantes que el biodiesel, en este también está presente una cantidad
significativa de contaminantes Por lo tanto, el biodiesel crudo necesita ser
purificado antes de su uso. El propósito principal de la purificación es eliminar los
restos de catalizador, jabones, sales, restos de
alcohol, y el glicerol libre del biodiesel crudo. Por
lo general, los tres enfoques principales que se
adoptan para purificar biodiesel son, lavado con
agua, lavado en seco y la extracción por
membrana. Normalmente, el biodiesel crudo
entra en una etapa de neutralización y luego
pasa a través de un separador del alcohol antes
de la etapa de lavado. En algunos casos, se
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añade ácido al biodiesel crudo para neutralizar el catalizador remanente y para
dividir cualquier jabón.
Como combustible comercial, el biodiesel terminado debe ser analizado para
asegurar que cumpla con los estándares internacionales. Se han establecido unas
pocas especificaciones, pero las normas ASTM D 6751 y EN 14214 son los
estándares de mayor uso. Algunas propiedades de la norma, como el número de
cetano o la densidad, pueden reflejar las propiedades de los compuestos químicos
que forman el biodiesel, y otras propiedades proporcionan indicaciones de la
calidad del proceso de producción. En general, las normas de biodiesel identifican
los parámetros que el biodiesel puro debe cumplir antes de ser utilizado como
combustible puro o ser mezclado con combustibles destilados.
El biodiesel posee mejores propiedades que las de los combustibles
convencionales del petróleo, tales como renovable, biodegradable, no tóxico y
esencialmente libre de azufre y aromáticos. El biodiesel tiene el potencial de
reducir los niveles de contaminantes y los niveles de potenciales o probables
carcinógenos.
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DESARROLLO:
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El ozono es un gas que al juntarse crea una capa que nos protege de los rayos
ultravioleta del sol. Las partículas de ozono son muy “amigables” y se unen con las
partículas de gas. La capa de ozono se rompe con los rayos del sol cada día y al
unirse las partículas de ozono con las partículas de gas, no se forma la capa de
ozono. Hace falta más de un día sin automóviles en el planeta para frenar esta
problemática.
“Automóviles que funcionan con biodiesel a partir de café, una apuesta de futuro”.
No es secreto que el café tiene múltiples virtudes, reduce el riego de la diabetes,
es buena para la vista y muchos de nosotros no podríamos funcionar si no nos
tomáramos nuestro café para desayunar… y ahora parece que no solo para
nosotros, ¡Para nuestros automóviles también!.
El biodiesel realizado a partir de café podría servir de combustible para
automóviles y vehículos de reparto.
El aceite puede extraerse de los granos de café con un disolvente químico
orgánico, antes de ser transformado químicamente en biodiesel a través de un
proceso llamado “transesterificación”. El estudio publicado recientemente en la
revista ACS Energy & Fuels, analizó cómo las propiedades del combustible varían
dependiendo del tipo de café utilizado, esto se relaciona con la región
biogeográfica donde se ha producido.
Se producen alrededor de 8 millones de toneladas de café en el mundo cada año,
y los residuos de café contienen hasta un 20% de aceite por unidad (kg). Este
aceite también tiene propiedades similares a los cultivos que se realizan
actualmente para producir biocombustible para vehículos. Pero, mientras que unos
se cultivan específicamente para producir combustible, los pozos de café se
consideran residuos.
Existen 3 tipos de métodos para conseguir biocombustible a partir de residuos de
café:
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• La extracción de aceite de los residuos;
• El secado de los granos de café después de la retirada de residuos de aceite
para filtrar las impurezas en la producción de biodiesel, y
• La quema de los desechos como una fuente alternativa de energía para la
electricidad - similar al uso de la biomasa.
Se recogen los desechos de granos de café, luego se retiran el aceite y se
convierten los triglicéridos (aceite) en biodiesel y glicerina, un subproducto.
Los pozos de café se secan y se utilizan para purificar el biodiesel derivado de los
residuos de los granos de café.
Los resultados preliminares muestran que el contenido de aceite de los granos de
café era de un 8,37% a 19,63%. El biodiesel fabricado a base de aceite de café
cumple con la norma D6751 de ASTM International. En comparación con el diesel
derivado del petróleo, el biodiesel de combustión más limpia reduce la emisión de
monóxido de carbono, hidrocarburos y partículas en suspensión.
La eficiencia de la utilización de los residuos de café molido como un material de
purificación para eliminar las impurezas en biodiésel bruto, tales como el metanol y
la glicerina residual, es ligeramente inferior en comparación con los productos
comerciales de purificación.
Muchos fabricantes de autos producen autos que pueden integrarse con
estas alternativas de biocombustible, incluyendo Audi, BMW y Dodge. Por
lo general, se necesitan desde pequeñas hasta ninguna modificación para
hacer funcionar un auto aprobado para utilizar biocombustible, lo cual
significa que los vehículos vienen previamente equipados con capacidades
para este tipo de combustible. Esto simplifica el proceso de orden para
nuevos propietarios de automóviles que desean utilizar esta tecnología de
combustible limpio.
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Marca Modelo Notas
Audi A3 1.9 tdi del 1998Funcionando durante 40.000
Kms
Chrysler Voyager 2.5 tdi del 1998 10.000 kms con biocombustible
Citroen Xsara HDI Con tuberías cambiadas a Viton
Mercedes
BenzML320
Sin ningún problema, en uso
actualmente en Madrid.
Mitsubishi Montero DID 2004Funcionando sin problemas
según su dueño
Nissan Almera 2.2 di del 2002 20.000 Kms con biodiesel
Peugeot 307 110 CV del 2004Funcionando sin problemas
según su dueño
Peugeot 806 Diesel (1997) Sin información adicional
Renault Clio (2001) Sin modificaciones.
Renault Trafic Motor common-rail (2005)Sin modificaciones. Rodado solo
500 km
Bibliografía:
Association of Official Analytical Chemistry (A.O.A.C). (1975). Official methods of analyses, 12th Edition, Washington D.C.
ASTM D1796-97; Standard Test Method for Water and Sediment in Fuel Oils by the Centrifuge Method (Laboratory Procedure). (1997).
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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.
Biodiesel Uruguay. adnMundo. Un periódico de la Agencia Digital de Noticias S.A. (2006). Disponible en:
http://www.biodiesel-uruguay.com/noticias_de_biodiesel/pdvsa-producira-biodiesel-entres-anos201.php.
COVENIN 429-81; Café Elaborado. Determinación del contenido de cenizas y sus características. (1981)
Machuca, F., Mellizo, J., Rojas, J. (2010). Optimización de condiciones de operación en la transesterificación de aceites de higuerilla y palma con etanol e hidróxido de sodio.
Bistua: Revista de la facultad de ciencias básicas, en línea. Universidad de pamplona. Colombia. Vol 8. Disponible en Internet:
http://redalyc.uaemex.mx/src/inicio/ArtPdfRed.jsp?iCve=90315226010.
NextFuel, Portal de información y noticias cobre Biodiesel y energía renovables. (2010). [Online]. Disponible en:
http://biodiesel.com.ar/3824/brasil-comercializara-biodiesel-de-cana-de-azucar-en-2011 (Brasil)86
http://biodiesel.com.ar/3931/biojet-a-partir-de-jatropha-y-salicornia (México)
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