El proceso de elaboración del biodiesel esta basado en la llamada transesterificación de los glicéridos, utilizando catalizadores.
Desde el punto de vista químico, los aceites vegetales son triglicéridos, es decir tres cadenas moleculares largas de ácidos grasos unidas a un alcohol trivalente, el glicerol. Si el glicerol es reemplazado por metanol, se obtienen tres moléculas más cortas del ácido graso metiléster. El glicerol desplazado se recupera como un subproducto de la reacción.
Por lo tanto en la reacción de transesterificación, una molécula de un triglicérido reacciona con tres moléculas de metanol o etanol para dar tres moléculas de monoésteres y una de glicerina.
Los procesos de transesterificación pueden adaptarse para usar una gran variedad de aceites, pudiendo ser procesados además, aceites brutos muy ácidos. El particular interés en los aceites muy ácidos, reside en que generalmente, están fuera de las normas de comercialización y son frecuentemente rechazados por los compradores
El aceite es inicialmente calentado a la temperatura de proceso óptima, y son agregados cantidades necesarias de metanol y catalizador. Luego de ser mezclado, el producto es transportado hacia dos columnas conectadas en serie. La transesterificación tiene lugar en esas columnas y la glicerina pura es liberada mediante decantación.
Los ésteres son lavados dos veces con agua acidificada. La glicerina obtenida es separada de los ésteres en pocos segundos, de ese modo es posible obtener biodiesel de muy alta calidad, el cual cumple con todos los requerimientos de las normas estándar americanas. El glicerol para ser utilizado debe ser refinado.
ESQUEMA DE LA PLANTA
La descripción de cada módulo de la planta es la siguiente:
a) Molino de aceite.
Los productos obtenidos son:
Aceite vegetal crudo
Harina de alto contenido proteico (soja)
El aceite crudo es posteriormente procesado, transformado en BIODIESEL y glicerol, y la harina se vende como alimento para animales, eventualmente después de un proceso de estabilización de enzimas y acondicionamiento.
b) Unidad de refinamiento y transesterificación.
Esta unidad produce el filtrado y remoción, catalítica o por destilación, de ácidos grasos libres. El producto es aceite vegetal refinado y sin ácidos, que constituye el material de alimentación para la:
Unidad de transesterificación.
En esta etapa del proceso el aceite es transformado catalíticamente, mediante agregado de metanol o etanol con el catalizador previamente mezclado, en metil o etiléster y glicerol.
c) Unidad de purificación y concentración de glicerol.
Consiste en una etapa de filtrado y purificación química, un equipo de concentración del glicerol, y el posterior almacenamiento del glicerol puro.
Transesterificación
El aceite con ácidos y gomas eliminados (parte refinada) se transforma en metil o etiléster por medio de un proceso catalítico de etapas múltiples, utilizando metanol o etanol (10% de la cantidad de aceite a ser procesado). El metiléster crudo se refina posteriormente en un lavador en cascada.
Si el producto se utiliza como combustible para motores, no necesita el proceso de destilación pero puede ser fácilmente integrado en el esquema de proceso si se desea un metiléster de calidad química.
Refinamiento del glicerol
El proceso de transesterificación produce como subproducto derivado aproximadamente 10 % de glicerol. Este glicerol en bruto contiene impurezas del aceite en bruto, fracciones del catalizador, mono y diglicéridos y restos de metanol.
Con el objeto de venderlo en el mercado internacional debe ser refinado para llegar a la calidad del glicerol técnico o, con una posterior destilación, a la del glicerol medicinal (99,8%).
Descripción de la Tecnología de la Planta
La unidad de transesterificación incluye contenedores operativos de pre - almacenamiento para la materia prima, productos intermedios y fínales. El metanol/etanol, glicerol, producto derivado, y el metiléster terminados, son almacenados en el patio de tanques fuera de la planta.
La estructura principal del complejo comprende un edificio múltiple, que alberga el material operativo y las instalaciones de distribución de energía, ventilación central, laboratorio de producción, sala de monitoreo, instalaciones para el personal, etc.
Para cada tamaño de planta de producción, se deben satisfacer precondiciones específicas de infraestructura, dependientes de la localización real.
Por lo tanto, y adicionalmente al esquema de planta delineado, se deben tener en cuenta los siguientes aspectos:
|
Además, las capacidades estimadas de almacenamiento para:
|
Estas capacidades de almacenamiento, deben ser computadas de acuerdo a los propósitos del futuro operador, y dependiendo de los ciclos de entrega y comercialización.
Planta de transesterificación con proceso integrado de eliminación de gomas y ácidos.
Para grandes unidades y en el caso donde se procesen semillas oleaginosas que tengan un alto contenido de ácidos grasos libres, se utilizan procesos convencionales de eliminación por destilación de gomas y ácidos. Los ácidos grasos separados pueden ser vendidos en el mercado internacional.
Con plantas más pequeñas se utiliza una unidad integrada donde la eliminación de gomas y ácidos tiene lugar por medio de un intercambio catalítico y un proceso de extracción por solventes.
La planta de transesterificación comprende aparatos y componentes convencionales utilizados en la ingeniería química. Debido a su categorización como líquido inflamable Clase B, el metanol requerido para la reacción se almacena en un tanque subterráneo. Desde aquí es bombeado a través de una tubería al reservorio de proceso en la planta. El aceite crudo es almacenado en tanques de procesamiento.
Después que se han calentado los dos componentes de la reacción, estos son suministrados a una columna de lecho fijo en la que tiene lugar la pre-esterificación a temperatura elevada. Siguiendo a la separación de la mezcla metanol/agua del aceite pre-esterificado en el separador, este es transesterificado con un catalizador homogéneo y un componente adicional de metanol en un proceso multietapa mediante un mezclador - sedimentador en cascada. Después de la transesterificación, el exceso de metanol es separado por evaporación y el calor de condensación del metanol es utilizado para calentar los conductos.
La mezcla de metiléster-glicerol se separa del glicerol crudo en un separador, antes de la posterior limpieza del metiléster adicional.
El metiléster limpio (Biodiesel) se recolecta como producto terminado en contenedores de fraccionamiento. Después de los análisis y aprobación, una bomba entrega el producto a un tanque de producto terminado fuera de la planta.
El metanol en exceso de la etapa de pre-esterificación se deshidrata en vacío y, como el metanol separado luego de la etapa de transesterificación, puede ser reprocesado para su reutilización en la reacción. El vacío operativo requerido para las etapas de proceso se genera en una estación de vacío anexo a la planta.
Se deben establecer zonas a prueba de incendios en determinadas partes de la planta de transesterificación debido a la presencia de metanol; al respecto se deben respetar las reglamentaciones pertinentes. El grado de riesgo se reduce eficientemente asegurando una relación de intercambio de aire de aproximadamente 8 en la sección de la planta correspondiente. Se proveen aparatos locales de limpieza de partículas por aspiración. El sistema de ventilación central se instala en el anexo de mantenimiento.
Descripción general de las Instalaciones
La sección de transesterificación se emplaza en un sector parcialmente abierto del galpón, que es la medida más adecuada para minimizar riesgos operacionales.
Las estructuras de acero se erigen en galpones como elementos básicos de una configuración de almacenamiento múltiple que permita un flujo de producción por gravedad. Esta disposición en planta provee beneficios en lo relativo a ensamblado de máquinas, suspensión de elementos de ciertos aparatos, mejor adaptación diferentes condiciones de carga y flexibilidad en el caso de alteraciones en la instalación.
Además crea las precondiciones para el mejoramiento de la ventilación general evitando la formación de bolsones de aire mediante pisos de acero abiertos, especialmente en la sección de transesterificación. Adicionalmente las plataformas de acero permiten ampliar visualmente el panorama de las instalaciones. En las plataformas existen caminos de paso.
La disposición de los pisos se realiza de acuerdo a los materiales tratados en cada emplazamiento específico, teniendo en cuenta además la facilidad de limpieza. Los requerimientos son más rigurosos en la sección de transesterificación, porque aquí se realizan procesos químicos húmedos con distintas sustancias. Por esto se utilizan en esta área pisos con baldosas.
Como protección contra perdidas y para evitar riesgos de contaminación del suministro de agua, en algunos casos los componentes de la planta deben ser instalados en adecuados depósitos colectores herméticos.
La planta debe estar provista de un depósito de homogenización y recolección, de forma tal que puedan ser desarrollados análisis de toxicidad antes de realizar la descarga a las cloacas públicas o propias de la planta.
El patio de tanques para depósito de líquidos inflamables y biodiesel se ubican fuera del edificio principal. En el área subterránea para los tanques de almacenamiento de metanol y etanol, debido al riesgo de incendio, y a nivel del terreno los tanques para el metil o etiléster.
La estación de bombeo para el llenado y las bombas de alimentación de la planta se anexan al patio de tanques.
Propiedades del Biodiesel
enlace de origen
Su producción es renovable.
Su proceso de producción primaria y elaboración industrial determina un balance de carbono menos contaminante que los combustibles fósiles.
Cumple con los requisitos de la Environmental Protection Agency (EPA) para los combustibles alternativos.
Puede emplearse puro o combinado con los combustibles fósiles en cualquier proporción.
No contiene azufre y por ende no genera emanaciones de este elemento, las cuales son responsables de las lluvias ácidas.
Mejor combustión, que reduce el humo visible en el arranque en un 30%.
Cualquiera de sus mezclas reduce en proporción equivalente a su contenido, las emanaciones de CO2, CO, partículas e hidrocarburos aromáticos. Dichas reducciones están en el orden del 15% para los hidrocarburos, del 18% para las partículas en suspensión, del 10% para el óxido de carbono y del 45% para el dióxido de carbono. Estos indicadores se mejoran notablemente si se adiciona un catalizador.
Los derrames de este combustible en las aguas de ríos y mares resultan menos contaminantes y letales para la flora y fauna marina que los combustibles fósiles.
Volcados al medio ambiente se degradan mas rápidamente que los petrocombustibles.
Su combustión genera menos elementos nocivos que los combustibles tradicionales reduciendo las posibilidades de producir cáncer.
Es menos irritante para la epidermis humana.
Actúa como lubricante de los motores prolongando su vida útil.
Su transporte y almacenamiento resulta mas seguro que el de los petroderivados ya que posee un punto de ignición más elevado. El biodiesel puro posee un punto de ignición de 148°C contra los escasos 51°C del gasoil.
Aspectos principales del plan de competitividad
Se declara de interés nacional la producción y comercialización de Biodiesel para su uso como combustible puro, como base para mezcla con gasoil o como aditivo del mismo.
Se establece una exención del Impuesto a la Transferencia de los Combustibles (ITC= $0,15/lt para el gasoil) al biodiesel por 10 años.
A los efectos del Impuesto a las Ganancias, se establece un régimen de amortización acelerada para nuevas inversiones destinadas al almacenamiento de biodiesel que se practicará en DOS (2) ejercicios, 40% en el primer ejercicio fiscal y el 60% restante en el ejercicio fiscal siguiente.
Las firmas que desarrollen actividades de producción de biodiesel estarán exentas del Impuesto a la Ganancia Mínima Presunta a partir del 1º de enero de 2002.
Invitación a las provincias a adherirse al presente régimen del decreto. La adhesión deberá estar acompañada del compromiso de eximir, por un plazo de DIEZ (10) años, a los productores, almacenadores y comercializadores, de por lo menos los siguientes impuestos:
a) Impuesto a los Ingresos Brutos a la industrialización y a las ventas.
b) Impuesto de Sellos.
c) Impuesto inmobiliario sobre los inmuebles donde operan las facilidades de producción y almacenaje.
Otras razones que hace atractivo este sector y que el gobierno declara prioritarias
Reactivación de las economías regionales producto del incremento del área destinada a cultivos oleaginosos (soja, maní, colza, palma, lino, nabo, girasol) y la generación de puestos de trabajo. La posibilidad de autoabastecimiento de combustible de estas economías es otra ventaja derivada de la promoción y difusión del biodiesel. En relación a las zonas áridas marginales, la posibilidad del desarrollo comercial de nuevos cultivos oleaginosos puede generar un alto impacto en estas economías.
El biodiesel podría representar la duplicación de la producción argentina de soja en 3 años, mediante la "sustitución de la importación de gasoil" por el biodiesel. Cabe destacar que en el año 2000, Argentina importó gasoil por un monto de U$S 141.574.709 (Secretaría de Energía y Minería).
Disminuir las emisiones de dióxido de carbono (CO2) a la atmósfera, principal causa del efecto invernadero que produce el calentamiento global, como así también disminuir las emisiones de azufre y componentes aromáticos cancerígenos. En diciembre de 1997 se elabora el Protocolo de Kyoto, que compromete a los países industrializados a reducir, para el año 2012, un 5% sus emisiones de CO2 respecto de los niveles registrados en 1990. Otro aspecto considerado en el protocolo es el de establecer mecanismos para el desarrollo limpio (MDL) y un programa de aplicación que ofrecerá créditos para el financiamiento de proyectos que disminuyan las emisiones en los países en desarrollo o con economías de transición.
Interés de las autoridades provinciales en apoyar todo proyecto de inversión relacionado con el ¨Biodiesel¨.
Una importante ventaja del biodiesel es que puede emplearse puro o combinado con el combustible fósil (diesel) en cualquier proporción.
Existencia de subproductos con valor comercial: glicerina y fertilizante a base de potasio, cuando se utiliza hidróxido de potasio como catalizador en la reacción de producción del biodiesel. En el largo plazo los petrocombustibles se agotarán, mientras que en un plazo intermedio los precios de los mismos tenderán al alza. Estos deberán ser sustituidos por combustibles que se adapten al parque automotor diesel, siendo el biodiesel renovable y apto para ello.