El Protocolo de Kyoto sobre emisiones de gases de efecto invernadero, al
cual se encuentra adherido España, promueve el desarrollo del uso de
biocombustibles dentro de la lucha contra el cambio climático, en
detrimento de otros combustibles fósiles, cuyos factores de emisión de
gases de efecto invernadero y contaminantes atmosféricos en general, son
sensiblemente mayores.
En este sentido, el biodiesel es un producto obtenido por un proceso de
transesterificación (formación de ésteres metílicos) de los ácidos
grasos existentes en los aceites vegetales (soja, girasol, colza,...).
Sus características son similares a la del gasóleo aunque cabe destacar
que el biodiesel posee un punto de inflamación considerablemente
superior al del gasóleo, lo que lo hace mucho menos peligroso. El
porcentaje de azufre es también un factor a reseñar, ya de evita la
emisión de este componente a la atmósfera con su correspondiente mejora
medioambiental.
Desde el punto de vista químico el biodiesel es una mezcla de los esteres
metílicos de los ácidos grasos. La materia prima, grasas y aceites, son
fundamentalmente triglicéridos de los ácidos grasos. En Europa la
materia prima fundamental es la colza, ya que es la oleaginosa existente
más económica, pudiendo emplearse otros aceites vegetales como pueden
ser: girasol, palma, soja, etc. Otras posibilidades son emplear grasas
animales de bajo costo o el aceite usado que fuera empleado para
frituras.
La reacción de transesterificación es una reacción característica de los
esteres, y consecuentemente de los lípidos, en la cual el aceite o la
grasa reacciona con ácidos grasos, alcoholes u otros ésteres con el
intercambio de los grupos acilo. Para favorecer la reacción se utiliza
un catalizador, principalmente metilato de sodio, sosa o potasa, tal y
como puede verse en la siguiente reacción:
La glicerina es un producto de la reacción de transesterificación y por lo
tanto no puede evitarse su formación en el proceso de producción de
biodiesel. La cantidad de glicerina que se genera es muy importante,
representando aproximadamente el 10% del biodiesel producido. En función
de los tratamientos a los que es sometida la corriente pesada que se
origina en la reacción de transesterificación se obtendrá glicerina
cruda, con un porcentaje de glicerol en torno al 80%, o bien glicerina
de grado farmacéutico, con un porcentaje de glicerol del 99,7%. Las
sustancias que acompañan a la glicerina son, principalmente, agua, sales
y MONG (materia orgánica no glicerina, formada por jabones, ácidos
grasos libres y otras impurezas).
Debido al incremento exponencial de la producción de biodiesel, la
glicerina bruta generada en la reacción de transesterificación de los
aceites vegetales está alcanzando grandes cantidades. Independientemente
del amplio abanico de aplicaciones del glicerol puro en alimentación, el
sector farmacéutico, cosmético y otras muchas industrias, resulta muy
costoso refinar la glicerina cruda hasta una elevada pureza,
especialmente para los pequeños y medianos productores de biodiesel. Por
cada 9 kg de biodiesel producido, se genera 1 kg de glicerina cruda, así
se están investigando y analizando diferentes formas de utilizar la
glicerina cruda generada por los productores de biodiesel. Debido a esta
gran cantidad generada, se esta investigando la conversión de la
glicerina cruda en productos específicos que ayudarían a disminuir los
costes de producción del biodiesel.
Un área que muestra un apreciable potencial para consumir elevadas
cantidades de glicerina es la utilización de la glicerina para la
producción energética. La glicerina arde bien, pero tiene que ser
quemada a elevadas temperaturas para que no se produzcan humos tóxicos
de acroleina, que se forma principalmente entre los 200ºC y los 300ºC.
La utilización directa de la glicerina cruda como un combustible líquido
asimilable a los aceites residuales tiene algunos inconvenientes:
-
Tiene un bajo poder calorífico (entre
2.800 y 3.500 kcal/kg), lo que hace que sea incapaz de mantener la
llama en un quemador convencional. Esto se agrava por la presencia
de agua en la mezcla.
-
Su elevada viscosidad hace que sea
difícil la pulverización.
-
La presencia de sales puede causar
problemas de corrosión en las boquillas de los quemadores y en la
propia instalación de combustión.
-
Las sales son inhibidores de llama,
lo que dificulta la combustión de la glicerina sin utilizar un
combustible auxiliar.
BLUER ha desarrollado un sistema de incineración de glicerina
consistente en provocar su combustión y mantener los gases generados a
una temperatura suficientemente alta en presencia de un exceso de
oxigeno para que los compuestos orgánicos sean completamente oxidados.
Esta oxidación necesita de un tiempo suficiente para completarse, así
que la cámara de reacción se diseña para permitir una estancia
suficientemente larga de los gases. Para esta aplicación, se ha trabajado a
una temperatura de 1.100 °C y un tiempo de residencia de 2 segundos. En
estas condiciones, cumplimos con el Real Decreto 653/2003, de 30 de
mayo, sobre incineración de residuos.
El sistema de combustión desarrollado por BLUER consiste en un adecuado
sistema de pulverización combinado con un diseño de la cámara de
combustión de forma que se consiga una perfecta mezcla de la glicerina
con el aire de combustión, indispensable para garantizar una bajas
emisiones de monóxido de carbono y de compuestos orgánicos. Con este
sistema, somos capaces de mantener la combustión y trabajar a
temperaturas de 1.100 ºC utilizando únicamente glicerina como
combustible, sin necesidad de utilizar ningún combustible auxiliar.
En la planta piloto de incineración de glicerina que ha desarrollado y
construido BLUER, hemos podido determinar parámetros tan
importantes como:
-
Temperatura mínima de trabajo en la
cámara de oxidación.
-
Relación óptima aire/glicerina.
-
Intervalos
posibles en los distintos
parámetros de trabajo.
-
Temperatura máxima alcanzable en la
cámara de oxidación.
Los valores de emisiones gaseosas que se
han obtenido trabajando a 1.100 ºC en la cámara de combustión han sido:
-
Monóxido de Carbono (CO): menor de 40
ppm
-
Óxidos de nitrógeno (NOx):
menor de 13 ppm
-
Dióxido de azufre (SO2):
menor de 1 ppm
-
Compuestos orgánicos volátiles
(COV's): No se
detectan
En esta planta piloto también se ha
podido estudiar la problemática de los productos de la combustión
(emisión de sales).
Planta piloto de incineración de glicerina
