Evaluation of biodiesel production in a hydrodynamic cavitation reactor from waste cooking oil

La produccion de biodiesel a partir de aceite de cocina usado (WCO) es un tema estudiado y publicado por diferentes grupos de investigacion de todo el mundo. El proceso mas utilizado tradicionalmente para transformar este aceite es la transesterificacion. Este proceso requiere el calentamiento de los reactivos desde la temperatura ambiente hasta 65 ° C y tiene un tiempo de reaccion de 2 horas. Una alternativa para disminuir el calentamiento y el tiempo de reaccion es usar un reactor de cavitacion hidrodinamica. El objetivo de este proyecto es evaluar la produccion de biodiesel en un reactor de cavitacion hidrodinamica utilizando WCO para encontrar las condiciones optimas de produccion. Por medio de una metodologia de superficie de respuesta (RSM), los datos experimentales se procesaron para lograr el objetivo. Las variables experimentales fueron: la relacion molar metanol-aceite (6: 1 - 5: 1 - 4: 1) y el porcentaje de catalizador de hidroxido de potasio (1% y 0,5%). Se tomaron muestras de biodiesel durante el proceso cada 5 minutos durante 30 minutos, mientras se controlaba el flujo, la temperatura, la energia electrica consumida y las presiones de entrada y salida en el reactor. La superficie de respuesta obtenida no muestra una diferencia significativa con respecto a las condiciones experimentales que se evaluaron y mostro los siguientes parametros optimos de produccion: relacion molar (MR) 4.5: 1 y 0.5% de porcentaje de catalizador de hidroxido de potasio (KOH). Por otro lado, el biodiesel se analizo luego mediante una cromatografia de gases, un indice de cetano y pruebas de laboratorio de valor calorifico de acuerdo con el estandar ASTM D6751. Los resultados exhiben esteres metilicos superiores al 98%, un calor de combustion de 39.52 MJ / kg y un indice de cetano de 55.3 para condiciones de produccion de 5: 1 MR y 0.5% KOH. Las condiciones optimas para el proceso de cavitacion hidrodinamica se seleccionaron como 5: 1 MR y 0.5% KOH, en base a la alta calidad del biodiesel obtenido bajo estos parametros de acuerdo con las pruebas de laboratorio. Estas condiciones conducen al mayor rendimiento (masa de biodiesel a masa de aceite) de 1.07 y 74.07 kJ / kg de energia consumida por kilogramo de biodiesel producido (ECPKB). Ademas, el tiempo de reaccion fue inferior a 10 minutos para todas las condiciones, lo que indica un gran avance para la produccion de biodiesel porque el calentamiento de los reactivos era innecesario. Con estos resultados, es viable implementar este proceso a nivel industrial como alternativa a la transesterificacion con menos tiempos de produccion y consumo de energia.