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Title: Estudio comparativo del potencial de diferentes fuentes de grasa animal, a través de caracterización bibliográfica, para determinar la producción alternativa de biodiésel en Colombia
Author: Olivera Jaimes, Caroline
García Gutiérrez, Jordan Andrés
Email autor: caroline.oliveraj@campusucc.edu.co
jordan.garciag@campusucc.edu.co
Issue Date: 18-Jun-2021
Advisor / Validator: Sánchez Castillo, Alirio
Zamora Musa, Ronald
Keywords: Transesterificación
Biodiésel
Industrialización
Grasa animal
Resume: La presente investigación consistió en realizar un estudio comparativo del potencial de diferentes fuentes de grasa animal, a través de caracterización bibliográfica de referentes investigativos nacionales e internacionales, para determinar la producción alternativa de biodiésel en Colombia, debido a la necesidad de diversificar el portafolio de fuentes de producción de biodiésel alternativas (diferentes a la palma africana) en una matriz energética de dinámica incremental; pasando de comercializar una mezcla B12 (12% de biodiésel y 88% de diésel fósil) a una mezcla B20 para el año 2021 (20% de biodiésel y 80% de diésel fósil); por consecuente, lo anterior demandará cada vez más, volúmenes mayores de biocombustible. La investigación se centró en determinar si la grasa animal obtenida de la producción nacional anual de productos cárnicos tiene la capacidad suficiente y calidad fisicoquímica requerida como para ser aprovechadas alternativamente para producir biodiésel en Colombia, teniendo en cuenta los lineamientos técnicos de calidad expedidos en la norma técnica colombiana NTC 5444 de 2018. Se utilizaron más de setenta referentes investigativos para definir parámetros de calidad fisicoquímica (densidad, índice de acidez, índice de refracción, índice de yodo y humedad) y parámetros de productividad (rendimiento de fusión, densidad del aceite, concentración de grasa por producto cárnico, rendimiento de transesterificación, tiempos de reacción y tipo de catálisis). La caracterización bibliográfica permitió establecer que en promedio, Colombia produce actualmente al año 3.230.618,1, de las cuales la carne de res, pollo, cerdo y pescado tienen una participación de 29,50%, 47,08%, 12,95% y 10,47%, respectivamente; de lo anterior, se determinó una disponibilidad de grasa anual promedio de 27.6191,95 toneladas; las carnes de res, pollo, cerdo y pescado demostraron una disponibilidad de grasa por producto cárnico de 5,84%, 9,68%, 11,28% y 7,71%, en promedio, respectivamente. Los rendimientos de fusión de grasa animal para res, pollo, cerdo y pescado, en promedio fueron de 43,6%, 56%, 76,7% y 86,6%, respectivamente; las densidades de aceite animal rondaron a nivel general entre 0,89 y 0,95 gramos por centímetro cúbico. Teniendo en cuenta la conversión de aceite nacional anual promedio de origen animal, y los rendimientos promedios de transesterificación, fueron de 73,62%, 64,21%, 86,01% y 80,2%, para aceite de res, pollo, cerdo y pescado, respectivamente, se logró proyectar a actualmente se podría producir 109.525,23 metros cúbicos de biodiésel al año en promedio, teniendo una participación específica porcentual de 15%, 44%, 25% y 16% de origen de res, pollo, cerdo y pescado, respectivamente. Dicha capacidad de producción podría satisfacer el 24,79% de la demanda de biodiésel para comercialización de mezclas B12, y 14,88% de la demanda de biodiésel si se comercializara en el país una mezcla de B20, aproximadamente. Por último, el biodiésel de res y de pollo evidenciaron teóricamente tener un cumplimiento en los estándares de calidad establecidos por la norma NTC 5444 de 2018, de entre 60% y 80%. Se logró identificar que la grasa de res no puede ser considerada como materia prima alternativa ya que tiene una densidad elevada, tiende a solidificarse el aceite a temperatura ambiente y el biodiésel a 150C evidencia problemas de gelificación, lo que convierten esta materia prima en no apta para industrialización. Las cifras anteriores permiten demostrar que la grasa animal proveniente de la producción cárnica nacional de pollo, cerdo y pescado tiene potencial para complementar la demanda incremental de biodiésel en Colombia, las cuales podrían industrializarse, aprovechando como factores estratégicos de incidencia positiva los factores legales, sociales y ecológicos.
Abstract: The present research consisted of conducting a comparative study of the potential of different sources of animal fat, through bibliographic characterization of national and international research references, to determine the alternative production of biodiesel in Colombia, due to the need to diversify the portfolio of sources. of alternative biodiesel production (different from African palm) in an energy matrix of incremental dynamics; going from marketing a B12 blend (12% biodiesel and 88% fossil diesel) to a B20 blend by 2021 (20% biodiesel and 80% fossil diesel); consequently, the above will demand more and more, larger volumes of biofuel. The investigation focused on determining whether the animal fat obtained from the annual national production of meat products has sufficient capacity and the required physicochemical quality to be used alternatively to produce biodiesel in Colombia, taking into account the technical quality guidelines issued in the standard. Colombian technique NTC 5444 of 2018. More than seventy research references were used to define physicochemical quality parameters (density, acid number, refractive index, iodine and moisture index) and productivity parameters (melting performance, oil density, fat concentration per meat product, transesterification yield, reaction times and type of catalysis). The bibliographic characterization allowed to establish that on average, Colombia currently produces 3,230,618.1 per year, of which beef, chicken, pork and fish have a participation of 29.50%, 47.08%, 12.95 % and 10.47%, respectively; From the above, an average annual fat availability of 27.6191.95 tons was determined; beef, chicken, pork and fish showed an availability of fat per meat product of 5.84%, 9.68%, 11.28% and 7.71%, on average, respectively. The animal fat fusion yields for beef, chicken, pork and fish, on average, were 43.6%, 56%, 76.7% and 86.6%, respectively; animal oil densities were generally between 0.89 and 0.95 grams per cubic centimeter. Taking into account the average annual national oil conversion of animal origin, and the average transesterification yields, were 73.62%, 64.21%, 86.01% and 80.2%, for beef oil, chicken, pork and fish, respectively, it was possible to project that currently 109,525.23 cubic meters of biodiesel per year could be produced on average, having a specific percentage participation of 15%, 44%, 25% and 16% of origin of beef, chicken, pork and fish, respectively. This production capacity could satisfy 24.79% of the demand for biodiesel for the commercialization of B12 blends, and 14.88% of the demand for biodiesel if a blend of B20 were commercialized in the country, approximately. Finally, the biodiesel from beef and chicken theoretically showed compliance with the quality standards established by the NTC 5444 standard of 2018, between 60% and 80%. It was possible to identify that beef fat cannot be considered as an alternative raw material since it has a high density, the oil tends to solidify at room temperature and biodiesel at 150C shows gelation problems, which make this raw material unsuitable for industrialization. The above figures show that the animal fat from the national meat production of chicken, pork and fish has the potential to complement the incremental demand for biodiesel in Colombia, which could be industrialized, taking advantage of legal and social factors as strategic factors of positive impact. and ecological.
Table Of Contents: Introducción -- Planteamiento del Problema -- Descripción del Problema -- Pregunta de Investigación – Justificación – Objetivos -- Objetivo General -- Objetivos Específicos -- Marco Referencial -- Estado del Arte -- Marco teórico – Biocombustibles – Biodiésel -- Tipos de biodiésel -- Proceso de producción de biodiésel – Transesterificación -- Tipos de transesterificación -- Transesterificación catalizada por bases -- Transesterificación catalizada por ácidos -- Transesterificación catalizada por bases orgánicas -- Materias primas para la producción de biodiésel -- Grasa y aceites animales -- Tipos de grasa animal -- Control de calidad -- Marco conceptual – Agitación – Biomasa -- Catalizador químico – Combustible – Fusión – Glicerina -- Materia prima – Reactivo -- Rendimiento de reacción -- Marco legal -- Diseño Metodológico -- Tipo de Investigación -- Enfoque de la Investigación -- Alcance de la investigación. -- Fuentes de Información. -- Fuentes de información primarias. -- Fuentes de información secundarias. -- Técnicas e Instrumentos de Recolección de Información. – Procedimiento. -- Análisis de Resultados. -- Objetivo específico 1 -- Producción anual nacional promedio de productos cárnicos. -- Disponibilidad promedio de grasa animal anual nacional por producto cárnico. -- Tecnologías empleadas para fusión de grasa animal. -- Calentamiento por cocción. -- Trituración por molienda -- Método Soxhlet -- Método de fusión húmeda. -- Método de fusión seca. -- Objetivo específico 2 -- Rendimiento de fusión de la grasa animal. -- Densidad de aceite de origen animal. -- Disponibilidad promedio de aceite animal anual nacional por producto cárnico. -- Objetivo específico 3. -- Comparativo de eficiencia de proceso en los tipos de transesterificación. -- Producción nacional anual de biodiésel de origen animal. -- Análisis financiero por comercialización de biodiésel de origen animal. -- Producción nacional anual de glicerol de origen animal. -- Análisis financiero por comercialización de glicerol de origen animal. -- Análisis comparativo de tiempos de transesterificación. -- Comparativo de la calidad promedio de biodiésel de origen animal. -- Nivel de alcance para atender la demanda de biodiésel nacional anual. -- Objetivo específico 4. -- Factores que inciden en la industrialización de la grasa animal. -- Estrategias para la industrialización de grasa anima.l -- Conclusiones. -- Recomendaciones. -- Bibliografía
Program: Ingeniería Industrial
Headquarters: Barrancabermeja
Type: Trabajos de grado - Pregrado
Citation: Olivera Jaimes C. y García Gutiérrez J. A. (2021). Estudio comparativo del potencial de diferentes fuentes de grasa animal, a través de caracterización bibliográfica, para determinar la producción alternativa de biodiésel en Colombia. (Tesis de pregrado). Universidad Cooperativa de Colombia
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