PRODUCCIÓN DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITES GASTADOS

En la mayoría de las partes del mundo los aceites comestibles se utilizan en sartenes o freidoras y después de un tiempo variable de uso se descartan. Estos aceites vegetales usados en frituras tienen propiedades diferentes a las de los aceites vegetales nuevos, refinados y crudos. La presencia de calor y agua en estos aceites, debido a su uso, acelera la hidrólisis de los triglicéridos y aumenta el contenido de ácidos grasos libres (FFA) en el aceite (1). El contenido de agua y de FFA tiene un efecto negativo en la reacción de transesterificación, estas variables también interfieren en la separación de los ésteres de ácidos grasos y el glicerol. También en los aceites usados la viscosidad del aceite aumenta considerablemente debido a la formación de ácidos diméricos y poliméricos y glicéridos. La masa molecular y el valor del índice de iodo en estos aceites disminuye mientras que el valor de saponificación y la densidad aumentan (1).

En la actualidad no existe un método sistemático para el procesamiento de los aceites usados y en la mayoría de los casos se descartan por el desagüe y terminan en las aguas residuales, las cuales son descargadas en las aguas superficiales lo que conlleva a la contaminación del agua. Por otra parte, más del 80% del aceite vegetal usado se produce en los hogares, esto convierte en un problema el control de este comportamiento debido a los grandes volúmenes que se manejan (2).

Los métodos de producción de biodiesel a partir de aceites vegetales usados no difieren del proceso de transesterificación convencional utilizando catalizadores alcalinos, ácidos o enzimáticos. Cada catalizador tiene sus ventajas y desventajas dependiendo de los compuestos indeseables en el aceite usado (especialmente FFA y agua). En seguida revisaremos los métodos de transesterificación que se han utilizado en los aceites vegetales usados. 

Leyes de Gases - Ejercicios resueltos

Ley de Gases. Presión de un gas

Para hablar del estado gaseoso, es preciso definir en primera instancia qué es la presión de un gas.

La presión se define como la fuerza aplicada por unidad de área. Es decir:

$$P=\frac{fuerza}{area}=\left[\frac{N}{m^{^{2}}}\right ] \equiv Pascal$$

Por lo tanto, la presión de un gas es aquella que ejercen todas las moléculas del gas sobre las paredes del recipiente que lo contiene. Así, por ejemplo, la presión atmosférica es la presión que ejercen los gases que componen el aire (78% nitrógeno, 21% oxígeno y 1% otros gases tales como: dióxido de carbono, argón y vapor de agua) de la atmósfera sobre la tierra. Esta presión depende de la localización, la temperatura y el clima.

Barómetro. Instrumento para medir
presión de gases

Para medir la presión atmosférica se utiliza un barómetro. Generalmente, el barómetro consiste en un tuvo en forma de U, el cual está cerrado por un extremo y por el otro está abierto a la atmósfera. El tubo tiene en su interior mercurio y posee además una escala graduada para medir el desplazamiento de la columna de mercurio, tal y como se muestra en la figura.

La presión atmosférica estándar es 1 atm = 760 mmHg. La unidad de mmHg, se lee milímetros de mercurio y también se le llama Torr, en honor al científico italiano Evangelista Torricelli, quién inventó el barómetro. Entonces,
$$1Torr=1mmHg\Rightarrow 760Torr=760mmHg=1atm=1,01325*10^{5}Pa$$

Ejemplo: 
La presión externa de un avión de propulsión que vuela a gran altitud es considerablemente menor que la presión atmosférica. Por ello, el aire del interior de la cabina debe presurisarse para proteger a los pasajeros ¿cuál es la presión en atm en la cabina si la lectura del barómetro es 688 mmHg?

$$P=688mmHg*\frac{1 atm}{760 mmHg}=0,905 atm$$ 

Como escribir y balancear ecuaciones químicas

Las reacciones químicas ocurren cuando las sustancias sufren cambios fundamentales de identidad. Una o más sustancias se consumen mientras se forman otras. A las sustancias presentes al inicio de una reacción, es decir, los materiales de partida, se les llama reactivos, y a las sustancias que se producen durante la reacción, se les llama  productos.

Las ecuaciones químicas se emplean para representar, mediante símbolos, lo que sucede durante la reacción. Por ejemplo, la reacción de la glucosa (un azúcar) con oxígeno gaseoso durante el metabolismo, con producción de dióxido de carbono y agua, se puede escribir como ecuación química con palabras o con símbolos (utilizando fórmulas químicas).

glucosa + oxígeno → dióxido de carbono + agua 

Los reactivos o materiales de partida aparecen en el lado izquierdo de la ecuación, separados por el signo de adición (+). Los productos se hallan en el lado derecho de la reacción. Una flecha (→), que se lee como produce, separa los reactivos de los productos. Si bien la ecuación química se puede escribir con palabras, la ecuación escrita con fórmulas químicas contiene más información y tiene la ventaja de ser un lenguaje universal.

¿Qué son procesos espontáneos e irreversibles? 2da Ley de la Termodinámica

Los gases ocupan el volumen del recipiente que los contiene. Si hay un aumento de volumen, naturalmente el gas se expande. La expansión de un gas en un espacio vacío o de una región a otra de menor presión, tiene lugar espontáneamente, hasta que la presión se hace uniforme en todo el sistema, análogamente un gas se difundirá espontáneamente en otro hasta que la mezcla sea completa y el sistema tenga la misma composición en todas sus partes. Asimismo, la difusión de un soluto desde una disolución concentrada  a una diluida, el calor desde un nivel de temperatura superior a otra inferior, son procesos espontáneos, que ocurren de manera natural, puesto que poseen una fuerza impulsora intrínseca debida a una diferencia de concentración, de temperatura, etc. que promueve su desarrollo. Entonces, podemos definir que los procesos espontáneos representan, una tendencia del sistema para acercarse a un estado de equilibrio termodinámico, estos procesos sólo pueden revertirse mediante la intervención de un agente externo.

¡Los procesos espontáneos son termodinámicamente irreversibles!

Este hecho está basado en la experiencia y es el fundamento de la segunda ley de la termodinámica. Por ejemplo, si se introduce un émbolo o pistón en un recipiente, se puede hacer que el gas que se expandió en el vacío se restablezca hasta su volumen inicial por compresión. En este caso se ejecutó trabajo sobre el gas y al mismo tiempo, se produjo una cantidad de calor y la temperatura del gas aumentó. Si este calor se pudiera reconvertir completamente en trabajo, mediante una máquina hipotética, entonces se habría restablecido el estado primitivo del gas y no habría variación en el sistema. Sin embargo, la experiencia demuestra que es imposible la conversión completa del calor en trabajo sin dejar efecto en alguna parte. 

Transesterificación -Obtención de Biodiesel-

Una forma de reciclar aceites
es transformarlos en biodiesel

El aceite vegetal se puede utilizar directamente como combustible en los motores diesel, pero se requieren hacer ciertas modificaciones y ajustes en el motor. Resulta entonces más cómodo y práctico, transformar este aceite, de manera que pueda emplearse en estos motores sin mayor complicación. Para la transformación del aceite vegetal a biodiesel se han estudiado varios procesos entre los que están las microemulsiones, la pirólisis o craqueo térmico y la transesterificación. Entre todos estos, la transesterificación es el paso clave para producir un combustible limpio y medioambientalmente seguro partiendo de los aceites vegetales. (1)

Biodiesel es el nombre dado a un éster monoalquílico de combustión limpia, basado en un combustible oxigenado, derivado de materia prima natural y renovable tales como aceites vegetales nuevos o usados y grasas animales. El biodiesel resultante es muy similar, en sus características principales, al diesel convencional y puede combinarse en cualquier proporción con el diesel del petróleo para crear mezclas estables de biodiesel. (1)

Entalpía -entalpía de reacción, entalpía de formación-

Como sabemos, existe una gran cantidad de reacciones químicas que ocurren a presión constante. De allí que en termodinámica se define una nueva función de estado para estudiar los procesos térmicos a presión constante. Esta nueva función de estado es la entalpía.
La entalpía se representa con la letra H y se define matemáticamente por la expresión: 

La entalpía es una función de estado ya que se define en términos de otras funciones de estado (E, PV) y es extensiva por cuanto depende de la energía interna.

El valor absoluto de la entalpía no puede medirse, perso sí su variación en los cambios de un estado a otro. Así

Por eso resulta:

La entalpía se relaciona con el calor evolucionado en una reacción química. Si  el proceso es endotérmico y si  el proceso es exotérmico, para un proceso a presión constante.

Termoquímica

Sea la reacción:

Se define el cambio de entalpía en la reacción como:

  donde n representa los coeficientes estequiométricos.

Aquí puedes ver un ejemplo:

Es importante señalar que para que se produzca una reacción química, es necesario que se rompan los enlaces que existen entre los átomos de los reaccionantes (∆H > 0) y posteriormente se formen nuevos enlaces entre estos átomos para dar origen a los productos (∆H < 0). El calor o entalpía de reacción es el resultado del balance entre estos procesos, los que están directamente relacionados con las fuerzas de enlace en los reaccionantes y producto de la reacción. Es decir, las energías de enlaces de las sustancias reaccionantes y productos, determinan en última instancia que una reacción sea exotérmica (∆H < 0) o endotérmica (∆H > 0).

Química del cabello -Fórmula antifrizz-

Todos los seres humanos nacemos con pelo, se dice que el pelo es una continuación de la piel. Por ello, resulta interesante conocer sus características y estructura para tratarlo y cuidarlo. El pelo o cabello es una estructura filamentosa implantada en una cavidad de la epidermis denominada folículo piloso. Cada uno de los pelos consisten en una raíz ubicada en el folículo piloso y en un tallo que se proyecta hacia arriba por encima de la epidermis. La raíz se agranda en su base. La zona papilar o papila dérmica está compuesta de tejido conjuntivo y vasos sanguíneos, que proporcionan al pelo las sustancias necesarias para su crecimiento. 

En química, el pelo está constituido por 28% de proteína, 2% de lípidos y 70% de agua, pigmentos y otras sustancias. La proteína capilar, mayoritariamente, es la queratina. La queratina es muy rica en azufre (contiene el aminoácido cisteína), se caracteriza por ser una proteína con estructura secundaria, ya que al formar puentes disulfuro (cistina) con estos átomos de azufre, se pliega sobre sí misma adquiriendo una estructura de tres dimensiones, tipo helicoide. Esta disposición ofrece rigidez y resistencia a la queratina.