Evaluacin Final

BALANCE MSICO Y ENERGTICO DE PROBLEMAS AMBIENTALESGRUPO: 358081_4

Presentado por:Yerith Jos Pichn RodrguezCdigo: 84095867

Tutor:Claudia Patricia Dvila

Universidad Nacional Abierta y a Distancia (UNAD)Escuela de Ciencias Agrcolas, Pecuarias y del Medio Ambiente (ECAPMA)Programa de Ingeniera Ambiental

Mayo de 2015Evaluacin Final1. Proceso de obtencin de biodiesel seleccionadoEtapa 0.Materia PrimaEtapa 1.SecadoEtapa 2.Extraccin de aceiteEtapa 3. Purificacin de aceiteEtapa 4.Transformacin de aceiteEtapa 5.Purificacin del Biodiesel

Maleza de PTAR1.1 Secado al sol2.4 Extraccin supercrtica con CO23.4 Destilacin comn4.5 Esterificacin/ Transesterificacin5.5 Decantacin

Para la obtencin de Biodiesel a partir de maleza se ha seleccionado el proceso comprendido por las siguientes etapas:1. Secado al Sol: el mtodo consiste en colocar gran cantidad de biomasa en contenedores abiertos para que la luz solar penetre en el interior de este, permitiendo la evaporacin del agua contenida en la maleza y posteriormente el secado de la misma. Este proceso dependiendo de la humedad de la maleza y las condiciones climticas puede tardar entre 1 da a 2 semanas a una temperatura mayor de 40C. (Mendez, 2008). Este proceso tiene una eficiencia de 100% y no hay entradas adicionales.2. Extraccin supercrtica con CO2: El CO2 supercrtico se convierte en un potente disolvente en condiciones de presin y temperaturas superiores a su punto crtico (31.1C y 73.8 bar) para la extraccin de aceite. (Velsquez, 2008). Tiene una eficacia del 95% y slo se aade CO2 que est siempre disponible.3. Destilacin comn: Este proceso separa el aceite de las impurezas que lo contiene, quedando as aceite purificado listo para la siguiente etapa. Tiene una eficiencia del 100% con ninguna entrada adicional para esta etapa4. Esterificacin/transesterificacin: Al reaccionar el aceite purificado con un alcohol y el catalizador cido, desprende los steres metlicos de cidos grasos (biodiesel) y la glicerina que lo compone. La reaccin que se lleva a cabo, se produce llevando al alcohol a menos de su punto de ebullicin (64.5C) para que el alcohol no se pierda por vaporizacin y asegure una mayor velocidad de reaccin y por ende en una buena conversin de biodiesel. (Vicente, 2012). Este proceso tiene una eficiencia del 99% y solo hay una adicin de alcohol-cido para que haya un buen proceso.

5. Decantacin: Los productos se almacenan en un embudo de decantacin para obtener una separacin de las dos fases resultantes de la etapa anterior; esto con el fin de purificar ese biodiesel resultante dejndolo listo para su uso, ecoeficiente y rentable; lo que hay un mejor cuidado del medio ambiente. (Cardeo, F.,Gallego, L. & Rios, L, 2011)

TABLA DE BALANCE DE ENERGA

EXPLICACIN DEL PROCESO BASADO EN CRITERIOS AMBIENTALES, ECONMICOS, ENERGTICOS Y DE RENDIMIENTOEl proceso elegido para la obtencin de biodiesel se realiz teniendo en cuenta la eficiencia de las tecnologas disponibles. Las etapas de secado al sol, destilacin comn y decantacin tienen un rendimiento del 100%, lo que permite obtener buenos productos en estas etapas. La etapa de extraccin supercrtica con CO2 tiene una eficiencia del 95%, en comparacin con otros extractores de aceite; convirtindose en la mejor opcin. En cuanto a la etapa de transformacin de aceite se utiliz la Esterificacin/Transesterificacin con una eficiencia del 99% en comparacin con otros, excluyendo al Hidrogeno que tiene una eficiencia del 100% pero no es fcil conseguirlo. Asimismo, el proceso seleccionado cuenta con ningn elemento adicional con excepcin de la etapa de extraccin y transformacin del aceite, que requiere CO2 que est disponible en el ambiente y alcohol acido que es fcil de conseguir, convirtindose en una excelente fuente con beneficios econmicos.

En torno al componente ambiental, se obtiene muchos beneficios al medio ambiente ya que el proceso est diseado para contaminar lo ms minimo posible con la no entrada de adicionales qumicos a 3 de las 5 etapas del proceso, adems de su eficiencia 100% aprovechando toda la materia prima de desecho que se obtiene de la PTAR, dando valor agregado a este componente y adems a la no generacin de residuos que sean nocivos al medio ambiente. Si tomamos por ejemplo, el CO2 supercrtico para la etapa de extraccin, puedepermitir no daar al producto; ser un elemento no inflamable, no corrosivo, no txico, no cancergeno; la que por su capacidad selectiva no genera residuos peligrosos al medio ambiente. (tecnolgico, 2008).

En la relacin de costo-beneficio, al no utilizar adicionales en el 60% del proceso, representa en un ahorro significativo en los costos de produccin, haciendo ms fcil la compra de los aditivos adicionales como el alcohol-cido. El metanol es utilizado en el proceso de esterificacin/transesterificacin para transformar el aceite en biodiesel y ste ayuda al proceso porque tiene menor precio, la tecnologa est disponible, menor complejidad del proceso y separacin menos dificultosa entre alcohol-agua; lo que lo convierte en una excelente materia prima. (IICA-OLADE, 2009). Por otra parte, el CO2 se encuentra en estado libre en la naturaleza, adems de los vehculos de combustible fsiles que lo producen, lo que se considera una fuente abundante lo que disminuyes costos.

En valores energticos, la utilizacin de energa solar para el proceso de secado, representa una gran fuente de energa limpia, ecolgica, renovable e inagotable; por lo que no se necesita otras fuentes de energa para el secado (Gonzalez, 2007). La extraccin de este aceite por fluido supercrtico ha demostrado que CO2supercrtico ofrece la posibilidad de desarrollar un proceso completo para la extraccin y purificacin, evitando el uso de solventes orgnicos, adems de producir el aceite de alta calidad. (Murillo, 2010). En la etapa de destilacin solo se necesita un recipiente y una fuente de calor para destilar el aceite y eliminando las impurezas presentes as que el gasto energtico para purificar aceite es minimo comparado a otros procesos.

En la ltima etapa donde se obtiene biodiesel purificado, se opt por la decantacin puesto que es un proceso mecnico donde se separa el biodiesel de las impurezas. Esto no representa costos significativos puesto que un recipiente en forma cnica con una llave de paso, puede hacer las veces de un decantador, por lo que no significa una gran inversin (Varti, A. & Lishawa, S. s.f.) y adems cuidaramos el medio ambiente porque no se necesita ningn adicional para la obtencin de la misma.

CONCLUSIONES

La produccin de biodiesel es una de las mejores tcnicas para combatir el calentamiento global y reducir los contaminantes que producen el efecto invernadero; puesto que es un combustible que sali de la materia vegetal (maleza); por lo que constituye en una tcnica limpia y beneficiosa para el medio ambiente.

La utilizacin de materia vegetal no utilizable proveniente de las PTARs, representa en una alternativa de valor agregado a estas plantas, puesto que representa una fuente de biocombustible amigable con el medio ambiente, por lo que los costos de operacin y mantenimiento disminuyen considerablemente respecto a otros combustibles fsiles.

La importancia de las etapas y/o procesos para la obtencin del biodiesel, representa la eficacia del mtodo, lo que nos da unos excelentes conocimientos, habilidades y destrezas para ponerlo en prctica en nuestra vida profesional y laboral, especialmente en nuestra carrera de ingenieros ambientales; y as contribuir con el mejoramiento de la calidad medioambiental de nuestro planeta.

Las etapas de secado, extraccin de aceite, purificacin de ese aceite, transformacin de ese aceite y finalmente la purificacin del biodiesel; son eficaces siempre y cuando se cuente con el conocimiento adecuado de la materia prima, la utilizacin o no de los adicionales contando con su porcentaje de rendimiento que sea lo ms alto posible, que esos adicionales sea los ms ecolgicos posible (ya que trata de biocombustibles que son amigables con el medio ambiente) y saber la masa y energa que pasa por el sistema.

Los balances de masa y energa son fundamentales para la obtencin de biodiesel ya que nos da toda la informacin ingenieril para saber que entra y sale del sistema, los procesos que lleva a los productos y subproductos, la cantidad de energa liberada y necesaria y sobre todo para disear, organizar y poner en marcha plantas de procesos donde se fabrique biodiesel; esto contribuir enormemente al ambiente.

BIBLIOGRAFA[1]Cardeo, F., Gallego, L., & Rios, L. (2011). Refinacin de la Fase Glicerina del Biodiesel de Aceite de Palma empleando cidos Minerales. Obtenido de http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-07642011000600003[2]Cenguel & Boles. (09 de 01 de 2012). Termodinmica. Mxico D. F.: McGraw- Hill. Obtenido dehttp://www.vaxasoftware.com/doc_edu/fis/calorespec.pdf[3]Cordero, J. A. (2003). Evaluacin de las propiedades fisicoqumicas del Biodiesel obtenido a partir de aceite de palma y etanol, como combustible alterno del diesel 2D. Guatemala: Universidad San Carlos de Guatemala.[4]Gonzalez, J. &. (2007). Producccin y purificacin del biodiesel y glicerina, a partir de aceites vegetales y cintica de la reaccin de transesterificacin. Obtenido de http://www.greenteacher.com/article%20files/haciendobiodiesel.pdf[5]IICA-OLADE. (Octubre de 2009). Manual de biocombustibles. Obtenido de www.olade.org/sites/.../Manual_Biocombustibles_ARPEL_IICA.pdf[6]Mendez, E. (2008). Biodiesel- Produccin y Aplicaciones. Obtenido de https://books.google.com.co/books?id=caWXBgAAQBAJ&pg=PA65&lpg=PA65&dq=secado+al+sol+para+la+produccion+de+biodiesel&source=bl&ots=P2UYoIq5FG&sig=OhepmAs84hSfAedg68yu7yJCd3Y&hl=es&sa=X&ei=-S1eVeylD8O0sASo-YCoAg&ved=0CEcQ6AEwBg#v=onepage&q&f=false[7]Murillo, O., Fernandez, S., Hernandez, H., Castillo, G. & Marquina, G. (Agosto de 2010). Optimizacin de los parmetros de extraccin de aceite de palma africana utilizando CO2 supercrtico. Bioagro, 22. Obtenido de http://www.scielo.org.ve/scielo.php?pid=S1316-33612010000200001&script=sci_arttext[8]Ainia centro tecnolgico (16 de Octubre de 2008). El CO2 supercrtico revoluciona la industria alimentaria, cosmtica, farmacutica y qumica. Obtenido de http://www.agenciasinc.es/Noticias/El-CO2-supercritico-revoluciona-la-industria-alimentaria-cosmetica-farmaceutica-y-quimica[9]Varti, A. &. & Lishawa, S. (s.f.). Haciendo biodiesel de aceite vegetal usado . Obtenido de http://www.greenteacher.com/article%20files/haciendobiodiesel.pdf[10]VAXA. (09 de 01 de 2012). Vaxa software. Obtenido de http://www.vaxasoftware.com/doc_edu/fis/calorespec.pdf[10]Velsquez, A. (24 de 11 de 2008). La tecnologa de fluidos supercrticos, un proceso limpio para el sector industrial. Obtenido de www.lasallista.edu.co/fxcul/media/pdf/RevistaLimpia/vol3n2/88-97.pdf[11]Vicente, A. (2012). Obtencin de biodiesel por transesterificacin de aceites vegetales: nuevos mtodos de sntesis . Obtenido de http://dehesa.unex.es:8080/xmlui/bitstream/handle/10662/326/TDUEX_2012_Pardal.pdf?sequence=1