Un método para la producción de biodiésel de acuerdo con la normativa UNI EN 14214,

a partir de sub-productos del refinado químico y físico de aceites vegetales y/o animales, grasas y sub-productos del refinado de glicerina a partir de biodiésel, ácidos grasos procedentes o no de destilación, sustancias grasas escindidas hidrolíticamente y ácidos grasos destilados y no destilados, procedentes de la escisión de jabones, para su uso como biodiésel que comprende las siguientes fases: A) esterificación directa con glicerol de sustancias de ácido graso con número de neutralización entre 2 y 300 para obtener ésteres glicéricos con nn entre 0 y 30, en la que el glicerol se encuentra presente en una cantidad entre 0,7 y 20 moles del valor estequiométrico necesario; B) neutralización con un álcali de los ácidos orgánicos o inorgánicos que resultan de la fase A) C) reacción de trans-esterificación con alcoholes de los productos obtenidos en la fase B) D) destilación de los ésteres obtenidos en la fase C), en la que dicha destilación tiene lugar por medio de capa fina o evaporador molecular, en la que la temperatura de alimentación de destilación se encuentra entre 0 y + 200 o C, la presión de destilación absoluta se encuentra entre 0 y 4 bares y temperatura de destilación se encuentra entre 150 y 200 o C

Proceso para la producción de biodiésel

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un proceso para la producción de biodiésel a partir de triglicéridos de ácidos grasos por medio de esterificación con glicerol.

Estado de la técnica

El biodiésel es un combustible líquido con una fase de materias primas regenerables, tales como aceites vegetales o grasas animales. Para producir biodiésel, normalmente se descomponen las moléculas de triglicéridos de cadena larga de aceites vegetales y grasas animales por medio de metanol y un catalizador, obteniéndose glicerina y un éster simple. Esta reacción química se conoce desde hace tiempo: durante la Segunda Guerra Mundial, el combustible se produjo a partir de aceite de colza. No obstante, únicamente durante los últimos años el proceso de transformación química ha mejorado considerablemente. Los sub-productos obtenidos son únicamente glicerina y un fertilizante tal que, cuando se purifican, son igualmente comercializables. Las sustancias residuales auxiliares, que incluyen el agua de producción, se reciclan.

En la práctica, todos los aceites vegetales y las grasas animales, ya sean originales o residuo (por ejemplo aceite residual procedente de alimentos y grasa) y todas las grasas animales resultan apropiadas para la producción de biodiésel. En particular, los aceites vegetales que se producen en grandes cantidades, tal como aceite de colza, se usan en todo el mundo en numerosos sistemas de biodiésel. Se ha estimado que en 1999 aproximadamente 30 sistemas de biodiésel operaban en todo el mundo, produciendo aproximadamente 1.300 millones de litros.

El documento WO 2005/019153 describe por ejemplo un método para preparar alquilésteres como biocombustibles, a partir de una fuente de aceite.

La publicación “Rapeseed oil methyl esters with low phosphorous content” de Fett-Lipid, vol 101, nº 7, julio 1999, páginas 261-265, describe el modo para disminuir el contenido de fósforo en los ésteres metílicos de aceite de colza usados como combustible alternativo para motores diésel.

Las principales ventajas del biodiésel son las siguientes:

- presenta un contenido de azufre muy bajo (< 0, 001 %) por lo que no contribuye al fenómeno de la lluvia ácida,

- reduce las emisiones de materia particulada hasta 50 %y es compatible con el catalizador,

- no contiene benzol u otros componentes cancerígenos, presentando un punto de inflamación elevado (> 1100 oC) ,

- no está clasificado como material peligroso por lo que resulta de manejo fácil y seguro,

- es altamente bio-degradable (99, 6 % después de 21 días) y no contamina el suelo o el agua si se produce un vertido de forma accidental,

- presenta un elevado poder lubricante y disminuye el desgaste del motor,

- presenta un ciclo cerrado de CO2 de manera que su combustión en el motor produce una emisión de CO2 en la misma cantidad que el que es absorbido por las plantas a partir del aire y en su proceso de desarrollo.

El biodiésel es el único combustible que no contribuye a aumentar el CO2 en la atmósfera y por tanto no acelera el efecto invernadero. Las moléculas de biodiésel presentan cadenas muy cortas en comparación con el combustible de diésel tradicional, y este factor presenta una influencia positiva sobre el proceso de combustión. Por tanto, muchos expertos en motores consideran que el biodiésel es un combustible excelente para los motores de autoignición. Para este motivo, a la mayoría de los fabricantes de vehículos (coches, camiones, incluyendo los fabricantes de motores diésel) se les ha concedido autorización para el uso de biodiésel en sus productos. Varios estándares nacionales e internacionales controlan los requisitos de calidad del biodiésel, estableciendo los límites de los residuos que pueden estar presentes en el combustible, tales como agua y glicerina, y de este modo se satisfacen las medidas de los fabricantes de vehículos.

El biodiésel se puede mezclar con el combustible diésel tradicional, en cualquier porcentaje, mejorando su rendimiento. Durante el invierno, igual que con el combustible diésel tradicional, se enriquece con aditivos, de manera que las condiciones de conducción permanezcan absolutamente invariables a temperaturas por debajo de cero; además, el biodiésel se puede mantener sin problemas durante un período de al menos 12 meses.

Los valores de emisión de un motor alimentado con biodiésel se reducen en comparación con otro que opera con combustible diésel tradicional, según se indica en la tabla siguiente:

SOx 100 % menos CO 5 / 10 % menos HC 20 / 40 % menos Materia 40 / 50 % menos particulada CO2 Dado que las plantas han absorbido CO2, el ciclo permanece inalterado para cada motor NOx La reducción puede ser de hasta 10 %

El uso de biodiésel en el motor no provoca una disminución de rendimiento con respecto al que se obtiene con el combustible diésel tradicional.

El biodiésel se puede obtener prácticamente a partir de grasas vegetales, a partir de aceite de colza, aceite de girasol y aceite de soja, aceite de palma y aceite de oliva; incluso se pueden usar aceites exóticos tales como aceite de nuez de jatrofa de Nicaragua o Itolio, a partir de bayas del árbol de Guang-Pi. Si se considera el aceite de colza, en Europa Central, se pueden obtener 1, 2 t de aceite a partir de una hectárea de terreno y se pueden transformar por completo en biodiésel. Como subproducto de molienda de la colza, se pueden obtener 2 t de forraje con un elevado valor proteico, mientras que la esterificación de aceite proporciona 100 kg de glicerina y aproximadamente 30 kg de fertilizante potásico. El biodiésel se puede producir también usando aceites residuales procedentes de alimentos o grasas; a partir de 1t de estos se puede obtener casi 1t de biodiésel, dependiendo de la cantidad de residuo presente en las materias primas. La mayoría de las grasas alimentarias residuales proceden de fritura, en su mayoría de restaurantes y hoteles. Actualmente, este residuo se recoge en su mayoría y se reutiliza en las factorías de forraje.

Por el contrario, las grasas residuales y el aceite producido a nivel doméstico no se reutilizan y con frecuencia es vertido por las tuberías. Esto provoca contaminación en los sistemas de agua residual. Los expertos reconocen que en Europa Central se puede obtener, como media, aproximadamente 5 kg de grasa alimentaria residual o aceite por persona y año, dependiendo del nivel de concienciación pública en cuanto a la recogida, satisfaciendo de este modo de 1, 5 a 2 % de la necesidad anual en cuanto a combustible diésel.

Existen tres formas básicas de producir biodiésel a partir de bio-lípidos (grasas y aceites de origen biológico) :

1) Trans-esterificación basada en catalizador del bio-lípido; 2) Trans-esterificación directa basada en catalizador del bio-lípido; 3) Conversión en primer lugar del bio-lípido en sus propios ácidos grasos y posteriormente en biodiésel.

Casi todo el biodiésel que se actualmente se produce es mediante trans-esterificación basada en catalizador, como se describe por ejemplo en las solicitudes de patente WO 2006/043281 y EE.UU. 2003/0167681. El buen rendimiento de estos procesos requiere que el aceite presente propiedades específicas, es decir menos que 1 % (en peso) de partículas en suspensión, y en particular menos que 5 μm. Por este motivo, en los métodos actuales de producción de biodiésel, las principales complicaciones tecnológicas se deben al hecho de que se requieren las siguientes etapas:

- filtración hasta 5 !m;

- lavado con agua caliente (separación líquido-líquido) ;

- decantación;

- calentamiento del aceite; 40 -segunda decantación;

- ausencia de agua

Por este motivo, tras la segunda decantación, se lleva a cabo la etapa final de preparación del aceite (secado) .

45 La reacción de trans-esterificación para producir biodiésel se puede resumir como se muestra a continuación: (-R´, -R´´, R”´ representan 3 moléculas diferentes de ácidos grasos de cadena larga) .

Durante el proceso de trans-esterificación los triglicéridos reaaccionan con el alcohol en presencia de un catalizador, que normalmente es una base fuerte tal como NaOH o KOH.

El alcohol reacciona con los triglicéridos para formar el éster monoalquílico (o biodiésel) , liberando glicerol sin procesar. La reacción entre el bio-lípido (grasa o aceite) y el alcohol... [Seguir leyendo]

1. Un método para la producción de biodiésel de acuerdo con la normativa UNI EN 14214, a partir de sub-productos del refinado químico y físico de aceites vegetales y/o animales, grasas y sub-productos del refinado de glicerina a partir de biodiésel, ácidos grasos procedentes o no de destilación, sustancias grasas escindidas hidrolíticamente y ácidos grasos destilados y no destilados, procedentes de la escisión de jabones, para su uso como biodiésel que comprende las siguientes fases:

A) esterificación directa con glicerol de sustancias de ácido graso con número de neutralización entre 2 y 300 para obtener ésteres glicéricos con nn entre 0 y 30, en la que el glicerol se encuentra presente en una cantidad entre 0, 7 y 20 moles del valor estequiométrico necesario; B) neutralización con un álcali de los ácidos orgánicos o inorgánicos que resultan de la fase A) C) reacción de trans-esterificación con alcoholes de los productos obtenidos en la fase B) D) destilación de los ésteres obtenidos en la fase C) , en la que dicha destilación tiene lugar por medio de capa fina o evaporador molecular, en la que la temperatura de alimentación de destilación se encuentra entre 0 y + 200 oC, la presión de destilación absoluta se encuentra entre 0 y 4 bares y temperatura de destilación se encuentra entre 150 y 200 oC.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el catalizador usado son ácidos o sales, sólidos o líquidos tales como estaño y su sales, cinc y sus sales, titanio y sus sales y ésteres o ácido sulfúrico, ácido p-toluensulfónico, ácido metanosulfónico o ácido fosfórico, opcionalmente sobre un soporte de resinas, zeolitas y similar.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 3, en el que la concentración del catalizador usado se encuentra entre 0, 01 y 5 % en peso del total de las sustancias usadas.

4. El método de acuerdo con una de las reivindicaciones de 1 a 3, en el que en la fase (A) la presión se encuentra entre 0 y 10 bares absolutos.

5. El método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la reacción (A) tiene lugar sin catalizador.

6. El método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que la reacción de trans-esterificación (C) tiene lugar con alcoholes tales como metanol, etanol, propanol y butanol, con el uso de catalizadores básicos, tales como hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, metilato de sodio, metilato de potasio, carbonato de sodio e hidrato de calcio.

7. El método de acuerdo con la reivindicación 6, en el que la reacción tiene lugar a una temperatura entre 30 y 300 oC con una presión absoluta entre 1 y 100 bar.