Utilización del aceite Ricinus Communis (Higuerilla) para la obtención de biodiesel, un co-producto y su simulación en el software Aspen Hysys
Este proyecto desarrolla la caracterización de la semilla de la planta de Higuerilla (Ricinus Communis), la extracción del aceite, su refinación y el proceso de transesterificación para la obtención del biodiesel. Se discuten las características, limitaciones y beneficios del biodiesel obtenido. Su...
- Autores:
-
Álvarez Mora, Diana Ximena
Robledo Gil, Jimena
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2019
- Institución:
- Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
- Repositorio:
- Repositorio UNAB
- Idioma:
- spa
- OAI Identifier:
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- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/20.500.12749/7050
- Palabra clave:
- Energy engineering
Biorefinery
Biotechnology
Environment
Renewable energy
Aceite de ricino
Biodiésel
Software para computadores
Ambiente
Ingeniería en energía
Biotecnología
Biorrefinería
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- openAccess
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Este proyecto desarrolla la caracterización de la semilla de la planta de Higuerilla (Ricinus Communis), la extracción del aceite, su refinación y el proceso de transesterificación para la obtención del biodiesel. Se discuten las características, limitaciones y beneficios del biodiesel obtenido. Su justificación se explica en su desarrollo en los aspectos de viabilidad y metodología empleada. Mediante diseño experimental se obtuvo biodiesel a partir de aceite de higuerilla, el cual tuvo un proceso de extracción experimental en laboratorio. Posteriormente se realizó una caracterización para poder analizar parámetros de calidad del mismo, midiendo su densidad, viscosidad cinemática, humedad, y acidez. Para el caso de Colombia no se puede partir de una referencia en el desarrollo de esta biomasa, pero es una opción promisoria debido a que no pertenece a la cadena alimenticia por su nivel de toxicidad, además, de que brinda unas grandes ventajas en su cultivo. Para obtener el producto final Biodiesel se llevó a cabo una reacción de transesterificación del aceite de higuerilla con etanol, usando hidróxido de sodio (NaOH) como catalizador. De este proceso de transesterificación se obtuvo glicerina, la cual fue empleada en la producción del co-producto; este se produjo con el fin de demostrar el aprovechamiento de la higuerilla en la biorefinería. Paralelamente se simuló en el Software Aspen Hysys para comparar los resultados obtenidos, con los alcanzados en laboratorio |
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Se discuten las características, limitaciones y beneficios del biodiesel obtenido. Su justificación se explica en su desarrollo en los aspectos de viabilidad y metodología empleada. Mediante diseño experimental se obtuvo biodiesel a partir de aceite de higuerilla, el cual tuvo un proceso de extracción experimental en laboratorio. Posteriormente se realizó una caracterización para poder analizar parámetros de calidad del mismo, midiendo su densidad, viscosidad cinemática, humedad, y acidez. Para el caso de Colombia no se puede partir de una referencia en el desarrollo de esta biomasa, pero es una opción promisoria debido a que no pertenece a la cadena alimenticia por su nivel de toxicidad, además, de que brinda unas grandes ventajas en su cultivo. Para obtener el producto final Biodiesel se llevó a cabo una reacción de transesterificación del aceite de higuerilla con etanol, usando hidróxido de sodio (NaOH) como catalizador. De este proceso de transesterificación se obtuvo glicerina, la cual fue empleada en la producción del co-producto; este se produjo con el fin de demostrar el aprovechamiento de la higuerilla en la biorefinería. Paralelamente se simuló en el Software Aspen Hysys para comparar los resultados obtenidos, con los alcanzados en laboratorio1. INTRODUCCIÓN ......................................................................................................................... 16 2. OBJETIVOS ................................................................................................................................. 18 2.1. OBJETIVO GENERAL ........................................................................................................... 18 2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS.................................................................................................... 18 3. ESTADO DEL ARTE ..................................................................................................................... 19 4. METODOLOGÍA DE INVESTIGACIÓN ......................................................................................... 21 5. FUNDAMENTO TEÓRICO ........................................................................................................... 22 5.1. MARCO TEÓRICO .............................................................................................................. 22 5.2. ENERGÍAS RENOVABLES .................................................................................................... 22 5.2.1. Biomasa ..................................................................................................................... 23 5.3. RICINUS COMMUNIS (HIGUERILLA) .................................................................................. 24 5.4. ACEITE DE RICINO ............................................................................................................. 31 5.4.1. Composición .............................................................................................................. 32 5.4.2. Características fisicoquímicas del aceite de ricino .................................................... 32 5.4.3. Usos ........................................................................................................................... 34 5.4.4. Obtención del aceite de ricino .................................................................................. 34 5.5. EXTRACCIÓN DE ACEITE DE RICINO .................................................................................. 35 5.5.1. Extracción mecánica ................................................................................................. 35 5.5.2. Extracción química .................................................................................................... 36 5.6. BIORREFINERIA .................................................................................................................. 37 5.7. BIODIESEL .......................................................................................................................... 38 5.7.1. Obtención de biodiesel (transesterificación) ............................................................ 38 5.7.2. Biodiesel de Higuerilla ............................................................................................... 41 5.7.3. Normativa para Biodiesel .......................................................................................... 41 5.7.4. Producción mundial de biodiesel .............................................................................. 43 6. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL ............................................................................................... 45 6.1. MATERIALES DE LABORATORIO ........................................................................................ 45 6.2. ESPECIFICACIONES DE LOS MATERIALES UTILIZADOS ...................................................... 46 6.3. CARACTERIZACIÓN DE SEMILLA DE HIGUERILLA .............................................................. 47 6.3.1. Descripción de semilla .............................................................................................. 47 6.3.2. Proceso de caracterización de la semilla .................................................................. 48 6.4. EXTRACCIÓN DEL ACEITE .................................................................................................. 48 6.4.1. Descripción del proceso ............................................................................................ 48 6.4.2. Caracterización del aceite ......................................................................................... 50 6.5. DISEÑO EXPERIMENTAL .................................................................................................... 54 6.6. PRODUCCIÓN DE BIODIESEL ............................................................................................. 55 6.6.1. Condiciones de reacción ........................................................................................... 55 6.6.2. Elementos utilizados ................................................................................................. 55 6.6.3. Especificaciones de equipos ...................................................................................... 55 6.6.4. Proceso de producción.............................................................................................. 56 6.7. CARACTERIZACIÓN DEL BIODIESEL ................................................................................... 60 6.7.1. Densidad ................................................................................................................... 60 6.7.2. Índice de acidez ......................................................................................................... 61 6.7.3. Viscosidad ................................................................................................................. 61 6.7.4. pH .............................................................................................................................. 62 6.7.5. % de rendimiento ...................................................................................................... 63 6.8. PRODUCCIÓN DEL CO-PRODUCTO .................................................................................... 63 6.8.1. Tipo de crema ........................................................................................................... 63 6.8.2. Ingredientes utilizados .............................................................................................. 64 6.8.3. Cantidad de ingredientes .......................................................................................... 64 6.8.4. Proceso de producción.............................................................................................. 65 7. DESARROLLO DE SOFTWARE ..................................................................................................... 67 7.1. SIMULACIÓN ASPEN HYSYS ............................................................................................... 67 7.1.1. Proceso de Simulación .............................................................................................. 67 8. RESULTADOS ............................................................................................................................. 75 8.1. RESULTADOS DISEÑO DE EXPERIMENTOS ........................................................................ 75 8.2. RESULTADOS DE CARACTERIZACIÓN DEL BIODIESEL ........................................................ 76 8.2.1. Densidad ................................................................................................................... 76 8.2.2. Índice de acidez ......................................................................................................... 76 8.2.3. Viscosidad ................................................................................................................. 77 8.2.4. pH .............................................................................................................................. 78 8.2.5. % rendimiento ........................................................................................................... 78 8.2.6. Cromatografía ........................................................................................................... 79 8.3. ESTUDIO COMPARATIVO EL ACEITE DE PALMA Y EL ACEITE DE HIGUERILLA ................... 81 8.3.1. Comparación ............................................................................................................. 81 8.3.2. Comparación de rendimiento del cultivo ................................................................. 82 8.3.3. Impactos ambientales generados por el cultivo ....................................................... 83 8.4. DIAGRAMA DE LA BIOREFINERIA ...................................................................................... 84 8.5. OBJETIVOS DE DESARROLLO SOSTENIBLE CUMPLIDOS .................................................... 85 9. CONCLUSIONES ......................................................................................................................... 87 10. RECOMENDACIONES ............................................................................................................. 87 11. BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................................ 88PregradoThis project develops the characterization of the seed of the Higuerilla plant (Ricinus Communis), the extraction of the oil, its refining and the transesterification process to obtain the biodiesel. The characteristics, limitations and benefits of the biodiesel obtained are discussed. Its justification is explained in its development in the aspects of viability and methodology used. By means of an experimental design, biodiesel was obtained from fig oil, which had an experimental extraction process in the laboratory. Subsequently, a characterization was performed to analyze its quality parameters, measuring its density, kinematic viscosity, humidity, and acidity. In the case of Colombia, it is not possible to start from a reference in the development of this biomass, but it is a promising option because it does not belong to the food chain because of its toxicity level, in addition, because it offers great advantages in its cultivation. To obtain the final Biodiesel product, a transesterification reaction of the fig oil with ethanol was carried out, using sodium hydroxide (NaOH) as a catalyst. Glycerin was obtained from this transesterification process, which was used in the production of the co-product; This occurred in order to demonstrate the use of the fig tree in the biorefinery. At the same time, it was simulated in the Aspen Hysys Software to compare the results obtained, with those achieved in the laboratoryapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaUtilización del aceite Ricinus Communis (Higuerilla) para la obtención de biodiesel, un co-producto y su simulación en el software Aspen HysysUse of Ricinus Communis (Higuerilla) oil to obtain biodiesel, a co-product and its simulation in the Aspen Hysys softwareIngeniero MecatrónicoUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería Mecatrónicainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPEnergy engineeringBiorefineryBiotechnologyEnvironmentRenewable energyAceite de ricinoBiodiéselSoftware para computadoresAmbienteIngeniería en energíaBiotecnologíaBiorrefineríaEnergías renovablesA. 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