Estudio termoquímico asistido por computadora para la producción de biodiésel

Thermochemical computer-aided study for biodiesel Production

La importancia de mejorar los procesos de transformación industrial a otros más eficientes hace parte de los desafíos de estos tiempos. Específicamente, el desarrollo de procesos mas eficientes en la producción de biocombustibles, en donde puedan ser intensificados los procesos de reacción y separación, son de gran interés para disminuir el consumo de energía asociado al proceso. En el caso del Biodiésel, el proceso es definido por una reacción química y los componentes asociados al proceso, donde el estudio termoquímico busca desarrollar cálculos para el posterior entendimiento del proyecto de reacción y purificación. Siendo así, el análisis de los componentes mezclados haciendo uso del simulador de procesos Aspen Plus V9® describe el estudio termoquímico. Para ello, el método termodinámico UNIFAC-DMD fué utilizado para estimar los parámetros binarios del equilibrio de los reactivos y reactantes calculados con el simulador. La observación de los aspectos analizados presenta el comportamiento de los componentes a diferentes condiciones de temperatura, el comportamiento azeotrópico y condiciones termoquímica fueron determinados.

Introducción 

Se han desarrollado varios estudios en todo el mundo para mejorar el conocimiento de los biocombustibles, siendo la mayoría de las investigaciones dirigidas al estudio de la combustión química, la cinética y el comportamiento del proceso químico. En general, la producción de biodiésel se define por la reacción química de los componentes, las tecnologías y los catalizadores que potencian el proceso. 

La intensificación de procesos (Process Intensification - PI) forma parte del desarrollo de los procesos de transformación y fabricación, el concepto contribuye en la disminución del tamaño de los procesos industriales, teniendo como objetivo la integración de procesos, unidades modulares y compactas. En el presente trabajo se desarrolla un estudio termoquímico de los componentes puros y mezclados para comprender la fenomenología de la producción de biodiésel. 

El biodiésel 

El biodiésel se define como un combustible líquido sintético de origen renovable, su constitución básica es una mezcla de ésteres alquílicos de ácidos grasos de cadena larga obtenidos a partir de aceites vegetales según la American Society for Testing Materials - ASTM. En general, el biodiésel se obtiene a partir de la reacción de transesterificación, que consiste en la reacción del alcohol y el triglicerol para formar ésteres y glicerina. La reacción puede acelerarse mediante catalizadores ácidos, básicos, enzimáticos o especiales. El proceso de transesterificación se considera el método más eficaz para la transformación de los aceites vegetales, porque es práctico y tiene mejores propiedades para su uso como combustible.

Las reacciones químicas necesitan datos cinéticos, la cinética del biodiésel se llama elemental cuando el orden de la reacción coincide con la molecularidad. El estudio cinético de la reacción de transesterificación está siendo estudiado por diferentes centros de investigación, así como el comportamiento de la reacción, la oxidación, la velocidad de reacción y las condiciones de operación como la temperatura.