Tecnología para biocombustibles

Joaquín Quesada, investigador de la Facultad de Química de la UMU./Nacho García / AGM
Joaquín Quesada, investigador de la Facultad de Química de la UMU. / Nacho García / AGM

Un proyecto nacional en el que participa la Universidad de Murcia va a construir una planta piloto para la producción en continuo de biodiésel a partir de grasa animal y cáscara de huevo

MARÍA JOSÉ MORENO

Hasta el momento, hablar de biocombustibles o biodiésel era hacerlo de sustancias orgánicas procedentes de material vegetal (algas, soja, palmeras...). Ahora el consorcio formado por las empresas Beta Renowable Group SA y Biotannery Lorca SL, los centros públicos Universidad de Murcia (UMU) e Instituto de Tecnología Química (ITQ) del CSIC-UPV, y el centro tecnológico Instituto Tecnológico del Producto Infantil y Ocio (AIJU), ha obtenido una subvención de más de un millón de euros por parte del Ministerio de Economía, Industria y Competitividad (Mineco) para el desarrollo del proyecto 'Arvina-Biocombustibilis'.

Esta iniciativa consiste en el diseño, montaje y puesta a punto de una planta piloto demostrativa para la producción en continuo de un biocombustible (biodiésel) a partir de una grasa animal muy ácida que se obtiene de los residuos de la industria del curtido (tratamiento de pieles animales). Lo novedoso del proyecto radica en el uso de la tecnología supercrítica para la transformación de la grasa en biodiésel; es decir, la grasa se hace reaccionar mediante transesterificación con metanol en condiciones supercríticas para producir el biocombustible.

Ahora, las grasas animales con alto grado de acidez se queman en calderas, lo que conlleva un grave problema medioambiental

Es importante recordar que un fluido se encuentra en estado supercrítico cuando es sometido a presiones y temperaturas superiores a su punto crítico, lo que hace que se comporte como un híbrido entre un líquido y un gas. Un fluido supercrítico puede difundirse a través de sólidos como si fuera un gas y disolver sustancias como un líquido.

Con 'Arvina-Biocombustibilis' se busca también la reducción de las emisiones de CO2 para mitigar el 'efecto invernadero'

Ensayos

El grupo de investigación Green Chemical Process Engineering de la Facultad de Química de la Universidad de Murcia (UMU), liderado por Joaquín Quesada, es experto en el campo de la obtención de biodiésel en condiciones supercríticas a partir de cualquier tipo de materia prima de base lipídica (aceites vegetales crudos y usados, grasas animales, ceras vegetales y microalgas) y será el encargado, entre otras tareas, de realizar todos los ensayos de laboratorio que permitirán fijar las condiciones de reacción del reactor supercrítico.

Otro de los aspectos innovadores del proyecto consiste en la combinación del metanol supercrítico con el uso de catalizadores heterogéneos estructurados procedentes de la cáscara del huevo, lo que permitirá suavizar las condiciones de operación del proceso supercrítico, reduciendo así los requerimientos energéticos del proceso y, por tanto, los costes de producción. Además, «es importante resaltar que durante el proceso supercrítico no se genera glicerina (principal subproducto de la reacción) ya que esta reacciona y descompone en compuestos que se disuelven en el biodiésel, aumentando así el rendimiento del producto y mejorando las propiedades de flujo en frío del biodiésel obtenido. La glicerina generada como subproducto durante el proceso convencional de producción de biodiésel limita en muchos casos la viabilidad de las plantas industriales actuales, ya que es un residuo que es necesario tratar y gestionar», como explica Quesada.

Si los resultados del proyecto son buenos, se pretende vender la tecnología a operadores del sector energético

Por lo tanto, con el desarrollo de este proyecto se conseguirá la reutilización y valorización de dos residuos industriales (una grasa animal muy ácida generada en la industria del curtido y cáscara de huevo generada en la industria ovoproductora), que hasta ahora tenían un escaso recorrido comercial, para la producción de biodiesel.

Actualmente, las grasas animales con alto grado de acidez se queman directamente en calderas, lo que conlleva un grave problema medioambiental, mientras que la cáscara de huevo es llevada en la mayoría de los casos a vertedero, acarreando un elevado coste de gestión. Tanto la grasa animal ácida como la cáscara de huevo que se usarán en este proyecto son consideradas subproductos animales no destinados al consumo humano (Sandach) y su gestión está regulada mediante reglamentos europeos específicos que dificultan su eliminación y tratamiento.

Las previsiones para los próximos años en producción y exportación de biodiésel son de crecimiento

Entre los principales objetivos de este proyecto respetuoso con el medio ambiente destacan la producción de un biocombustible a partir de residuos grasos animales muy ácidos de escaso valor comercial, la revalorización de residuos industriales de origen animal, la reducción de los requerimientos energéticos del proceso supercrítico mediante el uso de catalizadores heterogéneos estructurados reutilizables obtenidos a partir de cáscara de huevo, la reducción de la cantidad de subproductos generados (fundamentalmente glicerina) y la contribución a la reducción de las emisiones de CO2 con la consiguiente mitigación del 'efecto invernadero'. Según el investigador de la UMU, «el uso de la tecnología supercrítica permitirá minimizar la cantidad de efluentes contaminantes generados durante el proceso productivo».

«La búsqueda de nuevas fuentes de materias primas de base lipídica más baratas y el desarrollo de tecnologías novedosas de transformación son esenciales para una producción más económica de biodiésel. Este es un biocombustible líquido renovable que se mezcla con el gasoil y se distribuye en las gasolineras de toda Europa. La legislación europea obliga a incluir biodiésel en el gasoil, siendo actualmente su contenido máximo del 7%», añade Quesada.

El proceso industrial convencional de producción de biodiésel consiste en la transesterificación con metanol de aceites vegetales y/o grasas animales refinados, siendo necesario el uso de catalizadores homogéneos alcalinos (NaOH, KOH, etc.) para que se produzca la reacción. El refino de los aceites y grasas para eliminar su contenido de ácidos grasos libres y agua es caro, lo que da como resultado el encarecimiento del precio final del biodiésel producido. Al mismo tiempo, los catalizadores homogéneos, que no se reutilizan, dan lugar durante el proceso a la formación de jabones que tienen que ser eliminados mediante lavado ya que dificultan la recuperación del biodiésel, generándose efluentes contaminantes que hay que tratar, lo que supone un gran inconveniente.

Sin embargo, como destaca Joaquín Quesada, «el proceso supercrítico permite la transformación directa de aceites vegetales y/o grasas animales no refinados. Además, el uso de catalizadores heterogéneos estructurados (con actividad catalítica mejorada) no da lugar a la aparición de jabones durante el proceso supercrítico, minimizándose así la emisión de efluentes contaminantes y mejorando la calidad del producto. Otra gran ventaja de los catalizadores heterogéneos es que pueden ser fácilmente recuperados y reutilizados. Por lo tanto, el proceso supercrítico combinado con los catalizadores heterogéneos permitirá la transformación directa y eficaz de una grasa residual de muy baja calidad (con hasta un 30% de acidez) y de escaso valor comercial en biodiesel».

Catalizadores

Durante el proyecto, el grupo de investigación Green Chemical Process Engineering de la UMU realizará todos los ensayos de síntesis de biodiésel con metanol supercrítico a escala laboratorio a partir de los residuos grasos ácidos, usando catalizadores heterogéneos conformados a base de cáscara de huevo. La realización de estos ensayos es fundamental ya que permitirá determinar las condiciones óptimas de operación del reactor supercrítico y, por lo tanto, definir parámetros clave de diseño y funcionamiento de la planta piloto.

Por otro lado, el grupo de investigación Green Chemical Process Engineering participará en las tareas de caracterización fisicoquímica de las grasas animales empleadas y de control de calidad del biodiesel producido en base a la norma UNE EN 14214. El grupo de investigación también colaborará en el diseño y construcción de la planta piloto, ayudando en el diseño del sistema de control automático de la planta.

La planta piloto, asegura Quesada, «estará lista y operativa en septiembre de 2019, fecha en la que concluye el proyecto. De momento, aún no se ha tomado ninguna decisión del lugar en el que se ubicará. Si los resultados del proyecto son buenos desde un punto de vista técnico, económico y medioambiental, se pretende vender la tecnología desarrollada a operadores nacionales e internacionales del sector energético (BP, Repsol, Galp, Saras Energía, etc.) para su escalado industrial&rdquo.

Las previsiones nacionales para los próximos años en materia de producción y exportación de biodiésel son de crecimiento, de manera que el sector de los biocombustibles líquidos estaría en disposición de incorporar una nueva materia prima barata (residuos grasos SANDACH) para la producción de biodiesel mediante tecnología supercrítica.

Más información: www.arvina.es

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