1

Características generales del biodiesel fabricado con sebo

vacuno

Características generales del biodiesel fabricado con sebo

vacuno

14 de noviembre del 2007

XII Congreso Latinoamericanode Grasas y Aceites

XII Congreso Latinoamericanode Grasas y Aceites

Dra. Maria Antonia Grompone

Combustible para motores, compuesto de ésteres mono alquílicos de ácidos grasos

de cadena larga, derivados de aceitesvegetales o grasas animales.

Combustible para motores, compuesto de ésteres mono alquílicos de ácidos grasos

de cadena larga, derivados de aceitesvegetales o grasas animales.

BIODIESEL(B100)BIODIESEL(B100)

REACCIÓN QUÍMICAREACCIÓN QUÍMICA

aceite o grasa + alcohol

ésteres alquílicos: BIODIESEL

producto secundario: glicerol

catalizador aceite vegetal

grasa animal

cualquier alcohol

metanol

etanol

MATERIAS PRIMAS

materias primasmaterias primas

índice de yodo

número de cetano

estabilidad oxidativa

propiedades en frío

viscosidad

calor de combustión

temperatura de ignición

temperatura de ebullición

Composición del sebo vacunoComposición del sebo vacuno

2

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

14:0 16:0 16:1 18:0 18:1 18:2

Por

cent

aje

máximo

promedio

mínimo

URUGUAY: composición del sebo vacuno

saturados

0

10

20

30

40

50

60

16:0 18:0 18:1 PF (ºC) título (ºC) índice yodo

URUGUAY

estándar

Composición del sebo vacuno uruguayo: comparación con valores estándares.

URUGUAY: composición del sebo vacuno y del sebo ovino.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

16:0 18:0 18:1 título (ºC) PF (ºC)

sebo vacuno

sebo ovino Propiedades térmicas del sebo vacuno

Propiedades térmicas del sebo vacuno

-0,30

-0,25

-0,20

-0,15

-0,10

-0,05

0,00

0,05

-60 -40 -20 0 20 40 60

Temperatura (ºC)

Pot

enci

a (m

W/m

g)

Termograma de un sebo vacuno

muestra totalmente

sólida

muestra totalmente

líquida

fusión parcial

-0,45

-0,40

-0,35

-0,30

-0,25

-0,20

-0,15

-0,10

-0,05

0,00

0,05

-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60

Temperatura (ºC)

Pote

ncia

(mW

/mg)

Aceite de Maiz Aceite de Soja

Grasa Vacuna

Termogramas de sebo vacuno, aceite de soya y aceite de maíz

3

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

-10 0 10 20 30 40

temperatura (ºC)

% s

ólid

os

sebo

maíz

girasol

soja

Contenido de sólidos de diferentes materiales grasos

Biodiesel de sebo vacunoBiodiesel de sebo vacuno

Biodiesel desebo vacuno

propiedades térmicas

viscosidad

estabilidad oxidativa

Propiedades térmicas del biodiesel de sebo vacuno

Propiedades térmicas del biodiesel de sebo vacuno

Biodieselde sebovacuno

metanol

etanol

otros alcoholes

mezclascon

gasoil

mezclascon

biodieselde soya

Ésteres metílicos desebo vacuno

Ésteres metílicos desebo vacuno

4

Termogramas de enfriamiento y de calentamiento de los ésteres metílicos del sebo vacuno.

-0,6

-0,4

-0,2

0,0

0,2

0,4

0,6

-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60

Temperatura (ºC)

Pot

enci

a (m

W/m

g)

Enfriamiento

Calentamiento

25ºC

15ºC

punto nube

fusión completa

0

2

4

6

8

10

12

14

soya girasol babassu maní palma sebo

Clo

ud P

oint

(ºC

)

Punto nube para los ésteres metílicos de diferentes aceites vegetales y del sebo.

Comportamiento del biodiesel al frío Comportamiento del biodiesel al frío

-0,50

-0,40

-0,30

-0,20

-0,10

0,00

0,10

-70 -50 -30 -10 10 30 50 70

Temperatura (ºC)

Pot

enci

a (m

W/m

g)

Sebo Vacuno Ésteres Metílicos de Sebo Vacuno

Termogramas del sebo vacuno y de sus ésteres metílicos.

1º pico(15%)

-1215OOO-28LOO

2333614%

199 - 19

31 - 3757 - 64

punto de fusión (ºC)

SSL2º pico(35%)

SOOSSO

3º pico(50%)

SSStermogramatriglicéridos

Composición en triglicéridos del sebo vacuno.

5

-0,30

-0,25

-0,20

-0,15

-0,10

-0,05

0,00

0,05

-60 -40 -20 0 20 40 60

Temperatura (ºC)

Pot

enci

a (m

W/m

g)

Termograma de sebo vacuno (triglicéridos)

OOOOOL15%

SOOSSL35%

SSSSSO50%

85%

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

-20 -10 0 10 20 30 40temperatura (ºC)

% s

ólid

os

sebo vacuno

Contenido de sólidos del sebo vacuno

85%

-0,30

-0,25

-0,20

-0,15

-0,10

-0,05

0,00

0,05

-60 -40 -20 0 20 40 60

Temperatura (ºC)

Pot

enci

a (m

W/m

g)

Termograma de sebo vacuno (triglicéridos)

OOOOOL15%

SOOSSL35%

SSSSSO50%

50%

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

-20 -10 0 10 20 30 40temperatura (ºC)

% s

ólid

os

sebo vacuno

Contenido de sólidos del sebo vacuno

50%

-35.0

-19.9

39.1

30.0

19.0

PF (ºC)

18:2

1º pico(40%)

insaturados (MeI)

18:1

18:0

16:02º pico(60%)

saturados (MeS)

14:0

termogramaéster metílico

Composición en ésteres metílicos del biodieselde sebo vacuno.

-0,50

-0,40

-0,30

-0,20

-0,10

0,00

0,10

-60 -40 -20 0 20 40 60Temperatura (ºC)

Pot

enci

a (m

W/m

g)

Termograma de los ésteres metílicos del sebo vacuno.

MeI40%

MeS60%

60%

6

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

-20 -10 0 10 20 30 40temperatura (ºC)

% s

ólid

os

metilato sebo

Contenido de sólidos de los ésteres metílicos del sebo vacuno.

60%

-40

-20

0

20

40

60

80

MeI OOO +OOL

SOO +SSL

MeS SSO +SSS

Tem

pera

tura

(ºC

)

-0,50

-0,40

-0,30

-0,20

-0,10

0,00

0,10

-70 -20 30

Temperatura (ºC)

Pote

ncia

(mW

/mg)

Sebo Vacuno Ésteres Metílicos

112

2

3

34

4

5

5

Relación entre la composición y los picos de los termogramas.

-0,50

-0,40

-0,30

-0,20

-0,10

0,00

0,10

-70 -50 -30 -10 10 30 50 70

Temperatura (ºC)

Pot

enci

a (m

W/m

g)

Sebo Vacuno Ésteres Metílicos de Sebo Vacuno

Termogramas del sebo vacuno y de sus ésteres metílicos.

SSS + SSO

SOO + SSL

OOO

MeI

MeS

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

-20 -10 0 10 20 30 40

temperatura (ºC)

% s

ólid

os

sebo vacuno

metilato sebo

gasoil

Contenido de sólidos del gasoil, del sebo vacuno y de sus ésteres metílicos.

Mezclas de ésteres metílicos de sebo vacuno con gasoil

Mezclas de ésteres metílicos de sebo vacuno con gasoil

0

10

20

30

40

50

60

70

80

-20 -10 0 10 20

temperatura (ºC)

% s

ólid

os

B100

B60

B40

B10

gasoil

Contenido de sólidos de mezclas de biodiesel de sebo y gasoil

7

0

10

20

30

40

50

60

70

80

-20 -10 0 10 20

temperatura (ºC)

% s

ólid

os

B100

B10

gasoil

Contenido de sólidos de mezcla de 10% de biodiesel de sebo y 90% de gasoil (B10).

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

B100 B60 B40 B10 gasoil

tem

pera

tura

(ºC

)

Temperaturas correspondientes a 6% de sólidos.

Ésteres metílicos de sebo vacuno y de aceite de soyaÉsteres metílicos de sebo vacuno y de aceite de soya

-0,80

-0,70

-0,60

-0,50

-0,40

-0,30

-0,20

-0,10

0,00

0,10

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60

Temperatura (ºC)

Pot

enci

a (m

W/m

g)

Ésteres Metílicos de Sebo Vacuno

Ésteres Metílicos de Aceite de Soja

Termogramas de los ésteres metílicos de sebo vacuno y de aceite de soya.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

-20 -10 0 10 20

temperatura (ºC)

% s

ólid

os

metilato sebo

gasoil

metilato soya

Contenido de sólidos del gasoil y de los ésteres metílicos de sebo vacuno y de aceite de soya.

Mezcla de ésteres metílicos de sebo vacuno y de aceite

de soya

Mezcla de ésteres metílicos de sebo vacuno y de aceite

de soya

8

Mezclas de ésteres metílicos de sebo vacuno con ésteres metílicos de aceite de soja.

-0,60

-0,50

-0,40

-0,30

-0,20

-0,10

0,00

0,10

-50 -30 -10 10 30 50 70Temperatura (ºC)

Pot

enci

a (m

W/m

g)

Mezcla 10% Mezcla 40% Mezcla 60% Ésteres metílicos grasa Vacuna Mezcla 20%

0

10

20

30

40

50

60

70

-10 0 10 20

temperatura (ºC)

% s

ólid

os

Gasoil

Mezcla 10%

Mezcla 20%

Mezcla 40%

Mezcla 60%

Mezclas de ésteres metílicos de sebo vacuno con ésteres metílicos de aceite de soja (%).

-5

0

5

10

15

20

sebo 10% soya 20% soya 40% soya 60% soya gasoil soya

tem

pera

tura

(ºC

)

Temperaturas correspondientes a 6% de sólidos.

Esteres metílicos y ésteres etílicos de

sebo vacuno

Esteres metílicos y ésteres etílicos de

sebo vacuno

-0,50

-0,45

-0,40

-0,35

-0,30

-0,25

-0,20

-0,15

-0,10

-0,05

0,00

0,05

-40 -20 0 20 40 60 80Temperatura (ºC)

Pote

ncia

(mW

/mg)

ésteres metílicos

ésteres etílicos

Termogramas de los ésteres metílicos y etílicos de sebo vacuno

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

-30 -20 -10 0 10 20 30 40

Temperatura (ºC)

% s

ólid

os Ésteres etílicos

Esteres metílicos

Contenido de sólidos de los ésteres metílicos y etílicos de sebo vacuno

9

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

-20 -10 0 10 20 30

temperatura (ºC)

% s

ólid

os

metílicos

etílicos

Contenido de sólidos de los ésteres metílicos y etílicos de sebo vacuno

Comportamiento a 4ºC

Biodiesel(etanol y aceite girasol)

Biodiesel(etanol y sebo)

Fotos: B. Irigaray

Comportamiento a 30ºC

Biodiesel(etanol y aceite girasol)

Biodiesel(etanol y sebo)

Fotos: B. Irigaray

30ºC15ºC

4ºC

Fotos: B. Irigaray

Biodiesel fabricado con grasa vacuna y etanol

Ésteres de sebo vacunoy diferentes alcoholesÉsteres de sebo vacunoy diferentes alcoholes

El biodiesel obtenido a partir de sebo vacuno y metanol o etanol presenta un contenido muy elevado de sólidos a las temperaturas del

invierno uruguayo (intervalo entre –5 y 0 ºC).

10

1-propanol = alcohol n-propílico

2-propanol = alcohol iso-propílico

1-butanol = alcohol n-butílico

2-butanol = alcohol iso-butílico-0,50

-0,40

-0,30

-0,20

-0,10

0,00

0,10

-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60

Temperatura (ºC)

Pot

enci

a (m

W/m

g)

metílicos

etílicos

n-propílicos

n-butílicos

isopropílicos

isobutílicos

Sebo vacuno: ésteres de diferentes alcoholes

T endset

16.51-butanol

18.01-propanol

10.52-butanol

12.52-propanol

20.0etanol

23.0metanol

T endset (ºC)ésteres de seboEl efecto sobre la temperatura “endset”

(equivalente al punto nube) depende del alcohol utilizado, siendo mayor la reducción

según el siguiente orden:

metanol

etanol

n-propanol

n-butanol

2-propanol

2-butanol

-0,50

-0,45

-0,40

-0,35

-0,30

-0,25

-0,20

-0,15

-0,10

-0,05

0,00

0,05

-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60

Temperatura (ºC)

Pot

enci

a (m

W/m

g) ésteres metílicos

ésteres isopropílicos

ésteres isobutílicos

ésteres metílicos girasol

ésteres metílicos soja

Sebo vacuno: ésteres de diferentes alcoholes (comparados con los ésteres metílicos de girasol y de soya).

-0,50

-0,45

-0,40

-0,35

-0,30

-0,25

-0,20

-0,15

-0,10

-0,05

0,00

0,05

-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60

Temperatura (ºC)

Pot

enci

a (m

W/m

g)

ésteres metílicos

ésteres isopropílicos

ésteres isobutílicos

Sebo vacuno: ésteres de diferentes alcoholes

11

0

10

20

30

40

50

60

70

80

-30 -20 -10 0 10 20

% sólidos

tem

pera

tura

(ºC

)

metílico

isopropílico

gasoil

Contenido de sólidos del gasoil y de los ésteres metílicos e isopropílicos del sebo vacuno.

Viscosidad del biodiesel de sebo vacuno

Viscosidad del biodiesel de sebo vacuno

Viscosidad (cP) de los ésteres metílicos y etílicos del sebo vacuno.

0

2

4

6

8

10

12

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Temperatura (ºC)

Visc

osid

ad (c

P)

Ésteres metílicos

Ésteres etílicos

Gasoil

Viscosidad cinemática (mm2/s)de los ésteres metílicos y etílicos del sebo vacuno.

0

2

4

6

8

10

12

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60Temperatura (ºC)

Visc

osid

ad c

inem

átic

a (m

m2/

s

Ésteres metílicos

Ésteres etílicos

Gasoil

0

2

4

6

8

10

12

14

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60Temperatura (ºC)

Vis

cosi

dad

cine

mát

ica

(mm

2/s)

Ésteres metílicos Ésteres etílicos Ésteres 1-propílicos Ésteres 2-propílicosÉsteres 1-butílicos Ésteres 2-butílicos Gasoil

Viscosidad cinemática (mm2/s)de diferentes ésteres del sebo vacuno.

Estabilidad oxidativa del biodiesel de sebo vacuno

Estabilidad oxidativa del biodiesel de sebo vacuno

12

0 50 100 150 200velocidad relativa

18:1

18:2

18:3

20:4

Velocidad relativa de auto-oxidación de los ésteres (metílicos o etílicos) a 37ºC.

Cuanto más insaturado, más rápido se oxida al aire.

Índice de estabilidad del aceite (OSI)

conductímetro

Agua deionizadaACEITE

TermostatoAire comprimido

aire

aire conácidos volátiles señal

Celda de conductividad

De acuerdo con su composición, los materiales grasos presentan diferentes

estabilidades oxidativas (tiempos de inducción).

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

soya C soya A soya D soya B soya E palma(37ºC)

palma(51ºC)

soya/palma(41ºC)

hora

s

Tiempos OSI (horas) a 110ºC para el aceite de soya y para diferentes fracciones del aceite de palma.

6 h

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

aceite 1 aceite 2 Hidrog 1 Hidrog 4 Hidrog 2 sust. Cacao Hidrog 5 Hidrog 3

OS

I (ho

ras)

Tiempos OSI (horas) a 110ºC para diferentes aceites hidrogenados.

6 h

La estabilidad oxidativa es considerablemente mayor para un aceite que para los ácidos grasos

provenientes de él.

13

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

0 10 20 30 40 50

Tiempo (hs.)

Con

duct

ivid

ad

Ácido oleico

Ácido oleico con TBHQ

Aceite alto oleico

Tiempos OSI (horas) a 110ºC para el ácido oleico y para el aceite de girasol de alto oleico

La estabilidad oxidativa es considerablemente mayor para un

aceite que para el biodiesel fabricado con él.

Tiempos OSI (horas) a 110ºC para un sebo vacuno y un aceite de soya y para sus ésteres metílicos.

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Tiempo (hs.)

Con

duct

ivid

ad

Aceite de soja

Biodiesel de aceite de soja

Sebo

Biodiesel de sebo

La estabilidad oxidativa del biodieseldepende de las características de su

reacción (aunque siempre es menor que la del material graso de partida).

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

tiem

po O

SI (h

) a 1

10ºC

biodiesel A biodiesel B biodiesel C aceite

Tiempo OSI a 110ºC de un aceite de girasol y de sus ésteres metílicos (preparados en diferentes condiciones).

El sebo vacuno presenta diferentes tiempos de inducción de acuerdo con su

calidad.

14

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

Tiem

po (h

s.)

Tiempo OSI (110ºC) 1,20 1,70 1,55 1,45 1,40 1,40 16,85 16,85 0,65 0,65

A1 A2 A7 A8 A5 A6 B2 B1 A4 A3

Tiempos OSI (horas) a 110ºC de cinco muestras diferentes de sebo vacuno (hechas por duplicado).

6 h

En consecuencia, la estabilidad oxidativa del biodiesel de sebo vacuno

es muy variable.