Use of supercritical methanol/carbon dioxide mixtures for biodiesel production

Abstract

El uso de condiciones supercríticas para la producción de biodiesel tanto a partir de aceites vegetales como de aceites usados puede ser de gran interés industrial porque puede llevarse a cabo sin aquellos catalizadores necesarios en el proceso de transesterificación convencional, evitando así una separación compleja entre el producto y el Catalizador. Sin embargo, el uso de alcohol supercrítico requiere temperaturas y presiones de funcionamiento más altas. En este trabajo, se añadió CO2 a la mezcla de reacción para reducir las condiciones de operación (temperatura, presión y relación molar de alcohol a aceite vegetal). La novedad del uso de CO2 puede tener dos ventajas: una posible combinación de extracción del aceite con CO2 supercrítico y su posterior reacción de transesterificación sin despresurización del CO2, y una reducción de la temperatura y presión supercrítica de la mezcla. Los efectos de la temperatura (280-350 ºC), presión (140-280 bar), relación molar metanol-aceite (20-30), relación molar CO2-metanol (0,05-0,2) y tiempo de residencia (0- 45 minutos) sobre el rendimiento de ésteres metílicos (biodiesel) en un reactor discontinuo, obteniendo en todos los casos un aumento relativamente bajo del rendimiento. cuando el CO2 estaba presente en el medio. Se probaron los rendimientos de biodiesel con tres aceites vegetales utilizados como compuestos modelo (palma, girasol y borraja), obteniendo resultados similares.

The use of supercritical conditions for the production of biodiesel from both vegetables oils and waste-oils may be of great industrial interest because it can be carried out without those catalysts necessary in the conventional transesterification process, therefore avoiding a complex separation between the product and the catalyst. However, the use of supercritical alcohol requires higher operating temperatures and pressures. In this work, CO2 was added to the reaction mixture in order to reduce the operating conditions (temperature, pressure and molar ratio of alcohol to vegetable oil). The novelty of using CO2 may have two advantages: a possible combination of supercritical CO2 extraction of the oil and its subsequent transesterification reaction without CO2 depressurization, and a reduction of the supercritical temperature and pressure of the mixture. The effects of temperature (280-350 ºC), pressure (140-280 bar), methanol-to-oil molar ratio (20-30), CO2-to-methanol molar ratio (0.05-0.2) and residence time (0-45minutes) on the yield of methyl esters (biodiesel) were studied in a batch reactor, obtaining in all cases a relatively low increase in the yield when CO2 was present in the medium. The yields of biodiesel were tested with three vegetable oils used as model compounds (palm, sunflower and borage), obtaining similar results.