El objetivo general de este trabajo de tesis es estudiar procesos de
transformación de la biomasa de origen agroindustrial, en biodiesel y
compuestos de alto valor agregado. Se llevaron a cabo estudios experimentales
y de modelado termodinámico de procesos de reacción (transesterificación e
hidrólisis) y separación, que incluyeron aspectos cinéticos y de comportamiento
de fases.
Los objetivos específicos planteados incluyen:
- Estudiar la cinética de transesterificación de aceites con metanol y etanol
supercrítico a través de ensayos experimentales realizados en un reactor tubular
continuo, analizando el efecto de la presencia de agua y ácidos grasos libres en
la mezcla reactiva. Se estudiaron en particular la etanólisis de aceite de girasol
alto oleico con etanol absoluto y azeotrópico y la metanólisis de aceite de coco
con y sin agregado de ácidos grasos libres.
- Estudiar el procesamiento de borras provenientes del proceso de desgomado
de aceites vegetales a fin de obtener ésteres de ácidos grasos por alcohólisis
supercrítica y ácidos grasos por hidrólisis subcrítica.
-Aplicar criterios de la ingeniería del equilibrio entre fases para proponer un
proceso de fraccionamiento que permita recuperar monoglicéridos del producto
de reacciones de transesterificación parcial de aceites vegetales.
En el Capítulo 1 se introducen los métodos catalíticos de síntesis de biodiesel y
las técnicas no-catalíticas que utilizan alcoholes en condiciones supercríticas.
En el Capítulo 2 se presentan los equipos y procedimientos experimentales
utilizados para llevar a cabo estudios de transesterificación e hidrólisis de aceites
vegetales y borras, y el fraccionamiento de los productos de la metanólisis parcial
de aceite de girasol.
En el Capítulo 3 se detallan los modelos termodinámicos aplicables al cálculo de
propiedades de las mezclas involucradas en los procesos de reacción y de
separación estudiados en esta tesis. Se describe brevemente la disciplina de la
ingeniería del equilibrio entre fases y su aplicación al desarrollo de procesos de
reacción y separación.
En el Capítulo 4, se presentan los estudios de cinética de transesterificación
supercrítica llevados a cabo en un reactor tubular continuo, utilizando como
reactivos metanol, etanol absoluto y azeotrópico, aceite de girasol alto oleico y
aceite de coco con distintos grados de acidez.
En el Capítulo 5, se detallan los estudios de alcohólisis supercrítica e hidrólisis a
alta presión, de borras provenientes del proceso de desgomado de aceites
vegetales.
En el Capítulo 6 se presentan los resultados del estudio experimental y teórico
del equilibrio entre fases de mezclas de ésteres, monoglicéridos y dióxido de
carbono y su aplicación en el estudio de un proceso de extracción líquido-líquido
de ésteres y monoglicéridos de alta pureza con CO2.
En el Capítulo 7, finalmente se resumen las conclusiones generales de la tesis y
se discuten posibles trabajos futuros. / The overall objective of this thesis is to study processes for the transformation of
agroindustrial biomass into biodiesel and high added value products.
Experimental and thermodynamic studies were carried out on reaction
(transesterification and hydrolysis) and separation processes, involving kinetic
and phase behavior aspects.
The specific objectives include:
- To investigate the kinetics of the transesterification of oils with supercritical
methanol and ethanol, in experimental studies carried out in a continuous tubular
reactor, analyzing the effect of water and free fatty acids contents in the reaction
mixture. These studies included the ethanolysis of high-oleic sunflower oil with
absolute and azeotropic ethanol and the methanolysis of coconut oil with and
without the addition of free fatty acids.
- To study the supercritical alcoholysis and subcritical hydrolysis of gums coming
from the degumming process of vegetable oils, to obtain fatty acid esters and
fatty acids, respectively.
-To apply phase equilibrium engineering tools to propose a process to recover
monoglycerides from the products obtained in the partial transesterification of
vegetable oils.
Chapter 1 discusses the catalytic and non - catalytic technologies applied and
proposed for the synthesis of biodiesel from vegetable oils.
The experimental equipment and procedures used to carry out the alcoholysis
and hydrolysis of vegetable oils and gums, as well as the fractionation of the
reaction products obtained in the partial methanolysis of sunflower oil, are
presented in Chapter 2.
Chapter 3 describes the thermodynamic models used in the calculation of the
density and phase equilibrium conditions of the mixtures involved in the reaction
and separation processes. Also, the phase equilibrium engineering discipline is
briefly described and its application to the development of reaction and separation
processes is presented.
The kinetic studies on the continuous supercritical transesterification of high-oleic
sunflower and coconut oils are presented in Chapter 4, based on the results of
experiments carried out in a tubular reactor.
Chapter 5 reports the results obtained in the supercritical alcoholysis and highpressure
hydrolysis of gums coming from the degumming process of vegetable
oils.
Chapter 6 contains experimental and theoretical phase equilibrium studies on
mixtures containing fatty acid esters, monoglycerides and carbon dioxide. An
extraction process with carbon dioxide is proposed for the fractionation and
purification of monoglycerides.
Finally, in Chapter 7 the general conclusions of the thesis are summarized and
possible future work is discussed.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uns.edu.ar/oai:repositorio.bc.uns.edu.ar:123456789/2365 |
| Date | 31 March 2014 |
| Creators | Soto, Guillermo Daniel |
| Contributors | Bottini, Susana Beatriz, Pereda, Selva |
| Publisher | Universidad Nacional del Sur |
| Source Sets | Universidad Nacional del Sur |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
| Rights | 2 |
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