Obtención de biodiésel por transesterificación in situ a partir de semillas de Jatropha curcas L.

Abstract

Una desventaja del uso de biodiésel es su precio, debido a los altos costos de la materia prima y al acondicionamiento del aceite requerido para obtenerlo por medio de una transesterificación tradicional, lo que le impide alcanzar precios más accesibles y dificulta su competitividad con el diésel de petróleo. Por esta razón, se investigó una alternativa para la obtención de biodiésel mediante transesterificación in situ o extracción reactiva (ER) a partir de semillas de Jatropha curcas L. Con esta alternativa en auge, que no compite con el mercado alimenticio,se busca reducir etapas en el proceso de producción y así disminuir costos de operación respecto al método y aceites convencionales. Se determinó la influencia de la temperatura, concentración másica de catalizador (g NaOH/g aceite) y relación molar metanol:aceite, con el fin de maximizar el rendimiento y la concentración de FAME del biodiésel obtenido, mediante un diseño experimental central compuesto (DCC) con método de superficie de respuesta. Se encontró que las condiciones más apropiadas para la obtención de biodiésel por transesterificación in situ fueron una temperatura de reacción de 44 °C, con una concentración másica decatalizador respecto al aceite de 1,2 g NaOH/100 g aceite y una relación molar metanol:aceite de 135:1, con presencia de hexano, manteniendo constantes la velocidad de agitación (635 rpm) y el tiempo de reacción (3 h). En estas condiciones, se alcanza un rendimiento de 71,99 % p/p (g biodiésel/g aceite) y un contenido de FAME del 90,36 % p/p (g FAME/g biodiésel). Los resultados de este estudio establecen las bases para una alternativa al proceso tradicional que no necesita las etapas de extracción y pretratamiento de los aceites utilizados como materia prima, además de disminuir los lavados necesarios en el proceso convencional, que incrementan loscostos de dicho proceso industrial e impactan en el medioambiente.

The main disadvantage of using biodiesel is its price, which is due to high costs of raw material and oil conditioning to obtain biodiesel by conventional transesterification, which prevents it from competing with fossil fuels. An alternative method was investigated to obtain biodiesel by in-situ transesterification or reactive extraction (RE) from Jatropha Curcas L. seeds. This alternative process seeks to reduce stages in the production process, and thus, reduce operational costs with respect to the conventional method. The influence of temperature, catalyst mass concentration (g NaOH/g oil), and methanol to oil molar ratio, in order to maximize yield and FAME concentration of biodiesel obtained, was determined through a central composite design (DCC) with response surface methodology. The most appropriate conditions to obtain biodiesel by in-situ transesterification occur at 44°C, with a mass concentration of catalyst 1,2 g NaOH/100 g oil, and with a methanol to molar ratio of 135:1 with the presence of hexane, keeping constant stirring speed (635 rpm) and reaction time (3h). In these conditions, a yield of 71,99% w/w (g biodiesel/g oil) and a FAME content of 90,36% w/w (g FAME/g biodiesel) were reached. The results of this study provide an alternative process for obtaining biodiesel without the need of extraction and pretreatment stages employed in the traditional method, in addition to reducing excess washes in the conventional process, which increase process costs and environmental impact.