Índice de la estabilidad oxidativa como referencia para el control de calidad en la producción de biodiesel

  • Juana Deisy Santamaría Juárez Benemérita Universidad Autónoma de Puebla
  • Oscar Juárez Vidal
  • Manuel Sánchez Cantú
  • Guillermo Santamaría Juárez
  • Jenaro Varela Caselis
  • M. Dolores Castañeda Antonio
  • Mayte Juárez Meneses
  • Salvador López Morales
Palabras clave: Biodiesel, estabilidad oxidativa, FAME, rancimat, tiempo de inducción.

Resumen

Entre los diversos combustibles alternativos, el biodiésel (BD) es viable por su carácter renovable, no tóxico y naturaleza biodegradable, el contenido de azufre es nulo y tiene menor emisión de contaminantes. Una escasa estabilidad oxidativa del biodiésel limita su aplicación en motores de automoción que dependen de su composición y las condiciones de almacenamiento. Por lo tanto, la estabilidad oxidativa del BD en función de la materia prima es un parámetro que se relaciona con el control de calidad. Por tal motivo, se determinó la estabilidad oxidativa en base al tiempo de inducción (OIT) por el método Rancimat de tres muestras de biodiesel sintetizadas mediante la transesterificación de aceite de soya (B100-S), canola (B100-C) y palma (B100-P), encontrando que el BD de palma en comparación con el de soya y canola, presenta la mejor estabilidad, puesto que, de acuerdo a la normatividad presenta un tiempo de inducción muy superior por arriba de 20 h a 110 °C, lo que repercute en un mayor tiempo de uso y almacenamiento. Por su alto rendimiento se considera una excelente alternativa. Se utilizó la espectroscopia de FTIR-ATR para identificar la banda característica del ácido peroxi que resulta del proceso de oxidación del BD. La integración de las áreas de las bandas del grupo –OH del B100-S mostraron un incremento después del proceso de oxidación de 16.13 unidades, para el B100-C de 126.29 y para el B100-P de 133.83. Este incremento en el área indica la formación del ácido peroxi a los tiempos de inducción promedio a la oxidación de 10.5 h (B100-S-oxidado), 15.5 h (B100-C-oxidado) y 20.5 h para el B100-P (B100-P-oxidado).

Citas

Aparamarta, H., Gunawan, S., Husni, H., Azhar, B., Aditya, H. (2020). The effect of high oleic and linoleic fatty acid composition for quality and economical of biodiesel from crude Calophyllum inophyllum oil (CCIO) with microwave-assisted extraction (MAE), batchwise solvent extraction (BSE), and combination of MAE–BSE methods, Energy Reports. 6(2020): 3240-3248. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2020.11.197.
ASTM D6751 (2020). Standard Specification for Biodiesel Fuel Blend Stock (B100) for Middle Distillate Fuels. American Society for Testing and Materials (ASTM).
Ayadi, M., Sarma, S., Pachapur, V., Brar, S., Cheikh, R. (2016). History and Global Policy of Biofuels. Green Energy and Technology, 15- 29, https://doi.org/10.1007/978-3-319-30205-8_1.
Borhanipour, M., Karin, P., Tongroon, M., Chollacoop, N., Hanamura, K. (2014). Comparison Study on Fuel Properties of Biodiesel from Jatropha, Palm and Petroleum Based Diesel Fuel, SAE Technical Paper 2014-01-2017. https://doi.org/10.4271/2014-01-2017.
Chellappa, T., Santa Rosa, J., Santos, D., Boufleur, R., Paiva, I., Lèger, T., Chellappa, N., Nascimento, R. (2019). Oxidative stability of blended sunflower and castor biodiesel by Rancimat and static mode P-DSC, Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects. 43(6): 1556-7036. https://doi.org/10.1080/15567036.2019.1678697.
Elgharbawy, A., Sadik, W., Sadek, O., Kasaby, M. (2021). Glycerolysis treatment to enhance biodiesel production from low-quality feedstocks, Fuel. 284(2021): 118970. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.118970.
EN 14112 (2017). Determinación de la estabilidad frente a la oxidación, ensayo de oxidación acelerada. Asociación Española de Normalización. (UNE).
EN 14214 (2013). Productos petrolíferos líquidos - Ésteres metílicos de ácidos grasos (FAME) para motores diésel y equipos de calefacción - Requisitos y método de ensayo. Asociación Española de Normalización (UNE).
Gomes, A., Thaís, L., Galvan, D., De Macedo, F., Borsato, D., Di E. (2020). Thermal-oxidation study of biodiesel by proton nuclear magnetic Resonance (1H NMR). Fuel, 274(2020):117833. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.117833
Handbook 873. [873 Biodiesel Rancimat, Manual].
IS 15607 (2016). Biodiesel (B100) – Fatty Acid Methyl Esters (FAME) – Specification, Bureau of Indian standards (BIS).
Mishra, S., Bukkarapu, K., Krishnasamy, A. (2021). A composition based approach to predict density, viscosity and surface tension of biodiesel fuels. Fuel, 285 (2021): 119056. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.119056
Narayana, G., Ramadhas, A., Nallusamy, N., Sakthivel, P. (2010). Relationships among the physical properties of biodiesel and engine fuel system design requirement. International journal of energy and environment. 1(5): 919-926. http://www.ijee.ieefoundation.org/vol1/issue5/IJEE_16_v1n5.pdf
Saheed, A., Oyedele, J. A., Ibukun, A., Owootomo, Y., Ruth, O., Eluwale, S., Sunday, S., Babatunde, S., Oluwafemi, O. (2020). Biodiesel potential of used vegetable oils transesterified with biological catalysts, Energy Reports. 6(2020): 2861-2871, https://doi.org/10.1016/j.egyr.2020.10.019
Shameer, M., Kasimani, R., Rajamohan, S., Ramakrishnan, P. (2017). Experimental evaluation on oxidation stability of biodiesel/diesel blends with alcohol addition by rancimat instrument and FTIR spectroscopy, Journal of Mechanical Science and Technology, 31(1): 455-463. https://doi.org/10.1007/s12206-016-1248-5.
Symoniuk, E., Ratusz, K., Krygier, K. (2016). Comparison of the oxidative stability of linseed (Linum usitatissimum L.) oil by pressure differential scanning calorimetry and Rancimat measurements, Journal of Food Science and Technology, 53(11): 3986-3995. https://doi.org/10.1007/s13197-016-2398-2
Tamilalagan, A., Singaram, J. (2019). Oxidation stability of yeast biodiesel using Rancimat analysis: validation using infrared spectroscopy and gas chromatography–mass spectrometry, Environmental Science and Pollution Research. 26(2019): 3075-3090 https://doi.org/10.1007/s11356-018-3619-1
Thais, M., Almeida, L., Bassi, G. (2018). Characterization of the Physicochemical Properties of Different Biodiesel Samples. Brazilian Archives of Biology and Technology, 61(e18000560): 1-8. https://dx.doi.org/10.1590/1678-4324-smart-2018000560
Tinello, F., Lante, A., Bernardi, M., Cappiello, F., Galgano, F., Carusa M., Favati, F. (2018). Comparison of OXITEST and RANCIMAT methods to evaluate the oxidative stability in frying oils. European Food Research and Technology. 244(2028): 747-755 https://doi.org/10.1007/s00217-017-2995-y.
Torres, S., Acien, G., García, F., Navia, R. (2017). Direct transesterification of microalgae biomass and biodiesel refining with vacuum distillation, Algal Research. 28(2017): 30-38. https://doi.org/10.1016/j.algal.2017.10.001.
Varghese, G., Saeed, K., Rutt, K. (2021). Determination of the oxidative stability of biodiesel fuels by near-infrared spectroscopy, Fuel, 290(2021): 120015. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.120015.
Vidigal, I., Siqueira, A., Melo, M., Giordani, D., Da Silva, M., Cavalcanti, E., Ferreira, A. (2021). Applications of an electronic nose in the prediction of oxidative stability of stored biodiesel derived from soybean and waste cooking oil. Fuel, 284(2021): 119024. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.119024
Villanueva, E., Castillo, D., Rodríguez, G. (2013). Influencia de los parámetros Rancimat sobre la determinación del índice de estabilidad oxidativa del aceite de Sesamum indicum L., Scientia Agropecuaria, 4(3): 173-180. https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=3576/357633706003.
Villanueva, E., Rodríguez, G., Aguirre, E., Castro, V. (2017). Influencia de antioxidantes en la estabilidad oxidativa del aceite de chia (Salvia hispanica L.) por rancimat, Scientia Agropecuaria. 8(1): 19 – 27. http://doi.org/10.17268/sci.agropecu.2017.01.02
Publicado
2021-04-28
Sección
Artículos de Investigación