Por qué la preparación de la materia prima determina la calidad del producto
La evaluación de la materia prima permite determinar qué etapas de preparación requiere el proceso seleccionado. El pretratamiento específico no es universalmente necesario para todos los aceites entrantes.
Fosfolípidos y calidad del producto
Los aceites vegetales crudos contienen fosfolípidos —también denominados fosfátidos o gomas— en niveles que varían según la fuente del cultivo y el manejo previo. Ciertos fosfolípidos, en particular las sales de calcio y magnesio de los ácidos fosfatídico y lisofosfatídico, son emulsionantes potentes que pueden interferir con la separación en etapas posteriores si permanecen en el aceite durante la neutralización alcalina. La norma ASTM D6751, tal como se resume en la tabla de especificaciones de la AFDC, limita el contenido de fósforo en el B100 terminado a 0,001% en masa para todos los grados, medido mediante ASTM D4951. El informe del NREL describe la reducción de fósforo durante el procesamiento convencional del aceite de soya, incluida la transferencia a la fracción de glicerol y la eliminación durante el lavado con agua. Dicha observación no establece que toda materia prima cruda o ruta de producción vaya a cumplir con el límite del combustible terminado.
El proceso de desgomado
El desgomado convierte los fosfolípidos hidrófilos en una forma hidratada separable. El desgomado con agua —que consiste en mezclar el aceite crudo con una pequeña proporción de agua bajo agitación mecánica a temperatura moderada— hidrata una parte de los fosfolípidos de modo que se vuelven insolubles en el aceite y pueden separarse por decantación, filtración o centrifugación. Sin embargo, una fracción de fosfátidos no es hidratable únicamente mediante contacto con agua. El desgomado ácido con ácido fosfórico o cítrico trata la fracción no hidratable. El tratamiento seleccionado también incide en el posible aprovechamiento de la fracción de gomas separada. El grado de eliminación de gomas depende de la intensidad del tratamiento ácido y de la naturaleza del aceite.
Filtración en la preparación de la materia prima
La filtración separa las impurezas sólidas en suspensión —como fragmentos de semillas y finos de harina— del aceite. La filtración de la materia prima y la filtración del producto final tienen propósitos distintos, por lo que una especificación indicada para una etapa no es automáticamente apropiada para la otra. La selección del filtro depende del material entrante y de los requisitos del equipo y del producto. Las grasas animales pueden requerir manejo a temperatura elevada para mantenerse bombeables, pero no puede inferirse una temperatura de filtración ni un tamaño de poro universal a partir de un ejemplo introductorio de producción. La filtración tampoco sustituye la evaluación independiente del contenido de agua, ácidos grasos libres y fosfolípidos.
Ácidos grasos libres y su interacción con el pretratamiento
Los ácidos grasos libres plantean un desafío distinto al de los fosfolípidos. En un proceso catalizado por bases, los ácidos grasos libres reaccionan con el material alcalino para formar jabón, lo que reduce la cantidad de base disponible para la transesterificación y complica la separación. La esterificación catalizada por ácido es una de las formas de convertir los ácidos grasos libres en ésteres antes de una etapa catalizada por base. Esta reacción es distinta de la transesterificación de triglicéridos. La ruta de pretratamiento adecuada depende de las características medidas de la materia prima y del diseño del proceso, y no simplemente de si el material se comercializa como aceite vegetal, grasa animal o grasa recuperada.
Relevancia para el operador y monitoreo de la calidad
Dado que los aceites vegetales y las grasas animales varían en sus perfiles de ácidos grasos, contenido de fosfolípidos, niveles de ácidos grasos libres y contaminantes, el pretratamiento no puede diseñarse una sola vez y aplicarse de manera uniforme a todas las materias primas. Se ha producido biodiésel de alta calidad incluso a partir de aceite de soya crudo, pero el uso de aceite parcial o totalmente refinado simplifica el proceso de producción. Las distintas preocupaciones de calidad se abordan mediante distintas operaciones unitarias. Por consiguiente, la evaluación en la recepción, el pretratamiento y los ensayos del combustible terminado deben considerarse de manera conjunta. El ensayo de fósforo referenciado en la norma ASTM D6751 (ASTM D4951) proporciona la verificación final de que el biodiésel terminado cumple con el límite de 0,001% en masa de fósforo especificado para todos los grados en el resumen de dicha norma elaborado por la AFDC.