Evaluación integral de la eficiencia económica y ambiental de procesos para la obtención de biodiesel

Abstract

En este trabajo se evaluaron tres esquemas de proceso para la obtención de biodiesel: el proceso convencional a partir de aceite de palma y etanol, el proceso por reacción extracción a partir de aceite de palma y etanol, y el proceso por destilación reactiva a partir de ácido oleico y metanol. La evaluación se inicia desde el análisis del aceite de palma como materia prima potencial para la producción de biodiesel en Colombia y una breve historia del uso de aceites como combustibles, junto con las ventajas y desventajas de su uso. Posteriormente se realiza una descripción de las tecnologías existentes para la producción de biodiesel, de las propiedades físicas y termodinámicas reportadas para los triglicéridos y los alquil ésteres, y de los métodos de predicción de propiedades para este tipo de sustancias. Con base en esta revisión, se plantean los esquemas de proceso a analizar, utilizando la información existente en el caso del proceso convencional y los métodos cortos de termodinámica topológica para los esquemas por reacción extractiva y destilación extractiva. Estas tres alternativas de proceso generadas, fueron simuladas y evaluadas teniendo en cuenta el rendimiento a biodiesel, el consumo energético, el costo de capital, los costos de operación, el valor presente neto y el índice de potencial de impacto ambiental. Como resultado de la integración económica y ambiental, el proceso por reacción extracción (APH=0.5486) presenta un mejor desempeño que el proceso convencional (AHP=0.5091). En el caso del proceso por destilación reactiva el valor de la integración económica y ambiental fue de AHP= 0.1224. Finalmente el proceso por reacción extracción se implementó a nivel de planta piloto, utilizando el reactor extractor multietapas. (Texto tomado de la fuente)

This work evaluates three process flowsheets for biodiesel production. The conventional process and a reactive extraction process, which consider the transesterification of palm oil and ethanol with a base catalysis; and a reactive distillation process for the esterification of oleic acid and methanol with an acid catalysis. The analysis of the palm oil as a potential raw material for the production of biodiesel in Colombia was reviewed, and the advantages and disadvantages of its use as a fuel were mentioned. Existent technologies for biodiesel production were also discussed, as well as the prediction methods and experimental data available on physical and thermodynamic properties of triglycerides, alkly glycerides and alkly esters involved in the process. Technological schemes for the reactive extraction and reactive distillation process were generated using short cuts methods, while the conventional process was proposed based on the bibliographic review. The three alternatives were simulated and analyzed in terms of yield, energetic requirements, capital cost, operation cost, net present value and potential environmental impact. An integration of the economic and environmental indices was made using the analytical hierarchy process, for which better results were obtained for the reactive extraction process in comparison with the conventional process. Finally, the reaction extraction process was implemented experimentally using the multistage reactor extractor.