Mejoramiento de la filtrabilidad del biodiésel y sus mezclas con diésel petroquímico

RESUMEN: En todo el mundo, los estudios de filtrabilidad sobre biodiésel y mezclas de diésel-biodiésel, en muchos casos, han indicado obstrucciones en los filtros promovidas por contaminantes que pueden estar presentes en el biodiésel, como los esterilglucósidos libres (EGL), los monoglicéridos saturados (MGS) y los jabones. En el presente trabajo doctoral se estudió el efecto que estos contaminantes tienen sobre la filtrabilidad del biodiésel B100 y las mezclas de biodiésel-diésel que presentan cumplimiento normativo (ASTM D6751 y EN 14214). Se estudió con mayor hincapié a los EGL, los cuales han sido identificados como uno de los principales componentes que en concentraciones por encima de 10 ppm inciden en la mala filtrabilidad del biodiésel y las mezclas biodiésel-diésel. En las tecnologías actuales de producción de biodiésel, los EGL han sido difíciles de medir y eliminar. Es conocido que los EGL en el biodiésel se forman a partir de esterilglucósidos acilados (EGA), que son compuestos están presentes y son solubles en los aceites vegetales utilizados como materia prima para producir el biodiésel, aunque estos aceites también pueden tener cantidades menores de EGL. En la presente investigación se desarrollaron secuencialmente en 5 capítulos, los siguientes propósitos: I) Se documentó el estado del arte y contextualización sobre esterilglucósidos, aceites y biodiésel; II) Se llevaron a cabo etapa fenomenológica de formación y afectación de los EGL en el biodiésel; III) Se estudió la filtrabilidad del biodiésel y mezclas con diésel petroquímico de EGL, MGS y también jabones; IV) Se evaluó la filtrabilidad del biodiésel (dopado con EGL) en equipo de filtrabilidad móvil; V) Se desarrolló un proceso alternativo fisicoquímico buscando evitar o reducir los problemas de filtrabilidad del biodiésel y mezclas con diésel. De acuerdo a los resultados obtenidos, se identificaron 9 conclusiones claves con alto nivel de generación de nuevo conocimiento: 1. Los EGL en concentraciones por encima de 10 ppm en el biodiésel forman cristales mayoritariamente en el rango de 4 a 10 micras desde el primer día y pueden formar aglomerados por reposo del biocombustible o sus mezclas con diésel petroquímico. Lo anterior afecta en alto grado la filtrabilidad de estos combustibles. Sobre todo las tecnologías de vehículos más nuevos que emplean filtros con micrajes por debajo de 10 micras. Se estima que los vehículos con filtros con un micraje mayor a 10 micras, en el que se emplee un combustible contaminado con EGL posiblemente presentará problemas de ensuciamiento de inyectores. 2. Los EGA son solubles en el B100. 3. Filtros de combustible con tamaños por debajo de 10 micras, presentarán con mayor intensidad y frecuencia problemas de taponamiento prematuro de filtros a concentraciones arriba de 10 ppm de EGL en el biodiésel y mezclas diésel/biodiésel. 4. Las técnicas de microscopia óptica inversa y conteo de partículas son un buen punto de referencia para identificar potenciales problemas de filtrabilidad en B100. 5. Es cuestionable que la actual regulación de los combustibles diésel y B100 no evitan problemas de taponamiento de filtros, ni en frio ni a temperatura ambiente. 6. La mala filtrabilidad del B100 afectará la filtrabilidad de la mezcla que se pueda hacer con diésel. 7. El ácido fórmico y anhídrido acético pueden acetilar los contaminantes EGL y los MGS, lográndose en el B100 y mezclas con diésel, solubilidad de los nuevos componentes formados y de esta manera se evita el problema de filtrabilidad ocasionado por tales contaminantes. 8. Se espera que los altos contenidos de monoglicéridos saturados (MGS), jabones de sodio (Na) y esterilglucósidos libres (EGL) en combustibles de biodiésel (B100), incluso si cumplen con los requisitos estándares de calidad actuales, causen problemas de filtrabilidad en B100 y también en biodiésel-diésel mezclas. 9. Las futuras regulaciones de B100 deberían limitar contenidos máximos de 10 mg/kg de EGL, 0,4% (m/m) de MGS y de 3 ppm para el Na. También regular máximos de CSFT y FBT en 1,41 y 200 segundos respectivamente. 10. Equipo de Filtrabilidad Móvil: representación más real de la evaluación de la filtrabilidad que FBT. El presente trabajo doctoral sugiere que se puedan formular las siguientes ideas de trabajo futuro: • Proyecto normativo para regular máx. 10 ppm de EGL en biodiésel. • Proyecto para identificar aprovechamiento de técnicas microscópicas. Por ejemplo, tratar imágenes con software de procesamiento (software). • Estudios adicionales en Equipo de Filtrabilidad Móvil. • Evaluación en planta de producción de B100 para eliminar EGL y MGS mediante proceso químico desarrollado. • Estudio de prefactibilidad económica de proceso químico de EGL y/o MGS.

• Autores: Cardeño López, Fernando
• Tipo de recurso: Doctoral thesis
• Fecha de publicación: 2021
• Institución: Universidad de Antioquia
• Repositorio: Repositorio UdeA
• Idioma: spa
• OAI Identifier: oai:bibliotecadigital.udea.edu.co:10495/18798
• Acceso en línea: http://hdl.handle.net/10495/18798
• Palabra clave: Combustible; Fuels; Recursos combustibles; Fuel resources; Medio ambiente; Environment; Fuente de energía renovable; Renewable energy sources; Política energética; Energy policy; Contaminación atmosférica; Air pollution; Programa de ordenador; Computer software; http://vocabularies.unesco.org/thesaurus/concept638; http://vocabularies.unesco.org/thesaurus/concept4965; http://vocabularies.unesco.org/thesaurus/concept195; http://vocabularies.unesco.org/thesaurus/concept9750; http://vocabularies.unesco.org/thesaurus/concept194; http://vocabularies.unesco.org/thesaurus/concept1946; http://vocabularies.unesco.org/thesaurus/concept6081
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