EVALUACIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITE DE MORINGA OLEIFERA ASISTIDO POR LA TÉCNICA DE ULTRASONIDO

MANUEL ANDRÉS CANO AMÓRTEGUI

COD. 064061057

Trabajo de Grado para optar por el título de Ingeniero Ambiental

Director: Andrés Felipe Suárez Escobar

BOGOTA D.C. UNIVERSIDAD LIBRE FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA AMBIENTAL 2015

1

Nota de aceptación

Presidente del jurado

Jurado

Jurado

Bogotá D.C. 11 de Febrero de 2015

2

AGRADECIMIENTOS

El autor expresa sus agradecimientos a: El ingeniero Andrés Felipe Suárez Escobar por dirigir el proyecto, la paciencia y la confianza brindada para el desarrollo del mismo; A los ingenieros Nikolay Agudelo y Oscar Mauricio Vargas por ayudar en el desarrollo de las pruebas cromatográficas con su tiempo y conocimiento; al comité evaluador por confiar en el proyecto, aprobarlo y por otorgar la prolongación del plazo para la entrega del mismo; a la universidad libre y a mis padres por la financiación del proyecto.

3

CONTENIDO

Página 1. 2. 3. 4.

RESUMEN PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA JUSTIFICACIÓN OBJETIVOS 4.1. OBJETIVO GENERAL 4.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS 5. MARCO REFERENCIAL 5.1. ESTADO ACTUAL 5.1.1. BIODIESEL 5.1.2. MORINGA OLEIFERA COMO BIOCOMBUSTIBLE 5.1.3. BIODIESEL POR ULTRASONIDO 5.1.4. BIODIESEL EN COLOMBIA 5.2. MARCO TEÓRICO 5.2.1. MORINGA OLEIFERA 5.2.2. ACEITE VEGETAL 5.2.3. METANOL 5.2.4. TRANSESTERIFICACIÓN 5.2.5. BIODIESEL 5.3. MARCO LEGAL 5.4. MARCO GEOGRÁFICO 6. DISEÑO METODOLÓGICO 6.1. HIPÓTESIS 6.2. ESTRATEGIA METODOLÓGICA 7. RESULTADOS Y ANÁLISIS 7.1. EVALUACIÓN DEL ACEITE DE MORINGA OLEIFERA

7 8 9 10 10 10 11 11 11 12 13 14 15 15 16 16 16 17 18 19 20 20 20 28 28

7.1.1. PORCENTAJE DE HUMEDAD EN LAS SEMILLAS 28 7.1.2. PORCENTAJE DE ACEITE PRESENTE EN LAS SEMILLAS 29 7.1.3. CARACTERIZACIÓN DEL ACEITE 30 7.2. EVALUACIÓN DEL BIODIESEL DE MORINGA OLEIFERA 31 7.2.1. ÍNDICE DE ACIDEZ 31 7.2.2. DENSIDAD 33 7.2.3. INDICE DE YODO 35 7.2.4. VISCOCIDAD CINEMÁTICA 37 7.2.5. CROMATOGRAFÍA 39 8. CONCLUSIONES 46 9. RECOMENDACIONES 47

4

10. FUENTES DE INFORMACIÓN 11. ANEXOS 11.1. ANEXO I: REGISTRO FOTOGRÁFICO 11.2. ANEXO II: CORMATOGRAMAS

5

48 54 54 58

LISTA DE FIGURAS

Página Figura # 1: Reacción de transesterificación

17

Figura # 2: Viscosímetro de Ostwald

24

Figura # 3: Cromatograma prueba 14

41

Figura # 4: Rendimiento versus temperatura de reacción y porcentaje del catalizador 42 Figura # 5: Rendimiento versus relación molar y temperatura de reacción 43 Figura # 6: Rendimiento versus relación molar y porcentaje de catalizador 44

6

LISTA DE TABLAS

Página Tabla # 1: propiedades del aceite de Moringa oleífera versus aceite de Girasol 16 Tabla # 2: parámetros de calidad para biocombustibles

18

Tabla # 3: diseño experimental

26

Tabla # 4: porcentaje de humedad en las semillas de Moringa oleífera

28

Tabla # 5: cantidad de aceite presente en las semillas de Moringa oleífera 29 Tabla # 6: Caracterización del aceite de Moringa oleífera

30

Tabla # 7: índice de acidez de las pruebas y cumplimiento de la resolución 18 2087 de 2007 32 Tabla # 8: densidad de las pruebas y cumplimiento de la resolución 18 2087 de 2007 34 Tabla # 9: Índice de yodo de las pruebas y cumplimiento de la resolución 18 2087 de 2007 36 Tabla # 10: Viscosidad cinemática de las pruebas y cumplimiento de la resolución 18 2087 de 2007 38 Tabla # 11: Rendimiento de las 18 pruebas versus variables del proceso 39

7

1. RESUMEN

En el proyecto se evaluó la elaboración del biodiesel hecho con aceite de Moringa oleífera asistido con la técnica de ultrasonido utilizando 3 factores de proceso diferentes; el primer factor es la temperatura de reacción, el segundo es la concentración del catalizador y el tercero es la relación molar alcoholaceite, obteniendo un total de 18 pruebas diferentes a partir del diseño experimental de superficie de respuesta planteado. Para cada una de estas pruebas se determinó el índice de acidez, índice de yodo, densidad, viscosidad cinemática y eficiencia por cromatografía. Además esos resultados fueron evaluados y comparados con la resolución 18 2087 de 2007 (norma nacional vigente de requerimientos para biodiesel), con el fin de determinar las condiciones óptimas para el desarrollo de este tipo de biodiesel y su potencial productivo como alternativa en Colombia.

8

2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

El petróleo es la fuente de energía más utilizada por el ser humano para el desarrollo de sus actividades, pero debido al incremento de la demanda y la disminución de la oferta, este recurso no renovable ha tenido grandes incrementos en sus precios (mayor al 100%) en los últimos 12 años volviéndolo cada vez menos rentable para la sociedad [1-3]. Por otro lado, los combustibles fósiles (derivados del petróleo) generan grandes impactos negativos, ya que emiten a la atmosfera grandes cantidades de dióxido y monóxido de carbono, material particulado (PM), entre otros que incentivan el efecto invernadero, la generación de lluvia acida y el cambio climático [4-6]. Además de perjudicar el medio ambiente dicho exceso de emisiones genera problemas respiratorios y cardiacos que pueden llegar a ser crónicos en los seres humanos y otras especies animales [7], mientras que en las especies vegetales el PM limita o impide el proceso de fotosíntesis lo cual genera desde decoloraciones en las hojas hasta la muerte de estas especies y por ende disminuye la generación de oxígeno en la atmosfera [5]. La economía colombiana también se ve afectada en el proceso de extracción y comercialización del petróleo y la compra de los productos derivados del mismo, ya que, conforme avanza el tiempo la cantidad de pozos rentables es cada vez menor, además no se cuenta con una gran variedad de substitutos u otras fuentes de energías y los recursos naturales con los que cuenta el país y que pueden suplir la demanda energética no se están aprovechando [8, 9].

9

3. JUSTIFICACIÓN

Los problemas económicos, sociales y de salud relacionados con las alteraciones e impactos negativos del medio ambiente han generado la necesidad y obligación de encontrar nuevas fuentes de energía que resulten más eficientes y ambientalmente responsables con el planeta y los seres vivos que lo habitan. El biodiesel es una de las nuevas alternativas que se ha venido planteando, ya que, posee una mayor lubricidad por lo que reduce las partículas de desgaste del motor; además tiene un proceso de combustión más eficiente por lo que reduce las emisiones de humos, CO, Material Particulado (PM) y CO2 [10]. Hasta ahora la materia prima más utilizada para la elaboración del biodiesel es el aceite de palma, pero esto no es suficiente para suplir la demanda energética creciente del país por lo que se hace necesario buscar más fuentes que contribuyan con el desarrollo energético en Colombia. En este trabajo se realizó un estudio sobre la producción de biodiesel a partir del aceite extraído de las semillas del Moringa oleífera, planta la cual cuenta con un porcentaje de aceite en sus semillas (superior al 35% [11-12]) con el fin de evaluar y establecer los parámetros y el mejor rendimiento para la mitigación de impactos ambientales negativos y la conservación de un ambiente natural limpio. Si bien en la actualidad el costo de las semillas es elevado no cabe duda que el incremento del cultivo en el país y la facilidad en la siembra proyectan una disminución en el precio y por lo tanto una opción a futuro como fuente de energía verde y rentable.

10

4. OBJETIVOS

4.1.

OBJETIVO GENERAL

Evaluar el efecto de la cantidad de catalizador, temperatura y relación molar alcohol aceite sobre la producción de biodiesel a partir de aceite de Moringa oleífera asistido por la técnica de ultrasonido.

4.2.    

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Caracterizar física y químicamente el aceite de Moringa oleífera procedente de la extracción a nivel laboratorio Plantear un diseño experimental con las variables cantidad de catalizador, temperatura y relación molar alcohol aceite Encontrar los valores óptimos de las condiciones a evaluar a partir del porcentaje de FAMES obtenido. Realizar la caracterización física y química del biodiesel obtenido.

11

5. MARCO REFERENCIAL

5.1. ESTADO ACTUAL 5.1.1. BIODIESEL A comienzos del año 1900 un ingeniero alemán llamado Rudolph Diesel comenzó a hacer combustibles a partir de aceites de origen vegetal y a probarlos en un motor por primera vez [13]. Después y debido a la escasez de combustibles fósiles durante la segunda guerra mundial se realizó una investigación sobre el diésel de origen vegetal, pero solo en la crisis energética de los años 60’s y 70’s donde el precio del petróleo era bastante elevado se produjo biodiesel de forma significativa para suplir las necesidades del mercado [13-14]. Solo desde 1990 hasta el día de hoy, cuando se intensifica la preocupación por el deterioro del ambiente natural, se comienzan a dar incentivos por la producción de biocombustibles, por lo cual también se empieza a hacer investigación sobre nuevas fuentes de energía menos contaminantes. El biodiesel a partir de aceites vegetales (AV) se manifiesta como una opción [9, 13]. En los últimos 22 años se ha estudiado y elaborado biodiesel a partir de AV como el de girasol e higuerilla en diversos países: 



Brasil realizó un estudio de producción y uso de biodiesel con aceite de girasol en pequeñas granjas en Río Pardo. Con resultados satisfactorios, se demostró que con un equipo casero se puede hacer un biocombustible que cumpla con los parámetros de calidad establecidos, además de garantizar la auto-sostenibilidad de las granjas [3]. En China se han realizado diversos estudios sobre el biodiesel en los que se ha extraído el aceite de las semillas de algunas especies vegetales como Pranus Sibirica L. con resultados muy satisfactorios, ya que las semillas cuentan con alto contenido de aceite y poca concentración de ácidos grasos y de agua [15]; otros estudios han comparado y analizado la producción de biodiesel con aceites vegetales no comestibles como el de Tártago, árbol de sebo y piñón de tempate obteniendo un rendimiento mayor al 84.0% en los tres aceites [16]; también se han realizado revisiones de los procesos y métodos de elaboración del biodiesel. El método más utilizado es la catálisis por transesterificación, este proceso se puede ver afectado negativamente si el aceite contiene grandes cantidades de ácidos grasos o de agua, ya

12





que, estos compuestos pueden generar jabón y la hidrolisis de los triglicéridos, dañando por completo el biodiesel [6]. En la India se han realizado varios estudios de optimización y producción de biodiesel utilizando como materia prima el aceite de cocina, ya que, es muy rentable y factible de cultivar en todo el mundo, además, sus características lo vuelven un posible substituto de los combustibles fósiles convencionales, generando solo preocupación por la seguridad alimentaria [17, 18]; por lo cual, comenzaron a hacer estudios con aceite de cocina usado utilizando reactores sonoquímicos para la producción de este biodiesel. En un proceso denominado cavitación acústica, la producción de biodiesel por este método mejora significativamente la velocidad de reacción [19]. Mientras, en Serbia la seguridad alimentaria ha sido una preocupación a la hora de hacer nuevas fuentes de energía como el biodiesel, pero éste, al ser un combustible biodegradable y poco o nada tóxico es considerado como una alternativa llamativa que no se debe descartar, por esta razón se han realizado estudios de biodiesel con aceites no comestibles como una opción para garantizar la seguridad alimentaria además de mejorar la economía, ya que, estos aceites pueden ser más baratos que los comestibles [20].

5.1.2. MORINGA OLEIFERA COMO BIOCOMBUSTIBLE La planta de Moringa oleífera se ha empleado tradicionalmente como alimento para animales. Sin embargo su aceite se comenzó a contemplar como posible fuente de energías verdes (biocombustible) hace poco más de 5 años en varias universidades del mundo comenzando por la Universidad de Agricultura, Faisalabad de Pakistán, donde surgió el uso de este aceite como fuente de biodiesel por una transesterificación vía metanólica [11]; medio año después del estudio en Pakistán, la Universidad de Matanzas de Cuba junto a la Universidad de Vigo (España) realizaron una caracterización fraccionada de diversas semillas, incluida la Moringa oleífera, como materia prima potencial para la producción de biodiesel en Cuba. Se concluyó que no es la opción más recomendada (debido a su producción), sin embargo tuvo otros resultados favorables [12]. Luego de 3 meses Brasil también comenzó a investigar la probabilidad de usar el aceite de Moringa para la producción de biodiesel, usando un sistema de reflujo para recuperar el exceso de alcohol y variando el tiempo de reacción determinaron que este biodiesel puede llegar a tener aplicaciones comerciales pero se debe promover la producción de las semillas [21]; un año después se

13

realizó un estudio sobre la producción de biodiesel con aceite de moringa en la Universidad tecnológica de Tshwane en Sudáfrica por medio de una catálisis alcalina tuvieron como objetivo optimizar de los parámetros de producción [22]. En 2010, en la Universidad de agricultura en Faisalabad, Pakistán se aplicó una metodología de superficie de respuesta para la optimización de la transesterificación con aceite de Moringa oleífera con cuatro variables: relación molar metanol/aceite, concentración del catalizador, temperatura de reacción y tiempo de reacción se estimó que el rendimiento máximo de conversión de aceite a combustible es del 94.3% por lo cual, se concluyó que el uso de aceite de Moringa oleífera para la elaboración de biodiesel es altamente eficiente [23]. En el mismo año la Universidad tecnológica de Tshwane (Suráfrica) investigó en conjunto con la Escuela de Ingeniería Química (Malasia) la producción de Biodiesel a partir de aceite de Moringa oleífera por catálisis heterogénea debido a sus características biodegradables, no tóxicas, renovable y con menos emisiones. Esta investigación mostró que mediante este procedimiento el rendimiento de producción fue mayor al 84% [24]. Meses después la Escuela de Ingeniería y Tecnología junto a la Universidad de Dar Es Salaam (Tanzania) y a la Universidad de Picardie Jules Verne (Francia) llevaron a cabo un estudio sobre el potencial de diversos aceites de origen vegetal, incluida la Moringa oleífera, como fuente de energía renovable para la generación de bioenergía en África. El estudio demostró que el aceite de Moringa es superior a los demás aceites [25].

5.1.3. BIODIESEL POR ULTRASONIDO La investigación del biodiesel elaborado por ultrasonido comenzó hace poco más de cinco (5) años; uno de los primeros estudios se hizo en la Universidad federal de Ceara, Brasil, utilizando como materia prima aceite de soya y metanol, tenían como objetivo principal optimizar la producción de este biodiesel. Se concluyó que la eficiencia del proceso por ultrasonido es del 100% en 30 minutos aproximadamente con una relación molar alcohol/aceite (9:1 o superior) [26]. Dos (2) años después se realizaron dos estudios en Malasia. El primero fue una revisión de los fundamentos y desarrollos recientes en la producción de biodiesel por ultrasonido asistido, este demostró que la irradiación ultrasónica aumenta el porcentaje de transferencia en masa durante la reacción, además disminuye los tiempos de reacción [27]. La segunda investigación fue sobre la calidad del biodiesel producido por catálisis heterogénea asistida por ultrasonido y demostró que el ultrasonido no afecta la estructura molecular del 14

biodiesel significativamente y por el contrario tiene una influencia positiva en algunos parámetros de calidad como la densidad [28]. El mismo año en la Universidad de Nis en Serbia se realizó un trabajo sobre el estado del arte y las perspectivas de producción de biodiesel mediante transesterificación asistida con ultrasonido con diferentes aceites vegetales [29]. Poco después en la Universidad Nacional de Taiwán, en cooperación con la Academia de Ciencia y Tecnología de Vietnam se determinaron parámetros de evaluación de la producción de biodiesel de aceites Tung (aceite de árbol chino) sin mezclar y mezclado con canola y aceite de palma con asistencia de ultrasonido, el cual concluyó que el rendimiento se incrementó mientras que la viscosidad cinemática disminuyó con el incremento de la temperatura de reacción y la cantidad de catalizador (KOH) [30].

5.1.4. BIODIESEL EN COLOMBIA Debido a la disminución de las reservas petroleras y a la falta de nuevos pozos, el país y las empresas que ocupan este sector han entrado en un déficit de producción de combustibles; por otro lado, la capacidad nacional de producir diésel convencional se ha saturado y como si fuera poco el diésel producido posee altos niveles de azufre (mayor a las normas internacionales). Por estas razones se ha generado la necesidad de estudiar otras opciones como los biocombustibles, más concretamente el biodiesel, ya que, es fácil de producir [31]. La producción y comercialización del biodiesel en Colombia no comenzó hasta finales de 2007 y mediados de 2008 con una mezcla del 5% en el diésel. Este biodiesel tenía como materia prima el aceite de palma, ya que, la producción de este aceite es del 85% del total de aceites producidos en el país [32]. En la actualidad Colombia ocupa el tercer puesto (después de Brasil y Argentina) como productor de biodiesel en Latinoamérica mostrando un incremento y desarrollo importante de esta fuente de energía alternativa; aun así la mayor y principal materia prima en la producción de biodiesel en el país sigue siendo el aceite de palma. Sin embargo, con la creciente demanda del producto se han empezado a investigar otras posibles fuentes de producción [33]. La facultad de ingeniería en los departamentos de Mecánica y de Ambiental de la Universidad Libre comenzó a realizar proyectos de investigación sobre obtención y evaluación de energías alternativas como el biodiesel desde hace

15

unos años. Hoy en día ya se han finalizado varios de dichos proyectos entre los que se encuentra una evaluación del biodiesel a partir de aceite de Higuerilla como fuente de energía de calderas. Este proyecto trabajó con biodiesel puro y con una mezcla de diésel convencional con biodiesel (hasta 20%); y concluyó que el biodiesel puro tiene una mayor densidad y por lo tanto no cumple con los parámetros establecidos en la norma, mientras que las mezclas B10 y B20 incrementan la calidad entre 1.19% y 2.14% comparado con el diésel convencional y estableciéndose dentro de los parámetros de la ASTM D 4052 [34]. Otro estudio dentro de la universidad se presentó un año después (2010) y se basó en la elaboración de biodiesel a partir de aceite usado de cocina en dos etapas y con dos alcoholes (metanol y etanol). Este estudio concluyó que el biodiesel elaborado con etanol requiere mayor cantidad de catalizador para la reacción pero tiene un menor tiempo de reacción, sin embargo la elaboración del biocombustible con una mezcla de ambos alcoholes demostró tener un mayor rendimiento que los dos por separado [35].

5.2. MARCO TEÓRICO 5.2.1. MORINGA OLEIFERA Árbol originario de la india y conocido como “árbol milagroso” o “árbol de la vida” que debido a sus diversas cualidades, características y utilidades se ha sembrado alrededor de todo el mundo, demostrando que es una fuente de bienes y servicios altamente importante en el desarrollo tecnológico, económico, social y ambiental del ser humano [36]. Dentro de sus características y utilidades [19, 21, 37]:      

Es un suplemento alimenticio. Posee propiedades medicinales. Se extrae etanol de la corteza. Se extrae aceite de las semillas. Se puede elaborar biodiesel con el aceite. Se puede usar como cerca viva y rompe vientos.

Esta especie además de poseer estos beneficios también se puede sembrar en zonas desérticas o con poco agua y puede alcanzar los cuatro (4) metros de altura y dar frutos en su primer año [38].

16

5.2.2. ACEITE VEGETAL Sustancia liquida que se extrae de plantas oleaginosas como el Moringa Oleífera y que se utiliza para la preparación de alimentos y la elaboración de biocombustibles. Cada tipo de aceite tiene propiedades diferentes, ya que, se extrae de diversas plantas y con diferentes métodos. A continuación (Tabla # 1) se muestran las propiedades de uno de los aceites más producidos en el mundo (girasol) y uno no muy comercial (Moringa Oleífera) [22, 39, 40]:

Ácido Graso

Moringa Oleífera (wt%)

Girasol (wt%)

Ácido palmítico 7.6[22] 6.0[39] (C16:0). Ácido esteárico 5.5[22] 5.0[39] (C18:0). Ácido oleico 66.6[22] 23.0[39] (C18:1). Ácido linoleico 8.1[22] 65.0[39] (C18:2). Ácido araquídico 5.8[22] – (C20:0). Contenido Hasta un aproximado de Mayor al 45%[39] aceite en la 35%[11-12] semilla. Tabla # 1: propiedades del aceite de Moringa oleífera versus aceite de Girasol [11, 12, 22, 39, 40]. 5.2.3. METANOL El metanol o alcohol metílico es un líquido inflamable y muy tóxico que a condiciones normales es incoloro, posee un olor frutal bastante penetrante [41]. Se obtiene como componente principal en la destilación en seco de la madera y su aplicación principal es como disolvente y carburante [42]. Dentro de las propiedades fisicoquímicas del metanol (a condiciones normales) se encuentran [43]:    

Densidad: 0.79Kg/m3. Peso molecular: 32 g/mol. Punto de ebullición: 65°C. Punto de fusión:-97°C.

17

5.2.4. TRANSESTERIFICACIÓN Es un proceso de transformación química donde un lípido, ya sea una grasa o un aceite se mezcla con un alcohol de cadena corta (metanol o etanol) y por medio de un catalizador reacciona para producir un éster (biodiesel) y un glicerol (glicerina). El proceso se representa de la siguiente manera [44]:

𝑐𝑎𝑡𝑎𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜𝑟

𝑅𝐶𝑂𝑂𝑅1 + 𝑅 2 𝑂𝐻 ↔

𝑐𝑎𝑡𝑎𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜𝑟

𝐸𝑠𝑡𝑒𝑟(𝑙í𝑝𝑖𝑑𝑜) + 𝑎𝑙𝑐𝑜ℎ𝑜𝑙 ↔

𝑅𝐶𝑂𝑂𝑅 2 + 𝑅1 𝑂𝐻

𝐸𝑠𝑡𝑒𝑟 + 𝐴𝑙𝑐𝑜ℎ𝑜𝑙(𝐺𝑙𝑖𝑐𝑒𝑟𝑜𝑙)

Por lo tanto la representación para la elaboración del biodiesel se describe en la figura # 1:

Figura # 1: Reacción de transesterificación [44]. Este proceso ha demostrado ser uno de los mejores que se emplea para elaborar del biodiesel debido a sus resultados [45].

5.2.5. BIODIESEL El biodiesel es un combustible renovable que se elabora a partir de grasas animales o aceites vegetales y posee la calidad del diésel [46]. El método de elaboración del biodiesel más empleado es por transesterificación entre un lípido (grasa o aceite) y un alcohol de cadena corta (metanol o etanol) [45]. Debido a que las características del biodiesel son similares a las del diésel común (de petróleo) no es necesario hacer grandes cambios en el motor para poder utilizarlo [46], por otro lado, como el biodiesel se puede elaborar a partir de una gran variedad de aceites vegetales (girasol, higuerilla, Moringa Oleífera, entre otros.) sus propiedades son igualmente variables, aun así la “American Society for Teasting and Materials” (ASTM) estableció los parámetros que 18

deben tener los biocombustibles para poder ser utilizados. Estos parámetros fueron adoptados por el ICONTEC dentro de la NTC-1438 (Norma Técnica Colombiana) y la norma DE 100-04 [47, 48]. La tabla # 2 muestra algunos de dichos parámetros:

PARÁMETRO VALOR UNIDAD Corrosión al cobre 1 clasificación Agua y sedimentos ≤500 mg/Kg Cenizas sulfatadas ≤0.02 % masa Carbón residual ≤0.3 % masa Glicerina libre ≤0.02 % masa Glicerina total ≤0.25 % masa Índice de Yodo ≤120 g yodo/100g Viscosidad cinemática (40ºC) 1.9-6.0 𝑚𝑚2 ⁄𝑠 Densidad (15ºC) 0.860-0.900 g/cm3 Punto de inflamación ≥120 ºC Tabla # 2: parámetros de calidad para biocombustibles [48].

Dentro de las propiedades que posee el biodiesel, las siguientes son las que más resaltan [3, 6, 13-30, 47]:  Fácil producción a partir de aceites vegetales por cultivos oleaginosos o por el reciclaje de los mismos.  Elevado punto de inflamación.  Emisiones de NOX y COX inferiores a los del diésel común.  Ausencia de azufre y por consiguiente:  Prolongación de vida útil del motor.  Disminución de contaminantes atmosféricos.

5.3.

MARCO LEGAL

El proyecto se realizó dentro de la legislación de la República de Colombia;  Ley 939 de 2004: Por medio de la cual se estimula la producción y comercialización de biocombustibles de origen vegetal o animal para uso en motores diésel y se dictan otras disposiciones [46].  Resolución 18 2087 de 2007: por la cual se modifican los criterios de calidad de biocombustibles para su uso en motores diésel como

19

componente de la mezcla con el combustible diésel de origen fósil en procesos de combustión [49].  CONPES 3510 de 2008: Lineamientos de política para promover la producción sostenible de biocombustibles en Colombia [50]. Así mismo, obedece a las normas técnicas colombianas (NTC) establecidas por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC):  NTC 1438 de 2007: Petróleo y sus derivados. Combustibles para motores diésel [47].  DE 100/04: Biodiesel para uso en motores diésel. Especificaciones [48].

5.4.

MARCO GEOGRÁFICO

La producción y recolección de las semillas compradas se realizó en la ciudad de Villavicencio, Meta. El proceso de extracción, producción y caracterización del biodiesel se realizó en la ciudad de Bogotá D.C., en la localidad de Engativá dentro de los laboratorios de la Universidad Libre sede Bosque Popular.

20

6. DISEÑO METODOLÓGICO

6.1.

HIPÓTESIS

Mediante la asistencia de ultrasonido se podrá producir biodiesel a partir de aceite de Moringa oleífera por medio de la optimización de la relación alcoholaceite, porcentaje de catalizador y temperatura en un tiempo menor al proceso convencional.

6.2.

ESTRATEGIA METODOLÓGICA

Revisión bibliográfica: se realizó una búsqueda y revisión de información en diversas bibliotecas (universidad Libre, Luis Ángel Arango, entre otras) y bases de datos internacionales como Sciencedirect. Obtención del aceite: para obtener el aceite de Moringa oleífera se efectuaron los siguientes pasos: Descascarado: Se compraron diez (10) kilogramos de semillas de Moringa oleífera en la ciudad de Villavicencio, Meta. Estas semillas se descascararon de manera manual utilizando una piedra o un mazo como mortero para romper la cascara. Luego se separó la semilla de la cascara y se almacenó en una bolsa plástica bien sellada y aislada de componentes ambientales como aire o humedad. Secado y trituración: una vez hecho el descascarado, las semillas se llevaron a un horno a una temperatura de 90ºC por 5 horas, luego se pasa a un desecador a fin de evitar que la semilla vuelva a ganar humedad. Con un mortero se trituró la semilla (sin pulverizar) para que el hexano tuviera más contacto con la semilla en el proceso de extracción y mejorar el proceso. Extracción y limpieza: Luego del secado se llevó a cabo la extracción del aceite presente en las semillas de Moringa oleífera con un montaje como se muestra en el anexo I: En cada dedal se pesaron entre 15g y 20g de semilla triturada. Ese dedal se coloca dentro del soxhlet, el cual se acopla en la parte superior con un condensador (refrigerante) y en la parte inferior con un balón que contiene 250mL de hexano.

21

Luego de acoplar los soxhlet con los condensadores y los balones, se puso en funcionamiento el sistema de reflujo de agua y se comenzó a calentar el hexano hasta el punto de ebullición (70ºC aproximadamente). Después que el hexano comenzó a evaporarse, este subía hasta el condensador donde se enfriaba y caía al soxhlet acumulándose y haciendo contacto con las semillas para extraer el aceite hasta llegar al punto de rebose para caer nuevamente al balón con el aceite extraído. Este ciclo se realizó 4 veces (2 horas aproximadamente) para extraer todo el aceite posible de las semillas. Cumplidos los 4 ciclos se debe dejar enfriar el hexano, luego se retiran los dedales de los soxhlet y se vuelve a calentar el hexano a ebullición dejándolo almacenado todo en el soxhlet y el aceite extraído en el balón. Después de separar el aceite del hexano, éste se deposita en un recipiente para su almacenamiento, limpieza y pruebas posteriores. Una vez se ha extraído el aceite de todas las semillas, comienza la etapa de limpieza del aceite, donde se calienta el aceite a 50ºC por 4 horas para evaporar el hexano residual, luego se filtra el aceite 3 veces para retirar cualquier impureza presente.

Porcentaje de aceite: para obtener el porcentaje (en masa) de aceite presente en las semillas se pesaron las semillas antes y después de la extracción y se realizó la siguiente operación: %𝑨 = 𝟏𝟎𝟎% − (

𝒎𝒇𝑺 ∗ 𝟏𝟎𝟎) 𝒎𝒊𝑺

Donde:  %A: es el porcentaje de aceite presente en las semillas de Moringa oleífera, %.  100%: es el porcentaje total, %.  mfS: es la masa final de las semillas, es decir, es la masa de las semillas después de la extracción, g.  miS: es la masa inicial de las semillas, es decir, es la masa de las semillas antes de la extracción, g.

Caracterización del aceite: después de la extracción del aceite se realizó una caracterización del mismo con las siguientes variables y técnicas:

22

Acidez: En un matraz de 250 mL se pesaron 2,5g de aceite. En un segundo matraz se calentó a ebullición 50mL de etanol (pH 6,74) con 0,5mL de fenolftaleína. Se añadió el etanol caliente en el matraz con el aceite, se mezcló muy bien, luego se tituló con hidróxido de potasio (0,25mol/L) agitando constantemente hasta que se produjo el cambio de color, luego se calculó el índice de acidez con la siguiente ecuación [51]: 𝑰𝑨 =

(𝟓𝟔, 𝟏) ∗ 𝑽 ∗ 𝑪 𝒎

Donde:    

IA: índice de acidez, mg KOH/g. V: volumen de hidróxido de potasio (KOH) gastado en la titulación, mL. C: Concentración molar del KOH, 0,25mol/L. m: masa de la muestra, g.

Densidad: En una balanza analítica se pesó un picnómetro de 10mL vacío, luego se enjuagó el picnómetro con la muestra de interés (aceite o biodiesel). Se llenó el picnómetro con la muestra y se pesó el picnómetro lleno, para calcular la densidad se realizó la siguiente operación [53]: 𝝆𝑴 =

𝒘𝑷𝑴 − 𝒘𝑷𝑽 𝑽𝑴

Donde:    

ρM: Densidad de la muestra (aceite o biodiesel), g/mL. WPM: masa del picnómetro lleno con la muestra, g. WPV: masa del picnómetro vacío, g. VM: volumen de la muestra en el picnómetro, mL.

Índice de yodo (I): En un Erlenmeyer de 250mL se pesó (por cada prueba) 0,435g aproximadamente (acorde a la tabla presentada en la norma ASTM 5554-95), luego se vertieron 20mL de cloroformo y 25mL de solución Wijs,

23

después se dejó en una zona oscura a 25ºC por 30 minutos (agitando ocasionalmente). Pasados los 30 minutos se añadió 20mL de yoduro de potasio al 15% y 100mL de agua destilada, posteriormente se tituló con tiosulfato de sodio (𝑁𝑎2 𝑆2 𝑂3 ) 0,1N, agitando constantemente hasta que el color amarillo estaba por desaparecer, y se adicionó 1mL de indicador de almidón, se continuó con la titulación hasta que el color azul desapareció. Paralelamente se preparó un blanco. El índice de yodo se calculó con la siguiente ecuación [54]: 𝑰𝒀 =

(𝑽𝑩 − 𝑽𝑴 ) ∗ 𝑵𝑵𝒂𝟐 𝑺𝟐 𝑶𝟑 ∗ 𝟏𝟐, 𝟔𝟗 𝒎𝑴

Donde:  IY: Índice de yodo, gY/100g.  VB: Volumen de tiosulfato de sodio gastado en la titulación del blanco, mL.  VM: Volumen de tiosulfato de sodio gastado en la muestra (aceite o biodiesel), mL.  N: normalidad del tiosulfato de sodio.  mM: masa de la muestra (aceite o biodiesel), g.

Viscosidad cinemática: antes de empezar la prueba se preparó un baño termostatado con un viscosímetro de Ostwald dentro. Se llenó el bulbo superior hasta la línea límite con agua destilada (liquido con viscosidad conocida) y se ajustó la temperatura a 40ºC, luego se tomó el tiempo que tardó en pasar entre las líneas limites (L1) y (L2). Este proceso se repitió 3 veces por cada prueba y se determinó el tiempo medio.

24

Figura # 2: Viscosímetro de Ostwald. Debido a que se utiliza el mismo viscosímetro para cada una de las pruebas, los valores de radio y longitud son constantes por lo tanto se calcula el volumen de la siguiente forma [55]: 𝑉=

𝑘 ∗ 𝜌𝐻2 𝑂 ∗ 𝑡𝐻2 𝑂 𝑛𝐻2 𝑂 ∗ ℎ

Donde:      

V: volumen del líquido, cm3. k: constante de cada viscosímetro, U. tH O: tiempo medio medido, s. nH O: viscosidad dinámica del agua a 40ºC, g/s*cm. ρH O: densidad del agua, g/cm3. h: diferencia de nivel entre ambos bulbos (constante). 2

2

2

Como el volumen del agua es el mismo volumen del aceite o biodiesel, se igualan las ecuaciones de la siguiente forma: 𝑉=

𝑘 ∗ 𝜌𝐻2 𝑂 ∗ 𝑡𝐻2 𝑂 𝑘 ∗ 𝜌𝑎 ∗ 𝑡 = 𝑛𝐻2 𝑂 ∗ ℎ 𝑛𝑎 ∗ ℎ

25

Por lo tanto se despeja. La viscosidad dinámica de la sustancia de interés (aceite o biodiesel) se determina de la siguiente forma: 𝑛𝑎 =

𝜌𝑎 ∗ 𝑡𝑎 ∗ 𝑛𝐻2 𝑂 𝜌𝐻2 𝑂 ∗ 𝑡𝐻2 𝑂

Donde:      

na: viscosidad dinámica del aceite o biodiesel a 40ºC, g/s*cm. ta: tiempo de desplazamiento del aceite o biodiesel, s. tH O: tiempo de desplazamiento del agua, s. nH O: viscosidad dinámica del agua a 40ºC, g/s*cm. ρH O: densidad del agua, g/cm3. ρa: densidad del aceite, g/cm3. 2

2

2

Para determinar la viscosidad cinemática se realizó la siguiente operación: 𝑛𝐶 =

𝑛𝐷 𝜌

Donde:  nC: viscosidad cinemática, cm2/s.  nD: Viscosidad dinámica, g/s*cm.  ρ: densidad del aceite o biodiesel, g/cm3.

Diseño de experimentos: se desarrolló mediante un diseño central compuesto empleando superficie de respuesta, es decir, se realizó una serie de pruebas o experimentos (18 en total) en un tiempo determinado (una hora) y se contemplaron las siguientes variables: 1. Temperatura: para determinar las temperaturas óptimas en el proceso de elaboración del biodiesel. Dentro de los 18 experimentos: se realizaron 6 a una temperatura de reacción de 40ºC; 6 a una temperatura de reacción de 45ºC; 6 a una temperatura de reacción de 50ºC. 2. Concentración del catalizador: para determinar la cantidad de catalizador óptima para la elaboración del biodiesel. Se utilizó una concentración de 1% y 1,5% en los 18 experimentos, divididos de la siguiente manera: 9 pruebas con una concentración de 1% y 9 pruebas con una concentración de 1,5%. 26

3. Relación molar: para determinar la relación molar óptima en la elaboración del biodiesel con Moringa oleífera se hizo una variación de la relación molar (5:1 a 7:1) entre el aceite y el metanol empleados.

Por lo tanto el diseño experimental se realiza con las condiciones planteadas en la siguiente tabla: PRUEBA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

TEMPERATURA RELACIÓN CATALIZADOR (ºC) MOLAR (%) 40 5:1 1,00% 40 5:1 1,50% 40 6:1 1,00% 40 6:1 1,50% 40 7:1 1,00% 40 7:1 1,50% 45 5:1 1,00% 45 5:1 1,50% 45 6:1 1,00% 45 6:1 1,50% 45 7:1 1,00% 45 7:1 1,50% 50 5:1 1,00% 50 5:1 1,50% 50 6:1 1,00% 50 6:1 1,50% 50 7:1 1,00% 50 7:1 1,50% Tabla # 3: diseño experimental.

27

. Caracterización de biodiesel: la caracterización del biodiesel se realizó con los mismos procedimientos expuestos en la caracterización del aceite (Acidez, Densidad, Índice de yodo y Viscosidad), además de realizar la cromatografía y la cinética global de producción:

Cromatografía: debido a que no se registraban los picos con la preparación de la muestra acorde a la norma, se realizaron varias pruebas para determinar cuál era la mejor preparación para el registro de los picos de cada biodiesel, aun así no se encontró el problema real pero la preparación que reporta mejores resultados se describe a continuación: En un frasco de 10mL se añaden 0,250g de muestra, luego se agrega 2,5mL de tolueno con una pipeta, se agita y deja reposar por 1 hora, luego con una pipeta se depositan 2mL en un vial y se pasa por el cromatógrafo; el cual debe estar ajustado para que se visualicen correctamente los picos de los esteres metílicos de los ácidos lignocéricos (C24) y nervónico (C24:1) y la integración se debe realizar desde el pico del miristato metílico (C14) hasta el éster metílico del C24:1 considerando todos los picos [52]. Después se representan los resultados mediante la siguiente ecuación: Determinación de la eficiencia del biodiesel en comparación con el estándar 𝒎𝒑 ( 𝑽 ) ∗ (∑ 𝑨𝒑 − 𝑨𝒑𝑻 ) 𝒑 𝑬= 𝒎 ∗ 𝟏𝟎𝟎 ( 𝑽 𝒆 ) ∗ (∑ 𝑨𝒆 − 𝑨𝒆𝑻 ) 𝒆 Donde:         

E: eficiencia, %. mp: masa de la prueba, g. me: masa del estándar, g. Vp: volumen de la prueba, mL. Ve: volumen del estándar, mL. ∑ 𝑨𝒑 : sumatoria de las áreas de los picos de la prueba. ∑ 𝑨𝒆 : sumatoria del área de los picos del estándar. 𝑨𝒑𝑻 : área del pico del tolueno de la prueba. 𝑨𝒆𝑻 : área del pico del tolueno del estándar.

28

7. RESULTADOS Y ANÁLISIS

7.1. EVALUACIÓN DEL ACEITE DE MORINGA OLEIFERA 7.1.1. PORCENTAJE DE HUMEDAD EN LAS SEMILLAS

La humedad presente en las semillas es alta (tabla # 4) por lo tanto se debe secar, para producir un biodiesel de mejor calidad. Esto incrementa los gastos de producción por el consumo energético, esta humedad se puede deber al tipo de suelo, piso térmico de los cultivos y/o al tiempo transcurrido entre la recolecta de las semillas y la elaboración de la prueba.

VARIABLE

VALOR

UNIDAD

Vaso de precipitados 105,0665 g Vaso de precipitados con semilla 109,8882 g Masa de semillas con agua 5,0810 g Masa de semillas sin agua 4,8217 g Masa de agua 0,2593 g Porcentaje de humedad en las 5,10% % semillas Tabla # 4: porcentaje de humedad en las semillas de Moringa oleífera.

29

7.1.2. PORCENTAJE DE ACEITE PRESENTE EN LAS SEMILLAS

Las semillas presentan un porcentaje de aceite acorde a la teoría (tabla # 5), sin embargo es necesario utilizar una gran cantidad de semillas para obtener la cantidad de aceite necesario para realizar todas las pruebas. Debido a que la siembra en Colombia es escasa, el costo de la semilla es elevado.

VARIABLE VASO

1

Prueba 2

3

MEDIA N/A

Cantidad de hexano (ml)

50

50

50

50

Masa de semillas (g)

3,0807

3,0636

3,0564

3,0669

Cantidad de semillas

12

13

12

12,3333

Masa vaso vacío (g)

73,8990 74,5403 75,0150 74,4848

Masa vaso lleno (g)

75,0502 75,6467 76,2524 75,6498

Masa aceite (g)

1,1512

1,1064

1,2374

1,1650

Cantidad de aceite en las semillas (%)

37,37%

36,11%

40,49%

37,99%

Tabla # 5: cantidad de aceite presente en las semillas de Moringa oleífera.

30

7.1.3. CARACTERIZACIÓN DEL ACEITE Para caracterizar el aceite se determinó el índice de acidez, la densidad, el índice de Yodo y la viscosidad cinemática y se comparó con la literatura. En la tabla #6 se observa que el índice de acidez está un poco por debajo de los valores teóricos sin embargo es un valor cercano al esperado. Algo parecido ocurre con la densidad que también se encuentra por debajo del valor teórico; por otro lado, el índice de yodo encontrado está por encima del esperado, mientras que no se encontró un parámetro teórico para comparar la viscosidad cinemática del aceite. Aunque los valores determinados no coinciden plenamente con los teóricos, estos no se encuentran muy distantes, mostrando una calidad similar y por ende un proceso de extracción adecuado. Estas diferencias se pueden deber a las condiciones de siembra y cultivo (tipo de suelo, temperatura, características del agua de riego, pesticidas, entre otras).

PRUEBA VALOR UNIDAD VALOR TEÓRICO Índice de acidez 1,163 mgKOH/g 1,194[22] - 2,200[24] Densidad, 15ºC 908,0 Kg/m3 914,4[24] Índice de Yodo 73,577 gl/100g 73,000[21] Viscosidad cinemática, 40ºC 4,91034 mm²/s Tabla # 6: Caracterización del aceite de Moringa oleífera

31

7.2.

EVALUACIÓN DEL BIODIESEL DE MORINGA OLEIFERA

7.2.1. ÍNDICE DE ACIDEZ El proceso de elaboración del biodiesel reduce significativamente (más de 4 veces) el índice de acidez del aceite al biodiesel, favoreciendo la calidad de éste ya que, es evidencia de un biodiesel más puro. Este cambio se puede detallar comparando la tabla #6 con la tabla # 7. Además de generar un biodiesel de mayor calidad, el bajo índice de acidez en el biodiesel de cada prueba es conforme con la resolución 18 2087 de 2007, es decir que cumple con los parámetros establecidos por la normativa vigente a la fecha. Por lo cual, el biodiesel puede tener una vida útil larga y mantener una buena combustión que reduzca la generación de contaminantes emitidos a la atmosfera.

32

Prueba

Prueba 1 Prueba 2 Prueba 3 Prueba 4 Prueba 5 Prueba 6 Prueba 7 Prueba 8 Prueba 9 Prueba 10 Prueba 11 Prueba 12 Prueba 13 Prueba 14 Prueba 15 Prueba 16 Prueba 17 Prueba 18

Volumen de Masa de Masa molar hidróxido de Concentración Índice de Norma 18 la del ácido potasio gastado del hidróxido de acidez (mg 2087 de 2007 muestra oleico en la titulación potasio (mol/l) KOH/g) (mg KOH/g) (g) (g/mol) (ml) 18,000 0,25 2,528 282,000 0,100 0,5 máximo 25,650 0,25 2,399 282,000 0,150 0,5 máximo 13,000 0,25 2,402 282,000 0,076 0,5 máximo 12,300 0,25 2,501 282,000 0,069 0,5 máximo 16,250 0,25 2,557 282,000 0,089 0,5 máximo 24,550 0,25 2,460 282,000 0,140 0,5 máximo 39,000 0,25 2,487 282,000 0,220 0,5 máximo 14,700 0,25 2,574 282,000 0,080 0,5 máximo 16,700 0,25 2,467 282,000 0,095 0,5 máximo 15,200 0,25 2,445 282,000 0,087 0,5 máximo 24,800 0,25 2,574 282,000 0,135 0,5 máximo 8,250 0,25 2,407 282,000 0,048 0,5 máximo 29,350 0,25 2,510 282,000 0,164 0,5 máximo 14,800 0,25 2,505 282,000 0,083 0,5 máximo 33,400 0,25 2,480 282,000 0,189 0,5 máximo 24,550 0,25 2,514 282,000 0,137 0,5 máximo 52,300 0,25 2,530 282,000 0,290 0,5 máximo 47,050 0,25 2,471 282,000 0,267 0,5 máximo Tabla # 7: índice de acidez de las pruebas y cumplimiento de la resolución 18 2087 de 2007

33

Cumple

Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple Cumple

7.2.2. DENSIDAD La densidad media de las pruebas es de 0,829g/mL (829,0Kg/m 3), esto representa una reducción del 8,77% del aceite (tabla # 6) al biodiesel, lo cual es bueno en el proceso de elaboración. Sin embargo la densidad resultante no es adecuada, ya que la norma exige que tenga un valor entre 860kg/m 3 y 900kg/m3; es decir, entre 0,860g/mL y 0,900g/mL y ninguna de las pruebas cumple con dicho parámetro como se observa en la tabla # 8. Esto se puede deber a que la asistencia del ultrasonido en el proceso de elaboración no garantiza la conversión completa del aceite, por lo tanto las muestras no son biodiesel puro, sino una mezcla de biodiesel con aceite no procesado. La baja densidad de las pruebas puede bajar la potencia del motor por lo que sería necesario inyectar más combustible para compensar la pérdida de potencia. Esto podría generar una combustión incompleta y por ende aumentar las emisiones de monóxido de carbono y de material particulado.

34

Prueba PRUEBA 1 PRUEBA 2 PRUEBA 3 PRUEBA 4 PRUEBA 5 PRUEBA 6 PRUEBA 7 PRUEBA 8 PRUEBA 9 PRUEBA 10 PRUEBA 11 PRUEBA 12 PRUEBA 13 PRUEBA 14 PRUEBA 15 PRUEBA 16 PRUEBA 17 PRUEBA 18

Masa picnómetro vacío (g)

Masa picnómetro lleno (g)

Volumen del picnómetro (ml)

Densidad de la muestra (g/ml)

Resolución 18 2087 de 2007 (g/ml)

10,564 18,855 10,000 0,829 0,860-0,900 12,957 19,601 8,000 0,831 0,860-0,900 11,199 19,473 10,000 0,827 0,860-0,900 10,487 18,815 10,000 0,833 0,860-0,900 10,729 18,965 10,000 0,824 0,860-0,900 9,978 16,647 8,000 0,834 0,860-0,900 10,403 18,774 10,000 0,837 0,860-0,900 10,988 19,274 10,000 0,829 0,860-0,900 10,526 18,787 10,000 0,826 0,860-0,900 12,707 21,048 10,000 0,834 0,860-0,900 10,785 18,949 10,000 0,816 0,860-0,900 10,520 18,816 10,000 0,830 0,860-0,900 10,307 18,595 10,000 0,829 0,860-0,900 11,910 20,199 10,000 0,829 0,860-0,900 13,539 21,777 10,000 0,824 0,860-0,900 11,715 20,048 10,000 0,833 0,860-0,900 12,222 20,395 10,000 0,817 0,860-0,900 13,935 22,272 10,000 0,834 0,860-0,900 Tabla # 8: densidad de las pruebas y cumplimiento de la resolución 18 2087 de 2007

35

Cumple NO CUMPLE NO CUMPLE NO CUMPLE NO CUMPLE NO CUMPLE NO CUMPLE NO CUMPLE NO CUMPLE NO CUMPLE NO CUMPLE NO CUMPLE NO CUMPLE NO CUMPLE NO CUMPLE NO CUMPLE NO CUMPLE NO CUMPLE NO CUMPLE

7.2.3. INDICE DE YODO En la tabla # 9 se observa una gran variación del índice de yodo resultante entre las pruebas, sin embargo las pruebas hechas a una temperatura de reacción de 40ºC (pruebas 1 a 6) presentan un mayor índice de yodo que las pruebas realizadas con una temperatura de 50ºC (pruebas 13 a 18), siendo esta la serie con el menor índice de yodo. Además se evidencia que todas las pruebas cumplen con el parámetro establecido por la norma, exceptuando la prueba 2 ya que, el límite máximo permitido es de 120gI/100g y la prueba 2 tuvo un índice de yodo de 122,266gI/100g. Al poseer un índice de yodo bajo (con excepción de la prueba # 2) se puede garantizar la estabilidad del combustible en almacenamientos prolongados, evitando la generación de masas y procesos de oxidación y polimerización que podrían obstruir las válvulas de inyección. Esto ayuda a tener un buen proceso de combustión y evita la generación de mayor cantidad de emisiones.

36

Prueba PRUEBA 1 PRUEBA 2 PRUEBA 3 PRUEBA 4 PRUEBA 5 PRUEBA 6 PRUEBA 7 PRUEBA 8 PRUEBA 9 PRUEBA 10 PRUEBA 11 PRUEBA 12 PRUEBA 13 PRUEBA 14 PRUEBA 15 PRUEBA 16 PRUEBA 17 PRUEBA 18

Volumen de tiosulfato de sodio (mL)

Normalidad del tiosulfato de sodio (N)

Masa de la muestra (g)

Índice de yodo (g de I/100g)

Norma 18 2087 de 2007 (g de I/100g)

2,600 0,10 0,412 104,415 120 máximo 2,200 0,10 0,356 122,266 120 máximo 2,400 0,10 0,435 99,478 120 máximo 7,900 0,10 0,427 84,996 120 máximo 27,450 0,10 0,405 28,357 120 máximo 11,700 0,10 0,398 79,073 120 máximo 7,100 0,10 0,370 100,834 120 máximo 5,150 0,10 0,440 90,416 120 máximo 30,450 0,10 0,429 17,906 120 máximo 18,100 0,10 0,458 50,982 120 máximo 32,000 0,10 0,373 15,310 120 máximo 26,300 0,10 0,420 30,819 120 máximo 20,950 0,10 0,407 48,484 120 máximo 2,950 0,10 0,433 98,326 120 máximo 20,900 0,10 0,400 49,491 120 máximo 31,600 0,10 0,387 16,067 120 máximo 28,900 0,10 0,442 21,820 120 máximo 24,000 0,10 0,426 37,236 120 máximo Tabla # 9: Índice de yodo de las pruebas y cumplimiento de la resolución 18 2087 de 2007

37

Cumple Si cumple No cumple Si cumple Si cumple Si cumple Si cumple Si cumple Si cumple Si cumple Si cumple Si cumple Si cumple Si cumple Si cumple Si cumple Si cumple Si cumple Si cumple

7.2.4. VISCOCIDAD CINEMÁTICA Al comparar la tabla #6 con la tabla #10 se encuentra una disminución de la viscosidad cinemática del biodiesel respecto al aceite de casi un 50% aproximadamente, además se mantiene un valor similar en las primeras 8 pruebas (temperaturas de reacción inferiores), mientras que las pruebas realizadas con una temperatura de reacción de 50ºC tiene una viscosidad menor, esto muestra que la temperatura de reacción tiene una gran incidencia en la viscosidad resultante. Esta incidencia se puede deber a que trabajar con temperaturas de reacción menores disminuye la degradación o cambios drásticos en ciertas propiedades del aceite como la viscosidad. En la tabla #10 se evidencia que 10 de las 18 pruebas cumplen con los parámetros establecidos por la norma (pruebas 1 a 8, 10 y 14), siendo la temperatura de reacción es el factor que más ha repercutido en los resultados obtenidos. De nuevo la baja conversión hace que este parámetro se encuentre por fuera de la norma. Al poseer una viscosidad menor a los parámetros establecidos por la norma (pruebas 9, 11, 12, 13 y 15 a 18), se deterioran los procesos de inyección al incrementar el desgaste por falta de colchón hidrodinámico, por lo que podría generar una combustión incompleta y una mayor cantidad de emisiones atmosféricas.

38

Viscosidad Norma 18 cinemática Prueba 2087 de 2007 (mm²/s); (mm²/s); 40ºC 40ºC PRUEBA 1 10,00 0,829 92,13 0,021549 0,025991 2,59907 1,9-6,0 PRUEBA 2 8,00 0,831 98,90 0,023768 0,028619 2,86187 1,9-6,0 PRUEBA 3 10,00 0,827 95,01 0,022176 0,026802 2,68022 1,9-6,0 PRUEBA 4 10,00 0,833 87,90 0,020651 0,024797 2,47973 1,9-6,0 PRUEBA 5 10,00 0,824 93,16 0,021644 0,026280 2,62798 1,9-6,0 PRUEBA 6 8,00 0,834 39,74 0,019016 0,022812 2,28117 1,9-6,0 PRUEBA 7 10,00 0,837 81,09 0,019149 0,022875 2,28750 1,9-6,0 PRUEBA 8 10,00 0,829 80,61 0,018842 0,022740 2,27398 1,9-6,0 PRUEBA 9 10,00 0,826 44,82 0,010446 0,012645 1,26450 1,9-6,0 PRUEBA 10 10,00 0,834 86,17 0,020275 0,024308 2,43077 1,9-6,0 PRUEBA 11 10,00 0,816 12,45 0,007106 0,008704 0,87043 1,9-6,0 PRUEBA 12 10,00 0,830 23,21 0,013464 0,016230 1,62296 1,9-6,0 PRUEBA 13 10,00 0,829 24,56 0,014237 0,017178 1,71783 1,9-6,0 PRUEBA 14 10,00 0,829 30,68 0,017783 0,021454 2,14541 1,9-6,0 PRUEBA 15 10,00 0,824 19,52 0,011248 0,013654 1,36543 1,9-6,0 PRUEBA 16 10,00 0,833 13,28 0,007737 0,009285 0,92846 1,9-6,0 PRUEBA 17 10,00 0,817 13,10 0,007487 0,009161 0,91612 1,9-6,0 PRUEBA 18 10,00 0,834 21,31 0,012423 0,014901 1,49014 1,9-6,0 Tabla # 10: Viscosidad cinemática de las pruebas y cumplimiento de la resolución 18 2087 de 2007 Volumen (ml)

Densidad (g/cm³)

Tiempo (s)

Viscosidad dinámica (g/s*cm)

39

Viscosidad cinemática (cm²/s)

Cumple Si cumple Si cumple Si cumple Si cumple Si cumple Si cumple Si cumple Si cumple No cumple Si cumple No cumple No cumple No cumple Si cumple No cumple No cumple No cumple No cumple

7.2.5. CROMATOGRAFÍA Debido a que en el laboratorio no se contaba con el estándar establecido en la norma, se empleó como estándar biodiesel B100, el cual fue suministrado por aceites manuelita y el cual tiene un porcentaje de Fames superior al 99% en peso. Con base en los datos obtenidos se calculó el rendimiento de la reacción de transesterificación para el aceite de Moringa oleífera. Prueba Temperatura RM % cat Rendimiento P1 40 5:1 1.00% 2.731% P2 40 5:1 1.50% 9.620% P3 40 6:1 1.00% 0.045% P4 40 6:1 1.50% 0.634% P5 40 7:1 1.00% 7.806% P6 40 7:1 1.50% 7.063% P7 45 5:1 1.00% 4.347% P8 45 5:1 1.50% 10.502% P9 45 6:1 1.00% 0.062% P10 45 6:1 1.50% 0.1167% P11 45 7:1 1.00% 0.000% P12 45 7:1 1.50% 0.735% P13 50 5:1 1.00% 0.003% P14 50 5:1 1.50% 10.000% P15 50 6:1 1.00% 0.066% P16 50 6:1 1.50% 0.010% P17 50 7:1 1.00% 0.024% P18 50 7:1 1.50% 1.223% Tabla # 11: Rendimiento de las 18 pruebas versus variables del proceso En la Tabla # 11 se muestra un resumen del proceso de elaboración y la eficiencia determinada de cada prueba, en el cual se evidencia que las 3 pruebas con el rendimiento más alto fueron P2, P8 y P14. Estas pruebas tienen en común una baja relación molar (5:1), y un porcentaje de catalizador alto (1,5%). Por otro lado el rendimiento más bajo lo tuvo la prueba 11 con 0,000%, esto se puede deber a un fallo en el cromatógrafo, una mala elaboración de la prueba o de la muestra. En general ninguna prueba tuvo un rendimiento superior al 20,000%, esto se puede deber al corto tiempo de reacción o al baño ultrasónico ya que, ninguna de estas garantiza una homogenización adecuada en el proceso de transesterificación. A continuación se muestra el cromatograma de una de las pruebas con mayor rendimiento. En el ANEXO II se muestran los cromatogramas de todas las pruebas. 40

Figura # 3: Cromatograma prueba 14 41

En la figura # 3 se muestra el cromatograma de la prueba 14 (P14), en esta figura se evidencian 2 picos (FAMES del biodiesel) con sus respectivos tiempos de retención. Con excepción del cromatograma de la prueba 11 (P11), la cual muestra el pico del solvente, ya que no se registraron más, cada cromatograma presente en el ANEXO II muestra los FAMES de cada una de las pruebas.

Rendimiento por temperatura de reacción y porcentaje del catalizador En la figura # 3 se puede ver que a mayor porcentaje de catalizador empleado, mayor va a ser el rendimiento. También se ve que las temperaturas de reacción que obtuvieron mejores resultados fueron de 40ºC y 50ºC respectivamente.

Design-Expert® Software Rendimiento 9.99 0.004 7.5

X1 = A: T X2 = B: Cat

Rendimiento

5.275

Actual Factor C: rm = 6.00

3.05

0.825

-1.4

1.50

50.00 1.38

47.50 1.25

B: Cat

45.00 1.13

42.50 1.00

40.00

A: T

Figura # 4: Rendimiento versus temperatura de reacción y porcentaje del catalizador

42

Rendimiento por relación molar y temperatura de reacción En la figura # 4 se observa que con una temperatura de reacción baja (40ºC) y una relación molar alcohol-aceite alta (7:1) se obtienen rendimientos elevados, sin embargo la relación molar alcohol-aceite con mayor rendimiento para cualquiera de las temperaturas de reacción manejadas es de 5:1. También se ve que los rendimientos más bajos se dan con una relación molar de 6:1.

Design-Expert® Software Rendimiento 9.99 0.004 8.9

X1 = A: T X2 = C: rm

Rendimiento

7.15

Actual Factor B: Cat = 1.25

5.4

3.65

1.9

7.00

50.00 6.50

47.50 6.00

C: rm

45.00 5.50

42.50 5.00

40.00

A: T

Figura # 5: Rendimiento versus relación molar y temperatura de reacción

43

Rendimiento por relación molar y porcentaje de catalizador En la figura # 5 se ve que a mayor porcentaje de catalizador (1,5%) hay un rendimiento mayor, además se observa que con una relación molar baja (5:1) rendimientos elevados, sin embargo el punto de mayor rendimiento estuvo con una relación molar entre 6:1 y 7:1 y con un porcentaje de catalizador entre 1,25% y 1,50%. Design-Expert® Software Rendimiento 9.99 0.004 6.2

X1 = B: Cat X2 = C: rm

Rendimiento

4.275

Actual Factor A: T = 45.00

2.35

0.425

-1.5

7.00

1.50 6.50

1.38 6.00

C: rm

1.25 5.50

1.13 5.00

1.00

B: Cat

Figura # 6: Rendimiento versus relación molar y porcentaje de catalizador

44

Determinación de los valores óptimos de rendimiento a partir de la ecuación El mejor ajuste obtenido fue a una ecuación de tipo cuadrática como se describe a continuación, con un coeficiente de correlación r2 de 0.8867 y una desviación estándar de 1.66 obtenida como producto de las cinco repeticiones realizadas en el punto central del diseño en cuestión.

𝑅 = 127,84780 − 9,94183 ∗ (𝑇) + 106,52483 ∗ (𝐶𝑎𝑡) + 12,48074 ∗ (𝑅𝑚) + 0, 50530 ∗ (𝑇) ∗ (𝐶𝑎𝑡) − 0,28203 ∗ (𝑇) ∗ (𝑅𝑚) − 8,19950 ∗ (𝐶𝑎𝑡) ∗ (𝑅𝑚) + 0,11846 ∗ (𝑇 2 )

donde:    

R: Rendimiento T: Temperatura de reacción Cat: Porcentaje de catalizador Rm: Relación molar alcohol-aceite

El óptimo para la producción de biodiesel se encontró para una temperatura de 48.62°C para un porcentaje de catalizador de 1.32 y relación molar alcohol aceite de 6.87 según el diseño experimental planteado y la ecuación de ajuste resultado.

45

8. CONCLUSIONES

 La temperatura de reacción óptima para obtener el mayor rendimiento en biodiesel de Moringa oleífera asistido por la técnica de ultrasonido, es de 48,62ºC acorde con la formula. En la práctica los mejores resultados se obtuvieron en las pruebas P8 y P14, las cuales manejan temperaturas de reacción de 45ºC y 50ºC respectivamente.  La concentración de catalizador con mejor desempeño es de 1,5%, ya que las pruebas realizadas con este porcentaje tuvieron un mayor rendimiento, además de cumplir con mayor cantidad de parámetros evaluados que las pruebas que manejaron una concentración de 1,0%, sin embargo, el valor óptimo en lo que a rendimiento se refiere es de 1,32% de acuerdo a la ecuación cuadrática.  La relación molar (alcohol-aceite) más apropiada para obtener biodiesel de Moringa oleífera por ultrasonido con un alto rendimiento identificada por la ecuación cuadrática y de acuerdo a los parámetros manejados es de 6,87:1.  La agitación por ultrasonido en un baño térmico no garantiza una homogenización completa de la mezcla alcohol-aceite-catalizador para que se dé la reacción de transesterificación adecuadamente. Esto se ve reflejado en el rendimiento para los valores de conversión obtenidos.  El bajo rendimiento obtenido por no poder garantizar una homogenización completa hace que algunos parámetros como la densidad no cumplan con los valores establecidos en la norma, es decir, los valores obtenidos en los parámetros evaluados no se tienen que ajustar a la norma debido a que cada prueba (ensayo) es una mezcla de aceite y biodiesel (con poco biodiesel).

46

9. RECOMENDACIONES

 Es recomendable encontrar formas u obtener equipos que faciliten y hagan una extracción de aceite más eficiente para futuros proyectos que requieran de algún tipo de extracción en la universidad.  En Colombia existe gran variedad de plantas oleaginosas que podrían ser materias primas para la elaboración combustibles más rentables y eficientes que se deben seguir estudiando como posibles substitutos para el diésel o la gasolina.

47

10. FUENTES DE INFORMACIÓN

[1] ROJAS, L. “Situación del petróleo en Colombia”. Internet: (http://www.eltiempo.com/participacion/blogs/default/un_articulo.php?id_blog=4 173970&id_recurso=450009429). Revisado: 10 de abril de 2013. [2] “El efecto Fukushima”. Internet: (http://www.fedebiocombustibles.com/v3/nota-web-id-698.htm). Revisado: 8 de mayo de 2013. [3] PORTE FAVERO, A., DE CASSIA DE SOUZA SCHNEIDER, R., KAERCHER, J. A., KLAMT, R. A., SCMATZ, W. L., TEXEIRA DA SILVA, E. L. y SEVERO FILHO, W. A. Sunflower biodiesel production and application in family farms in Brazil. En: Fuel. Diciembre, 2010, vol 89, p. 3718-3724. [4] VARGAS FLECHAS, C. A. Guía ambiental para el proceso de combustión. Bogotá : Cámara de Comercio de Bogotá, 2004. 68 p. [5] OLIVERA, B., “Impactos ambientales del petróleo”. Internet: (http://www.greenpeace.org/mexico/Global/mexico/report/2012/1/impactos_amb ientales_petroleo.pdf). Revisado: 10 de abril de 2013. [6] LEUNG, D. Y.C., LEUNG, M.K.H. y WU, X. A review on biodiesel production using catalyzed transesterification. En: Applied Energy. Diciembre, 2010, vol. 87, p. 1083-1095. [7] “Tipos de gases producidos en la combustión y sus consecuencias”. Internet: (http://www.as-sl.com/pdf/tipos_gases.pdf). Revisado: 8 de mayo de 2013. [8] “El mercado del biodiesel en Colombia”. Internet: (http://www.culturaemedellin.gov.co/sites/CulturaE/SoyEmprendedor/Noticias/P aginas/biodiesel_080119.aspx). Revisado: 10 de abril de 2013. [9] MONTOYA RODRDRÍGUEZ, M. I. Evaluación integral de la eficiencia económica y ambiental de procesos para la obtención de biodiesel. Tesis de maestría en Ingeniería Química. Manizales: Universidad Nacional de Colombia. Facultad de Ingeniería y arquitectura. Departamento de Ingeniería Química, 2008. 150 p. [10] CIRIA, J. Ignacio. “Propiedades y características de combustibles diésel y biodiesel”. Internet: (http://www.wearcheckiberica.es/documentacion/doctecnica/combustibles.pdf). Revisado: 21 de junio de 2013.

48

[11] RASHID, U., ANWAR, F., MOSER, B. R. y KNOTHE, G. Moringa Oleifera oil: A possible source of biodiesel. En: Bioresource Technology. Noviembre, 2008, vol 99, p. 8175-8179. [12] MARTÍN, C., MOURE, A., MARTÍN, G., CARRILLO, E., DOMÍNGUEZ, H. y PARAJÓ, J. C. Fractional characteritation of jatropha, neem, moringa, trisperma, castor and candlenut seeds as potential feedstocks for biodiesel production in Cuba. En: Biomass and Bioenergy. Abril, 2010, vol 34, p. 533538. [13] BiodieselTechnologies, “Historia del biodiesel”. Internet: (http://www.biodieseltechnologies.com/espana/). Revisado: 10 de abril de 2013. [14] NextFuel, “Evolución histórica”. Internet: (http://biodiesel.com.ar/historiadel-biodiesel). Revisado: 10 de abril de 2013. [15] WANG, L. y YU, H. Biodiesel from Siberian apricot (Prunus Sibirica L.) seed kernel oil. En: Bioresource Technology. Mayo, 2012, vol 112, p. 355-358. [16] WANG, R., HANNA, M. A., ZHU, W., BHADURY, P. S., CHEN, Q., SONG, B. y YANG, S. Production and selected fuel properties of biodiesel promising non-edible oils: Euphorbia Lathyris L., Sapium sebiferum L. and Jatropha Curcas L.. En: Bioresource Technology. Noviembre, 2011, vol 102, p. 11941199. [17] SARIN, R., MEETA, S. y KHAN, A. A. Studies on Guizotia Abyssinica L. oil: Synthesis and process optimization. En: Bioresource Technology. Septiembre, 2009, vol 100, p. 4187-4192. [18] BORUGADDA, V. B. y GOUD, V. V. Biodiesel production from renewable feedstocks: Status and opportunities. En: Renewable and Sustainable Energy Reviews. Septiembre, 2012, vol 16, p. 4763-4784. [19] HINGU, S. M., GOGATE, P. R. y RATHOD, V. K. Synthesis of biodiesel form waste cooking oil using sonochemical reactors. En: Ultrasonics Sonochemistry. Junio, 2010, vol 17, p. 827-832. [20] BANKOVI´C-ILI´C, I. B., STAMENKOVI´C, O. S. y VELJKOVI´C, V. B. Biodiesel production from non-edible plant oils. En: Renewable and Sustainable Energy Reviews. Agosto, 2012, vol 16, p. 3621-3647. [21] DA SILVA, J. P.V., SERRA, T. M., GOSSMANN, M., WOLF, C. R., MENEGHETTI, M. R. y MENEGHETTI, S. M.P. Moringa oleífera oil: Studies of characterization and biodiesel production. En: Biomass and Bioenergy. Octubre, 2010, vol 34, p. 1527-1530.

49

[22] KAFUFU, G. y MBARAWA, M. Alkaline catalized biodiesel production from moringa oleifera oil with optimized production parameters. En: Applied Energy. Agosto, 2010, vol 87, p. 2561-2565. [23] RASHID, U., ANWAR, F., ASHRAF, M., SALEEM, M. y YUSUP, S. Application of response surface methodology for optimizing trasesterification of Moringa oleifera oil: Biodiesel production. En: Energy Conversion and management. Agosto, 2011, vol 52, p. 3034-3042. [24] KAFUKU, G., LAM, M. K., KANSEDO, J., LEE, K. T. y MBARAWA, M. Heterogeneous catalyzed biodiesel production from Moringa oleifera oil. En: Fuel Processing technology. Noviembre, 2010, vol 91, p. 1525-1529. [25] KIBAZOHI, O. y SANGWAN, R.S. vegetable oil production potential from Jatropha curcas, Croton megalocarpus, Aleurites moluccana, Moringa oleifera and Pachira glabra: Assessment of renewable energy resources for bio-energy production in Africa. En: Biomass and Bioenergy. Marzo, 2011, vol 35, p. 13521356. [26] SANTOS, F. F.P., RODRIGUES, S. y FERNANDES, F. A.N. Optimization of the production of biodiesel from soybean oil by ultrasound assisted methanolysis . En: Fuel Processing Technology. Febrero, 2009, vol 90, p. 312316. [27] BADDAY, A. S., ABDULLAH, A. Z., LEE, K. T. y KHAYOON, M. Sh. Intensification of biodiesel production via ultrasonic-assisted process: A review on fundamentals and recent development. En: Renewable and Sustainable Energy Reviews. Septiembre, 2012, vol 16, p. 4574-4587. [28] SALAMATINIA, B., ABDULLAH, A. Z. y BHATIA, S. Quality evaluation of biodiesel produced Through ultrasound-assisted heterogeneous catalytic system. En: Fuel Processing Technology. Mayo, 2012, vol 97, p.1-8. [29] VELJKOVI´C, V. B., AVRAMOVI´C, J. M. y STAMENKOVI´C, O. S. Biodiesel production by ultrasound-assisted transesterification: State of the art and the perspectives. En: Renewable and Sustainable Energy Reviews. Febrero, 2012, vol 16, p. 1193-1209. [30] MANH, D., CHEN, Y., CHANG, C., CHANG, C., MINH, C. y HANH, H. Parameter evaluation of biodiesel production from unblended and blended Tung oils via ultrasound-assisted process. En: Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. Mayo, 2012, vol 43, p. 368-373.

50

[31] “El mercado del biodiésel en Colombia”. Internet: (http://www.culturaemedellin.gov.co/sites/CulturaE/SoyEmprendedor/Noticias/P aginas/biodiesel_080119.aspx). Revisado: 10 de abril de 2013. [32] “¿Cuándo Colombia comenzará a utilizar biodiésel de palma en sus vehículos?”. Internet: (http://www.fedebiocombustibles.com/v2/main-pagina-id6.htm). Revisado: 10 de abril de 2013. [33] “Colombia: ¿Potencia en biocombustibles?, Revista Estaciones y Servicios – No. 26”. Internet: (http://www.fedebiocombustibles.com/v3/nota-web-id1374.htm). Revisado: 10 de abril de 2013. [34] VARGAS ADÁN, J. C. y TORRES ORJUELA, A. F. Evaluación del desempeño del biocombustible de aceite de higuerilla para ser utilizado como fuente de energía en calderas. Bogotá, 2009, p. trabajo de grado (). Universidad Libre. Facultad de Ingeniería. [35] CIFUENTES GUERRERO, M. F. Obtención de biodiesel a partir de aceite usado de cocina por transesterificación en dos etapas, con dos tipos de alcoholes. Bogotá, 2010, 134p. Proyecto de grado (Magister en Ingeniería con énfasis en energías alternativas). Universidad Libre. Facultad de Ingeniería. [36] “Moringa oleifera benefits: Review of Moringa oleifera benefits”. Internet: (http://www.moringaoleifera.pro). Revisado: 8 de mayo de 2013. [37] FOLKARD, G. y SUTHERLAND, J. “Moringa oleifera un árbol con enormes potencialidades”. Internet: (ftp://ftp.fao.org/docrep/nonfao/lead/X6324S/X6324S00.pdf). Revisado: 8 de mayo de 2013. [38] “Información general de la Moringa (www.colmoringa.com). Revisado: 10 de abril de 2013.

oleífera”.

Internet:

[39] “Propiedades del aceite de Girasol”. Internet: (http://www.aceitedegirasol.es/propiedades-aceite-de-girasol.html). Revisado: 8 de mayo de 2013. [40] “II. Ácidos grasos esenciales”. Internet: (http://mazinger.sisib.uchile.cl/repositorio/lb/ciencias_quimicas_y_farmaceuticas /massonl01/2acidos.html). Revisado: 8 de mayo de 2013. [41] “Metanol”. Internet: (http://www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Documentacion/FichasTecnicas/FIS Q/Ficheros/0a100/nspn0057.pdf). Revisado: 8 de mayo de 2013.

51

[42] MAYER, L., HORTAL SANCHEZ, F. y TEGEDER, F. Metanol. En: Métodos de la industria química en diagramas de flujo coloreados 2. Barcelona: Reverté S.A., 1987. p. 89-90. [43] THORNTON MORRISON, R. y LEILSON BOYD, R. Derivados funcionales de los ácidos carboxílicos. En: Química Orgánica. 5 ed. Naucalpan de Juárez: Pearson, 1998. p. 867. [44] DUFOUR, J. “Catalizador ecológico para la producción de biodiesel”. Internet: (http://www.madrimasd.org/blogs/energiasalternativas/2009/07/31/122559). Revisado: 8 de mayo de 2013. [45] ARPEL y LICA. “Manual de Biocombustibles”. Internet: (http://books.google.com.co/books?id=a2HH8c2IDUYC&pg=PA1&dq=transeste rificaci%C3%B3n&hl=es419&sa=X&ei=BGeRUefuI9KG0QH92YD4AQ&ved=0CDAQ6AEwAQ). Revisado: 8 de mayo de 2013. [46] COLOMBIA. CONGRESO DE LA REPUBLICA. Ley 939. (31, diciembre, 2004). Por medio de la cual se subsanan los vicios de procedimiento en que incurrió en el trámite de la Ley 818 de 2003 y se estimula la producción y comercialización de biocombustibles de origen vegetal o animal para uso en Motores diesel y se dictan otras disposiciones. Diario oficial. Bogotá, D.C., 2004. p. 1-3. [47] INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TÉCNICAS Y CERTIFICACIÓN. Petróleo y sus derivados. Combustibles para motores diésel. NTC 1438. Bogotá D.C.: El Instituto, 2007. 6 p. [48] INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TÉCNICAS Y CERTIFICACIÓN. Biodiesel para uso en motores diésel. Especificaciones. DE 100/04. Bogotá D.C.: El Instituto. 13 p. [49] COLOMBIA. MINISTERIO DE AMBIENTE, VIVIENDA Y DESARROLLO TERRITORIAL y MINISTERIO DE MINAS Y ENERGÍA. Resolución 18 2087 (17, Diciembre, 2007). Por la cual se modifican los criterios de calidad de biocombustibles para su uso en motores diésel como componente de la mezcla con el combustible diésel de origen fósil en procesos de combustión. Bogotá D.C.,: El Ministerio, 2007. 8 p. [50] CONSEJO NACIONAL DE POLÍTICA ECONÓMICA Y SOCIAL. “Lineamientos de política para promover la producción sostenible de biocombustibles en Colombia”. Internet:

52

(http://www.minminas.gov.co/minminas/downloads/UserFiles/File/hidrocarburos /Biocombustible/Conpes203510.pdf). Revisado: 9 de mayo de 2013. [51] AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. Standard test method for acid number of petroleum by potentiometric titration. ASTM D 66407. Filadelfia: ASTM, 2007. 8 p. [52] ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE NORMALIZACIÓN Y CERTIFICACIÓN. Fat and oil derivatives. Fatty Acid Methyl Esters (FAME). Determination of esterand linolenic acid methyl ester contents. EN 14103. : EANOR, 2003. 16 p. [53] OSORIO GIRALDO, R. D. Práctica 2 Densidad de líquidos. En: Manual de técnicas de laboratorio químico. 1 ed. Medellín: Universidad de Antioquia, 2009. p. 48-49. [54] AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. Standard test method for determination of the iodine value of fats and oils. ASTM D 5554-95. Filadelfia: ASTM, 2006. 3 p. [55] AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. Standard test method for kinematic viscosity of transparent and opaque liquids (and the calculation of dynamic viscosity). ASTM D 445-04. Filadelfia: ASTM, 2004. 10 p.

53

11. ANEXOS

11.1. ANEXO I: REGISTROS FOTOGRÁFICOS

Figura # 7: Montaje para la extracción del aceite de Moringa oleífera

54

Figura # 8: Ultrasonido utilizado para asistir la elaboración del biodiesel

55

Figura # 9: Un par de pruebas (biodiesel) realizadas y en fase de separación

56

11.2. ANEXO II: CROMATOGRAMAS

Figura # 10: cromatograma prueba 1.

57

Figura # 11: cromatograma prueba 2.

58

Figura # 12: cromatograma prueba 3.

59

Figura # 13: cromatograma prueba 4.

60

Figura # 14: cromatograma prueba 5.

61

Figura # 15: cromatograma prueba 6.

62

Figura # 16: cromatograma prueba 7.

63

Figura # 17: Cromatograma prueba 8

64

Figura # 18: cromatograma prueba 9.

65

Figura # 19: cromatograma prueba 10.

66

Figura # 20: cromatograma prueba 11.

67

Figura # 21: cromatograma prueba 12.

68

Figura # 22: cromatograma prueba 13.

69

Figura # 23: cromatograma prueba 14.

70

Figura # 24: cromatograma prueba 15.

71

Figura # 25: cromatograma prueba 16.

72

Figura # 26: cromatograma prueba 17.

73

Figura # 27: cromatograma prueba 18.

74