Download presentación

Obtención de FAME por vía enzimática
utilizando aceite de fritura y etanol
Juan Montesano
Adela Hutin
Ana Lía Fontal
Marcelo Tuchetti
Método tradicional
NaOH
(metanol)
Los cultivos destinados a biocombustibles, ocupan tierras valiosas que
podrían usarse para cultivar alimentos, especialmente en países en
empobrecidos. Hay estimaciones realistas que muestran que generar
energía a partir de cultivos requiere más energía fósil que la energía
que producen, y que no reducen sustancialmente las emisiones de
gases con efecto invernadero, cuando se incluyen todos los factores en
los cálculos. ISIS. 2006 . www.EcoPortal.net
Aceite de fritura
•El aceite de cocina usado no se considera un residuo peligroso pero su
mala disposición ocasiona problemas ambientales en redes de
alcantarillado, de aguas y suelos, debido a la materia orgánica que
contiene.
La necesidad de refinado de algunos aceites vegetales no los hace
económicamente
factibles
para la aceite
producción
de biodiesel,
debido al alto
Caracterización
de nuestro
de fritura
Análisis Nº: M42021
costo de la
MP de
y de
del aceite refinado representa el
Índice
iodoproducción. El costo
115,14
75% a 85%Índice
del precio
total del biodiesel 0,96
de acídez
Índice
de saponificación
188,40 tanto del aceite crudo como
Sin embargo
estos
aceites tienen propiedades
del refinado. El calor y el agua aceleran la hidrólisis de los triglicéridos y
Alteración
Variable
Compuestos
aumenta
el contenido de ácidos
grasos libres.
Por lo formados
cual , para el método
tradicional
requiere de variosAire
procesos para
acondicionar
el aceite.
Oxidativa
Monómeros,
Dímeros,
Polímeros
oxidados, Compuestos volátiles
Los aceites
usados Dímeros.
son principalmente
obtenidos
Térmicaresiduales de cocina
Temperatura
Polímeros. Isómeros
tras de
los restaurantes. Pueden no tener ningún costo o un 60% menos que los
Hidrofílica
Humedad
Ácidos grasos libres, diglicéridos
aceites
refinados dependiendo
de la fuente
y la disponibilidad
 Es
una materia prima barata
 Evita
costos de eliminación y el
tratamiento del producto de este
desecho
 Reduce
la necesidad de producir
biomasa
Tabla comparativa
Catalizador
Condiciones
Alcalino
Ácido
Enzimático
Temperatura de reacción ºC
60-70
55-80
30-40
Ácidos grasos libres en la
materia prima
Saponificación
Esteres
Esteres
Agua en la materia prima
Interfiere con la reacción
No afecta
No afecta
Normal
Alta
Alta
Dificil
Dificil
Facil
Recuperación ésteres
Varios lavados
Varios lavados
No es necesario
Precio del catalizador
Bajo
Bajo
Alto
1h
20 h
8h
Conversión a ésteres
Recuperación de glicerol
Tiempo de reacción
09/08/2017
5
Enzimas: cinética Ping Pong Bi Bi
Ventajas del empleo de enzimas
inmovilizadas

1. El aumento de la estabilidad de la enzima;

2. La posible reutilización del derivado, por lo que disminuyen
los costos del proceso.

3. La posibilidad de diseñar un reactor enzimático de fácil
manejo y control, adaptado a la aplicación de la enzima
inmovilizada. Estos reactores con enzimas inmovilizadas
permiten el empleo de cargas elevadas de enzima, la cual
mantendrá su actividad durante más tiempo.

4.Estos sistemas pueden incluir el reciclado, lo que permite
la obtención de productos con mayor pureza
Figura : A. SDS-PAGE 10 % con β-mercaptoetanol. Las flechas indican las
proteínas mayoritarias presentes. B. El perfil de intensidad muestra que la
banda correspondiente a la proteína entre 25 y 35 KDa se encuentra al
menos al doble de concentración que la segunda proteína más abundante.
Dr. Oscar Pérez y Dr. Jimena Martínez (UNLa)
Búsqueda de enzimas
0,1$/kg de biodiesel
Efecto de N° de ciclos de reacción L sobre el costo estimado de la
L según diferentes precios de la enzima. Carga de L:2%sobre
base de MP de aceite bruto, conversión 95%

Resultados:


Muestra 1 CIC41676
Área total esteres etílicos en muestra tal cual: 608016121
Área total de esteres etílicos en muestra derivatizada: 764416220

Ésteres etílicos efic. Esterif.: 79.54%


Muestra 2 CIC41677
Área total esteres etílicos en muestra tal cual: 751215094
Área total de esteres etílicos en muestra derivatizada: 888342195

Ésteres etílicos efic. Esterif.: 84.56%

NOTA: En ambas muestras los picos observados al final de la corrida son mono, di y tri oleínas que se
esterificaron durante el ensayo realizado para evaluar la eficiencia de la conversión.

Límite de cuantificación (LC):
0.03%
Límite de detección (LD):
0.01%





Protocolo de análisis: eficiencia de
transesterificación con 2 ciclos
Resultados:
Mono , di y Triglicéridos
No se hallaron monoglicéridos , diglicéridos ni triglicéridos
Ácidos Grasos
Äcido graso hallado
Tridecanoato de metilo
Tetradecanoato de metilo
Palmitato de metilo
Linoleato de metilo e isómeros
Acidos libres no identificados
Area %
10.87%
2.57%
21.54%
63.41%
1.61%
De los valores de área surge : Del 100% de los ácidos grasos presentes todos se ven
en la corrida , , un alto porcentaje están esterificados
Los ácidos grasos libres no se pudieron identificar por su muy baja concentración
Eficiencia de la derivatización= 98.4%.
Límite de cuantificación (LC): 0.03%
Límite de detección (LD): 0.01%
Protocolo de análisis con el rendimiento de
transesterificación después de 22 ciclos
El proceso de laboratorio
Buffer 3,5 mL NaHCO3 0,1 M
4 hs
Aceite 70g
Filtrado
Enzima 10g
30°C
120-170 rpm
C2H5OH al 96% 3,4 mL
C2H5OH 3,4 mL al 96% 30 min.
C2H5OH 3,4 mL al 96% 60 min
C2H5OH 3,4 mL al 96% 90 min
El objeto del trabajo es obtener una expresión
matemática
que permita un cambio de escala
desde un modelo de reactor
llamado 1 a otro
modelo, llamado 2, aplicando la similitud
geométrica entre los volúmenes y las áreas con
factores de escala ≤ 10 ; presentando de forma
ordenada los fundamentos del escalado, definiendo
adecuadamente los términos y realizando un
programa en un software para reducir, la
complejidad del cálculo
Cambio de escala – Similitud geométrica
 2 
 3 


 4 
 5.5 
Ra := 

 6 
 6.5 
 7 


 7.5 
 2.828 
 5.196 


 8

 12.899 
Rv = 

 14.697 
 16.572 
 18.52 


 20.54 
2
3
  a  d .R1   f  g .R 2 
Ra =  Rv.Rv := Ra
 

a

b
.
R
2

  f  g .R1 

1.5
25
20
15
Rv
10
5
0
2
4
6
8
Ra
D1 := 0.13 m
L1 := 0.13 m
2
S1 := π D1  L1 = 0.053 m
R1 :=
Reactor en laboratorio
Rv := Rv
V2 := Rv V1
S2 := Ra
4, 0
D1
= 1
V1 :=
( π D12)  L1 = 1.726 L
4
Rv = 14.697
4, 0
Alternativa 2 R1=R2
L1
 S1
3
V2 = 25.36 L
D2 :=
V2  4
π
= 0.318 m
2
S2 = 0.319 m
D2 :=
S2
π
= 0.318 m
•Volumen efectivo 30 litros
• 3 agitadores 100-250 rpm
•60% del diámetro del tanque (19
• cm)
•Carga de enzima 5 kg
32 cm
Tamiz de malla 80
32 cm
Parámetros del reactor enzimático con cambio de escala
Reactor 2
Reactor 1
L-4
Tanque -2 de
separación
L-8
Tanque -1 de
separación L-3
L-1
L-6
P-01
biodiesel
Mezclador
Agua
40°C
Bio
Bio
P-05
Gli
P-03
P-02
Gli
L-2
Etanol +
Buffer
L-7
P-06
Aceite
+Etanol
+ Buffer
Calentador
L-5
Agua
30°C
L-9
Tanque
de Gli
Conclusiones

La etanólisis enzimática de aceites, permite que el sistema se
simplifique, en especial cuando se utilizan lipasas soportadas. Estas
tienen la ventaja de que como sustrato para la producción de
biodiesel pueden usar aceites de fritura, pues no interfiere el agua ni
los ácidos libres. Además, en el proceso enzimático, el glicerol se
obtiene libre de impurezas lo que facilita su comercialización.

Se lleva a cabo a < temperatura(30°C-50°C menor consumo de
energía) que en la catálisis química (65-90 °C), se emplea
etanol en lugar de metanol y no se requiere catalizadores
químicos que afecten el ambiente.
Conclusiones

En los países a medida que se desarrollan aumenta la
calidad de vida y de su producto interior bruto (PIB) conlleva
un aumento del consumo energético. Tradicionalmente se
vienen utilizando combustibles fósiles, pero el agotamiento
de reservas de petróleo está próximo. Uno de los más
importantes retos es la obtención de nuevas fuentes de
energía.

Se pretende desarrollar un modelo energético basado en la
diversificación de distintos tipos de energía más eficientes,
menos dependientes del PIB, menos contaminantes, de
fuentes biodegradables, respetuosos con la capa de ozono,
la atmósfera y el medio ambiente en general.
 Agradecimiento







-Francisco Sassi
-Natalia Bottero
-Federico Campos
-Florencia Di Iorio
-Cristina Briola
-Santos Alvarez Noblia
-Clint Campbell Mackinlay