Producción de biodiésel mejorada por esterificación y transesterificación asistida por ultrasonidos de aceite de oliva no comestible

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.3989/gya.1233202

Palabras clave:

Aceite de oliva, Biodiesel, Esterificación, Transesterificación, Ultrasonido

Resumen


En la primera fase de este estudio, el aceite de oliva no comestible tenía diferentes concentraciones iniciales de ácidos grasos libres (2,5, 5,0 y 10,0%) y se procesó mediante esterificación catalizada por ácido. Se utilizaron varios métodos de calentamiento para este propósito. La esterificación asistida por ultrasonido y los métodos tradicionales de esterificación asistida por agitador magnético fueron similares entre sí en términos de sus efectos sobre la reducción de ácidos grasos libres. Sin embargo, el tiempo de reacción usando ultrasonidos fue significativamente más corto que el de agitador magnético tradicional. En la segunda fase de este estudio, la producción de biodiesel, a partir de aceite de oliva no comestible, se llevó a cabo mediante transesterificación asistida por ultrasonidos. Las variables independientes fueron, nivel de potencia de ultrasonido (30, 90 y 150 W), relación molar metanol/aceite (3, 9 y 15), concentración de catalizador (0,5, 1,0 y 1,5%), tiempo de ultrasonido (15, 30 y 45 min) y temperatura de reacción (45, 55 y 65 °C) que afectaron al rendimiento y a las constantes fisicoquímicas del biodiesel producido. El biodiésel más puro (98,95%) y el mayor rendimiento (92,69%) se observaron cuando se utilizó un nivel de potencia de ultrasonido de 90 W, una relación molar de metanol / aceite de 9, una concentración de catalizador del 1,0%, un tiempo de ultrasonido de 30 min, y una temperatura de reacción de 55 °C. La optimización de las condiciones de reacción de la operación de ultrasonido puede aumentar efectivamente el rendimiento de biodiésel (92,69%), al tiempo que reduce la cantidad de consumo de energía (4,775 kWh/kg) y acorta el tiempo de reacción (30 min), en comparación con el agitador magnético tradicional (77,28 %, 2,17 kWh/kg y 120 min, respectivamente). Por lo tanto, la transesterificación asistida por ultrasonido puede servir como una alternativa eficaz debido a su operación rápida y económica en la producción de biodiesel a partir de aceite de oliva no comestible.

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Citas

AOCS. 2000. Official Methods and Recommended Practices of the American Oil Chemists' Society (5th ed.). USA, AOCS Press, Champaign, Illinois.

ASTM. 2013. Standard Specification for Biodiesel Fuel Blend Stock (B100) for Distillate Fuels, ASTM D6751-12

Atapour M, Kariminia HR. 2011. Characterization and transesterification of Iranian bitter almond oil for biodiesel production. Appl. Energy 88, 2377-2381. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2011.01.014

Badday AS, Abdullah AZ, Lee K-T. 2013. Ultrasound-assisted transesterification of crude Jatropha oil using alumina-supported heteropolyacid catalyst. Appl. Energ. 105, 380-388. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2013.01.028

Chai M, Tu Q, Lu M, Yang YJ. 2014. Esterification pretreatment of free fatty acid in biodiesel production, from laboratory to industry. Fuel Process Technol. 125, 106-113. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2014.03.025

Dehghan L, Golmakani M-T, Hosseini SMH. 2019. Optimization of microwave-assisted accelerated transesterification of inedible olive oil for biodiesel production. Renewable Energ. 138, 915-922. https://doi.org/10.1016/j.renene.2019.02.017

Deshmane VG, Adewuyi YG. 2013. Synthesis and kinetics of biodiesel formation via calcium methoxide base catalyzed transesterification reaction in the absence and presence of ultrasound. Fuel 107, 474-482. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2012.12.080

Golmakani M-T, Mendiola JA, Rezaei K, Ibanez E. 2012a. Expanded ethanol with CO2 and pressurized ethyl lactate to obtain fractions enriched in γ-Linolenic Acid from Arthrospira platensis (Spirulina). J. Supercrit. Fluid 62, 109-115. https://doi.org/10.1016/j.supflu.2011.11.026

Golmakani M-T, Rezaei K, Mazidi S, Razavi SH. 2012b. Effect of alternative C2 carbon sources on the growth, lipid, and γ-linolenic acid production of Spirulina (Arthrospira platensis). Food Sci. Biotechnol. 21, 355-363. https://doi.org/10.1007/s10068-012-0047-8

Habibi M, Golmakani M-T, Farahnaky A, Mesbahi G, Majzoobi M. 2016. NaOH-free debittering of table olives using power ultrasound. Food Chem. 192, 775-781. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2015.07.086 PMid:26304410

Ho WWS, Ng HK, Gan S. 2016. Advances in ultrasound-assisted transesterification for biodiesel production. Appl. Therm. Eng. 100, 553-563. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2016.02.058

Hsiao MC, Lin CC, Chang YH, Chen LC. 2010. Ultrasonic mixing and closed microwave irradiation-assisted transesterification of soybean oil. Fuel 89, 3618-3622. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2010.07.044

Joshi SM, Gogate PR, Suresh Kumar S. 2018. Intensification of ultrasound assisted esterification of karanja oil for production of biodiesel with optimization using response surface methodology. Chem. Eng. Process. 124, 186-198. https://doi.org/10.1016/j.cep.2017.12.010

Kanitkar A, Balasubramanian S, Lima M, Boldor D. 2011. A critical comparison of methyl and ethyl esters production from soybean and rice bran oil in the presence of microwaves. Bioresour. Technol. 102, 7896-7902. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2011.05.091 PMid:21715160

Korkut I, Bayramoglu M. 2018. Selection of Catalyst and Reaction Conditions for Ultrasound Assisted Biodiesel Production from Canola Oil. Renewable Energ. 116, 543-551. https://doi.org/10.1016/j.renene.2017.10.010

Maddikeri GL, Pandit AB, Gogate PR. 2013. Ultrasound assisted interesterification of waste cooking oil and methyl acetate for biodiesel and triacetin production. Fuel Process. Technol. 116, 241-249. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2013.07.004

Maneerung T, Kawi S, Dai Y, Wang C. 2016. Sustainable biodiesel production via transesterification of waste cooking oil by using CaO catalysts prepared from chicken manure. Energ. Convers. Manage. 123, 487-497. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2016.06.071

Meher LC, Kulkarni MG, Dalai AK, Na S. 2006. Transesterification of karanja (Pongamia pinnata) oil by solid basic catalysts. Eur. J. Lipid Sci. Tech. 108, 389-397. https://doi.org/10.1002/ejlt.200500307

Motasemi F, Ani FN. 2012. A review on microwave-assisted production of biodiesel. Renew. Sust. Energ. Rev. 16, 4719-4733. https://doi.org/10.1016/j.rser.2012.03.069

Sharma A, Kodgire P, Surendra Singh Kachhwaha SS. 2020. Investigation of ultrasound-assisted KOH and CaO catalyzed transesterification for biodiesel production from waste cotton-seed cooking oil: Process optimization and conversion rate evaluation. J. Clean. Prod. 259, 1-68. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.120982

Talebian-Kiakalaieh A, Amin NAS, Mazaheri H. 2013. A review on novel processes of biodiesel production from waste cooking oil. Appl. Energy 104, 683-710. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2012.11.061

Tan YH, Abdullah MO, Nolasco-Hipolito C, Taufiq-Yap YH. 2015. Waste ostrich-and chicken-eggshells as heterogeneous base catalyst for biodiesel production from used cooking oil: Catalyst characterization and biodiesel yield performance. Appl. Energ. 160, 58-70. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2015.09.023

Thanh LT, Okitsu K, Sadanaga Y, Takenaka N, Maeda Y, Bandow H. 2010. Ultrasound-assisted production of biodiesel fuel from vegetable oils in a small scale circulation process. Bioresource Technol. 101, 639-645. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2009.08.050 PMid:19736002

Trinh H, Yusup S, Uemura Y. 2018. Optimization and kinetic study of ultrasonic assisted esterification process from rubber seed oil. Bioresource Technol. 247, 51-57. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.09.075 PMid:28946094

Vicente G, Martinez M, Aracil J. 2004. Integrated biodiesel production: a comparison of different homogeneous catalysts systems. Bioresour. Technol. 92, 297-305. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2003.08.014 PMid:14766164

Yasvanthrajan N, Sivakumar P, Muthukumar K, Murugesan T, Arunagiri A. 2020. Production of biodiesel from waste bio-oil through ultrasound assisted transesterification using immobilized lipase. Environ. Technol. Innov. In Press. https://doi.org/10.1016/j.eti.2020.101199

Yin X, Zhang X, Wan M, Duan X, You Q, Zhang J, Li S. 2017. Intensification of biodiesel production using dual-frequency counter-current pulsed ultrasound. Ultrason. Sonochem. 37, 136-143. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2016.12.036 PMid:28427616

Publicado

2022-03-30

Cómo citar

1.
Golmakani M-T, Dehghan L, Rahimizad N. Producción de biodiésel mejorada por esterificación y transesterificación asistida por ultrasonidos de aceite de oliva no comestible. Grasas aceites [Internet]. 30 de marzo de 2022 [citado 1 de mayo de 2025];73(1):e447. Disponible en: https://grasasyaceites.revistas.csic.es/index.php/grasasyaceites/article/view/1923

Número

Sección

Investigación

Datos de los fondos

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Números de la subvención 9261474