Degradación térmica de aceites vegetales

Abstract

El presente trabajo forma parte de una línea de investigación que se está desarrollando en la Universidad Rey Juan Carlos sobre la producción de hidrógeno mediante productos derivados de la biomasa ricos en hidrógeno. El principal objetivo de este proyecto de investigación es estudiar la descomposición térmica de los triglicéridos que componen el aceite vegetal para dar lugar a otros compuestos más ligeros. Se ha demostrado que este es el primer paso, para llevar a cabo posteriormente una reacción de craqueo catalítico que podría permitir la obtención de hidrógeno a partir de compuestos derivados de la biomasa como son los aceites vegetales. En primer lugar se analizó si el tratamiento previo del aceite vegetal tenía algún tipo de influencia en la descomposición térmica del aceite. Este estudio se realizó con aceite de colza. También se estudió como afectaba la temperatura y tiempo de reacción a la degradación térmica del aceite de colza. De esta forma se pretendía favorecer la descomposición de los compuestos más pesados en sencillos, invirtiendo la mínima energía posible. Por otro lado, se emplearon tres tipos de aceites de diferente composición para determinar cual de ellos respondía mejor a la degradación térmica: aceite de colza, rico en ácido oléico (monoinsaturado), aceite de palma, rico en ácidos palmítico (saturado) y oléico (monoinsaturado) y aceite de soja, rico en ácido linoléico (insaturado). El trabajo experimental consistió en realizar diversas reacciones de craqueo térmico en las que se modificaron las condiciones de reacción citadas anteriormente y analizar posteriormente el producto gas y líquido obtenido con objeto de poder determinar la influencia de las mismas sobre la composición final de los productos de reacción. Los resultados obtenidos con el aceite de colza indican que el tratamiento de refino del aceite, no afecta significativamente a la degradación térmica del mismo, por lo tanto, se trabajará con aceites sin refinar pues de esta manera se reducirán costes. Como se ha indicado anteriormente, inicialmente se tomó como materia prima base el aceite de colza, analizando el efecto de las condiciones de reacción en su degradación térmica, para posteriormente comparar dichos resultados con los obtenidos con otros dos tipos de aceites vegetales, palma y soja. Con respecto a las reacciones en las que se empleó aceite de colza, se emplearon diferentes temperaturas entre 300-375ºC con incrementos de 25ºC. Los resultados muestran que para temperaturas inferiores a 350ºC (por debajo del punto de ebullición del aceite de colza) apenas se produce degradación térmica del aceite, obteniéndose elevadas proporciones de residuo de aceite en la fracción líquida, que contienen a su vez una elevada proporción de glicéridos sin descomponer. Resulta, por tanto, mucho más interesante trabajar con una temperatura igual o superior a 375ºC, ya que los triglicéridos se descomponen en otros compuestos más ligeros. El estudio de la influencia del tiempo de reacción en la degradación térmica del aceite de colza indica que se produce una reducción significativa de residuo de aceite en la fracción líquida conforme éste aumenta. Se aprecia también que desaparecen prácticamente los triglicéridos, por tanto, se consigue una buena degradación inicial del aceite, que facilitará posteriormente el craqueo catalítico y permitirá favorecer así la obtención de hidrógeno. Por otro lado se ha podido comprobar que la composición de los aceites vegetales influye significativamente sobre la degradación térmica de los mismos. En los resultados obtenidos se aprecia que el aceite de soja que es rico en ácidos grasos saturados, sufre una mayor degradación que el aceite de colza y palma para las mismas condiciones de reacción. Esto se debe a que los dobles enlaces carbono-carbono, requieren una menor energía para su ruptura que los enlaces sencillos. Sin embargo, el aceite de palma que es rico en ácido palmítico y oléico, proporciona una menor cantidad de fracción de residuo de aceite que el de colza, aunque su composición refleja una gran presencia de fracción C15 como consecuencia de la ruptura de la cadena hidrocarbonada de 16 átomos de carbono que constituye el ácido palmítico. Finalmente, cuando se realiza la degradación térmica de aceite de colza a 375ºC y durante un tiempo de reacción de 5 horas se obtiene una distribución de compuestos líquidos más uniforme y una mayor proporción de parafinas ligeras que cuando se emplea aceite de palma o soja. Esto implica que en posteriores reacciones de craqueo catalítico para la producción de hidrógeno, se espera que este aceite sea el que produzca mayores proporciones de compuestos con una elevada proporción H/C.