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1. ELABORACIÓN DE BIOCOMBUSTIBLE A PARTIR DEL JATROPHA CURCAS “PIÑÓN”Anita Gutiérrez Mireya Jaramillo Eduardo Mora Universidad San Francisco de Quito RESUMEN El presente proyecto de investigación abarca el tema de la elaboración de biocombustible a partir del JATROPHA CURCAS o también llamado comúnmente piñón, el biocombustible fabricada tendrá varias ventajas, para el ser humano y mayormente para el medio ambiente. Para la fabricación de este biocombustible, se necesita materiales que fácilmente se los puede conseguir como el hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, materiales de laboratorio químico, y principalmente el JATROPHA CURCAS “piñón” que es cultivado en algunas provincias del Ecuador como: Loja, Manabí, Machala y en pequeñas cantidades Guayaquil. Este fruto es de fácil cultivo ya que no demanda de un suelo totalmente fértil, rico en minerales, no necesita que se lo riegue constantemente, entre otros aspectos. Hemos considerado que esta alternativa de combustible es innovadora y de fácil acceso. Ayudaría mucho a la economía del país y a las personas, debido que el combustible es un recurso que es del diario vivir y podría ser reemplazado por un biocombustible que además de ser un 86% menos contaminante, es más económico para su adquisición y fabricación. INTRODUCCIÓN Durante la segunda guerra mundial, debido la escasez de combustibles fósiles, se destacó la investigación realizada por Otto y Vivacqua en el Brasil, sobre diesel de origen vegetal, pero fue hasta el año de 1970, que el biodiesel se desarrolló de forma significativa a raíz de la crisis energética que se sucedía en el momento, y al elevado costo del petróleo.Las primeras pruebas técnicas con biodiesel se llevaron a cabo en 1982 en Austria y Alemania, pero solo hasta el año de 1985 en Silberberg (Austria), se construyó la primera planta piloto productora de RME (Rapeseed Methyl Ester).Actualmente países como Alemania, Austria, Canadá, Estados Unidos, Francia, Italia, Malasia y Suecia son pioneros en la producción y uso de biodiesel en automóviles. La utilización de los biocombustibles líquidos es tan antigua como la de los mismos combustibles de origen fósil y los motores de combustión. Así, cuando ahora hace más de 100 años Rudolf Diesel diseñó el prototipo del motor diesel ya estaba previsto que funcionara con aceites vegetales. De hecho, en las primeras pruebas, lo hizo funcionar con aceite de cacahuete. Sin embargo, cuando el petróleo irrumpió en el mercado era barato, razonablemente eficiente y fácilmente disponible. Uno de sus derivados, el gasóleo, rápidamente se convirtió en el combustible más utilizado en el motor diesel. (http://usuarios.lycos.es/biodieseltr/hobbies9.html) También cuando Henry Ford hizo el primer diseño de su automóvil Model T en 1908, esperaba utilizar el etanol como combustible. De hecho, de 1920 a 1924, la Standard Oil Company comercializó un 25 % de etanol en la gasolina vendida en el área de Baltimore. Sin embargo, los elevados precios del maíz, junto con las dificultades de almacenamiento y transporte, hicieron abandonar el proyecto. A finales de la década de los veinte y durante la década de los treinta, se hicieron esfuerzos para recuperar sin éxito esta iniciativa. A raíz de esta decaída en la utilización del etanol, Henry Ford y diversos expertos unieron fuerzas para promover su recuperación. Se construyó una planta de fermentación en Atchinson (Kansas) con un potencial para fabricar 38.000 litros diarios de etanol para automoción. Durante los años treinta, más de 2.000 estaciones de servicio en el Mediano Oeste vendieron este etanol hecho de maíz que denominó “gasol”. No obstante eso, la competencia de los bajos precios del petróleo obligó al cierre de la planta de producción de etanol a mediados de los años cuarenta. Como consecuencia, se acabó el negocio de los granjeros americanos y el gasol fue sustituido definitivamente por el petróleo. (ENERGÍAS RENOVABLES, ELIZABETH CAMPOS, 2001) El agotamiento de los recursos fósiles, el incremento de las emisiones de contaminantes (que se sitúan por encima de la capacidad de regeneración de los ecosistemas) y el hecho de que dos terceras partes de las reservas petrolíferas están en la inestable región del golfo Pérsico claman a gritos la necesidad de encontrar alternativas energéticas. Las crisis energéticas que sacudieron el siglo XX fueron el motor para incentivar la búsqueda de nuevas fuentes energéticas. Sin embargo, el actual modelo energético mayoritariamente basado en las energías fósiles y que engorda a la economía mundial está en crisis. Los denominados biocombustibles han entrado justo cuando se acercaba o se daba un período de crisis. (LOS BIOCOMBUSTIBLES 2ª EDICIONde CAMPS MICHELENA, MANUEL, 1997) La aparición de una segunda crisis del petróleo relacionada con el principio de la guerra irano-iraquí a principios de la década de los ochenta provocó una nueva caída en el consumo de petróleo. La extracción de este combustible experimentó una importante bajada antes de recuperarse a finales de la década gracias al abaratamiento del precio del crudo. Esto comportó el abandono de las estrategias de cambio energético encauzadas hacía ya unos años. La década de los noventa comenzó con una nueva crisis. Esta vez derivada de la invasión de Kuwait por Irak. Nuevamente, el precio del petróleo se volvió inestable y caro y los biocombustibles volvieron a la escena energética de la mayoría de los países. (http://www.agroenergeticos.com.ar/biodiesel.html) Queremos plantear como alternativa la fabricación de biodiesel a partir del piñón. Esto nos ha llamado la atención, porque el piñón en Ecuador no está correctamente aprovechado. La clave está en que no se trata del piñón proveniente del pino piñonero del clima mediterráneo, sino de un arbusto piñonero asilvestrado y que no requiere grandes recursos para su crecimiento. Nos hemos propuesto realizar la elaboración de un biocombustible con una fruta llamada JATROPHA CURCAS “PIÑÓN” para así mejorar la vida en nuestro planeta La causa que motivó a realizar el tema de investigación es lo difícil que es vivir en el planeta, ya que en los actuales momentos nuestra casa grande se encuentra completamente contaminada, por lo que creímos conveniente no dejar pasar por alto que estamos a tiempo en poder recuperar nuestro ambiente sano Con el presente trabajo, nuestro propósito es facilitar el entendimiento y la enseñanza de cuidar el medio ambiente, así como hacer conciencia a todos los habitantes del planeta de lo importante que es saber investigar y aportar con ciencia a la ilustrísima intuición a la que pertenecemos. II. MATERIALES Y MÉTODOS Para la elaboración del biocombustible se utilizará la planta jatropha curcas (piñón) en proceso de maduración. Además se utilizará compuestos químicos como el hidróxido de sodio (NaOH) y el hidróxido de potasio (KOH), lo cuales ayudarán al proceso de fermentación del jugo de la planta antes mencionada. Para la ebullición de la mezcla se utilizará un mechero Bunsem (a base de gas), en el cual se colocará la mezcla contenida en un Erlenmeyer. La tela metálica servirá de soporte para el Erlenmeyer. Los aceites naturales y grasas animales son un mono, di y tri-glicéridos que contienen glicerina. Para elaborar biodiesel se requiere transformar en esteres por medio de una reacción química con el etanol puro, utilizando algún tipo de catalizador apropiado. Se genera glicerina como un subproducto de reacción que se precipita al fondo del recipiente, mientras el biodiesel flota encima. Catalizadores de esta reacción son el hidróxido de sodio (NaOH) y el hidróxido de Potasio (KOH), la mezcla del metanol con el hidróxido de potasio forma el denominado metóxido que es un producto de manejo para cuidadoso para el manejo de radiactividad Comenzaremos por moler la planta jatropha curcas para extraer su jugo, el mismo que lo dejaremos fermentar mínimo por tres días. Luego del proceso de fermentación mezclaremos el jugo de la fruta, con la mezcla del hidróxido de sodio y el hidróxido de potasio. Tomamos la mezcla y la vertimos en el Erlenmeyer, al cual lo colocamos sobre la tela metálica. Dejamos ebullir la mezcla sobre el mechero Bunsem por cinco minutos. Transcurrido este tiempo retiramos la mezcla del mechero y dejamos reposar alrededor de cinco a siete horas. Siendo este proceso fundamental para la extracción del biocombustible, debido a que en este tiempo se divide la mezcla en el combustible natural libre de contaminantes y residuos desechables. III. RESULTADOS Hemos comprobado que si es posible elaborar un biodiesel o biocombustible a partir del Jatropha Curcas (piñón), después de utilizar los métodos y materiales antes mencionados. Se obtiene un biocombustible, libre de químicos artificiales contaminantes, no con las propiedades de combustibles para automóviles pero con una mínima refinación que no es muy costosa se puedo transformar en un biocombustible para autos. Las principales características de este biocombustible obtenido son: (Tabla 1. Fig1) Ventajas: No contiene azufre ni compuestos aromáticos poli nucleares Puede producir una combustión, más limpia con menos hidrocarburos sin quemar un monóxido de carbono y aldehídos Desventajas: La mayoría de biocombustibles depende de procesos de fabricación Pueden aumentar la viscosidad con las altas temperaturas Puede tener restos de glicerina, elevando las emisiones de aldehídos Puede tener restos de metales como el Sodio Potasio Magnesio, sea por restos de catalizadores. Tabla1. Fig1 Características del Biodiesel Resultados Densidad de 15 grados C850 a 900 kg/m3Viscosidad 3.5 a 5 mm2/sContenido de EsterMínimo 96.5 % (gravimétrico)Punto FlashMínimo 120 grados CContenido de Azufre10mg/kgNúmero de Cetano51Residuo Carbonoso0.30%Contenido de Cenizas0.02%Contenido de Agua50 mg/kgContaminación Total24 mg/kgCorrosión Lámina cobreClase1Estabilidad oxidaciónMínimo 6 horasValor ácido050 mg KOH/h muestraMetanol0.20%Mono glicéridos0.80%Di Glicéridos020% IV. INTERPRETACIÓN La interpretación dada a partir de los resultados, es que el biocombustible obtenido es de fácil y barata elaboración. Existen referencias que puntualizan que se puede obtener hasta 3000 litros de biocombustible cada año bajo condiciones cuidadosas, que corresponden a unos 800 galones. La Jatropha curcas (piñón en Ecuador) es un cultivo que se ha desarrollado de forma silvestre en zonas de las provincias de Manabí, Loja y Machala. Esta se usa en algunos casos como cercas vivas para alejar animales en razón de sus características un tanto toxicas de hojas y frutos. Es claro que la producción de biocombustible va a generar impactos positivos por el remplazo de combustibles fósiles. Sin embargo, hay impactos negativos que deben reconocerse y propiciar acciones remediables como los residuos de glicerina, agua contaminada y metales. Finalmente, el ligero aumento de las emisiones de NOx (Tabla2, Fig2) por el uso de biocombustible debe considerarse, pues requeriría de un mecanismo adicional de depuración en los gases de escape, aumentando un poco los gastos de operación. Todo ello implica afinar un poco la estrategia de desarrollo de biodiesel en Ecuador, cuyas posibilidades en general lucen muy buenas una vez que se tomen los correctivos indicados. Tabla2 Fig2 Emisiones del biodiesel CompuestoVariación de emisiones (comparado con el diesel)NOx+2.0PM-10CO-11HC-21 V. CONCLUSIONES Como hemos demostrado durante la realización de este proyecto, la fabricación de biocombustible a base de la planta Jatropha curcas o piñón no es un proceso complicado ni muy costoso. Esto nos ha llevado a las siguientes conclusiones: El piñón es una fruta que tiene usos muy diversos y es muy útil, pues además de servir para la obtención de biodiesel, tiene otras aplicaciones en la medicina, la industria y la vida cotidiana. Se lo puede utilizar como laxante y cicatrizante, se puede extraer aceite con una industria más desarrollada y en ciertos lugares crece de manera silvestre y sirve como cercado natural, pues crece rápida y abundantemente. Dado que lo que se obtiene es un biodiesel, el nivel de polución ambiental disminuiría considerablemente, debido a que un biocombustible que proviene de un fruto natural es menos contaminante y nocivo que un combustible fósil. La contaminación ambiental es un problema que afecta enormemente a muchas ciudades del mundo, sobre todo ciudades grandes y con una alta densidad demográfica y/o industrial como Santiago de Chile, México D.F, etc. Por mencionar unas pocas. El biocombustible elaborado a partir del piñón es, por tanto, una de las alternativas más viables para reducir esta contaminación ya que, como mencionamos antes, no requiere de una fuerte inversión ni de maquinaria industrial avanzada, y con un ligero refinamiento, se lo puede adaptar fácilmente como combustible para los automóviles particulares. Otra conclusión que sacamos es que al usar este biocombustible en buses, camiones, tractores y demás vehículos con motor de combustión interna, se reduce considerablemente la emanación de gases tóxicos como el CO2, provocada principalmente por el uso de combustibles fósiles como el carbón, la gasolina o el diesel. En el Ecuador ya existen plantas de fabricación de biodiesel. Aunque pueden surgir problemas tanto en el proceso de fabricación, como en la utilización de este biodiesel, las implicaciones negativas no son de gran magnitud y tienen fácil solución. Los inconvenientes suscitados, como la solidificación de estearinas dentro del tanque de combustible del automóvil que pueden taponar las válvulas de inyección en el caso del biodiesel hecho de la palma africana, no son tan frecuentes en biocombustible de piñón, por lo que creemos que sería importante seguir impulsando esta industria ya existente para solucionar los problemas de contaminación ambiental y que, a la vez, podría generar crecimiento económico para el país. Pasar de unos pocos cultivos silvestres e informales de jatropha curcas, a decenas de miles de hectáreas formales y necesarias para la producción industrial; así como desarrollar un mecanismo más eficaz de depuración de los gases para reducir el aumento de emanaciones de NOx requiere de la estrategia y apoyo de muchos sectores y la ejecución de un estudio ambiental estratégico e integral que cubra todas las etapas.