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Imprimir esta páginaEnviar este artículo por E-mail, a un AmigoMODIFICACIONES EN LA NORMATIVA PARA BIODIESEL
19/ago/2015

El propósito de los sistemas de filtrado es remover las partículas sólidas del combustible para prevenir influencias negativas sobre los sistemas de inyección. El tipo y tamaño de partícula tiene una influencia crucial sobre la obturación del filtro.

Por: Carlos Kerlakian (*)

El Reino Unido introdujo modificaciones en el estándar de calidad para biodiesel a fin de evitar rotura de motores en el invierno, lo cual ha venido sucediendo durante los últimos dos años en la zona norte de Inglaterra y Escocia. Las primeras observaciones establecen que el problema sería causado por las mezclas de gasoil con biodiesel fabricado a partir de aceites recuperados provenientes de ciertas partes de Rusia.

La nueva normativa establece incluir el ensayo denominado: Tendencia a la Obturación de Filtro (Filter Blocking Tendency o FBT, por sus siglas en inglés) con un límite de 2,52 máximo aplicable entre el 1º de noviembre y el 15 de marzo de 2016, fecha a partir de la cual se efectuaría una revisión de los resultados.

Se trata del método ASTM D2068-14 que sirve para determinar la pureza de combustibles obtenidos de los destilados medios de petróleo, de biodiesel y de sus mezclas, y si ellas cumplen con las especificaciones de calidad. En este punto interesa evaluar; los cambios en la eficiencia de filtración que se pueden producir como consecuencia de productos de degradación del combustible, los contaminantes incluyendo el agua u otros que puedan ser adicionados durante los procesos de almacenaje o transferencia del combustible, la incompatibilidad entre los combustibles o las posibles interacciones entre el combustible y el filtro, todo lo cual podría originar modificaciones en el comportamiento del combustible. El ensayo abarca tres procedimientos para la determinación del FBT y son aplicables a combustibles con una viscosidad entre 13 y 60 mm2/s a 40 ºC.

Los resultados del FBT se expresan en Unidades Internacionales Estándar (SI) y varían entre; 1 para un producto de buena filtración, a más de 100 para un producto de mala filtración. La selección de un único valor de FBT para afirmar que cualquier combustible no es apto, es imposible ya que todo dependerá de una suma de factores que se integran en un sistema de filtración.

El propósito de los sistemas de filtrado es remover las partículas sólidas del combustible para prevenir influencias negativas sobre los sistemas de inyección. El tipo y tamaño de partícula tiene una influencia crucial sobre la obturación del filtro. Si las partículas son grandes, las mismas quedan retenidas en el filtro. Si en cambio las partículas se corresponden con el tamaño del poro del filtro, aún en pequeñas cantidades, pueden bloquear el filtro y generar problemas de filtración.

De todos los métodos utilizados hoy día para determinar filtrabilidad el FBT y el ASTM D7501 (Cold Soak Test) son los más frecuentemente utilizados para testear biodiesel. De los dos, el FBT es el favorito en Europa donde un Coal Soak previo a la determinación es realizado. El estándar ASTM D6751 para biodiesel en los EEUU estableció un límite para el Cloud Point (Punto de Nube) y para el Cold Soak Filterability Test (Test de Filtración en Frío), mientras que la normativa Europea no ha establecido un ensayo similar.

Resumiendo: interesa conocer, primero, si la presencia de sustancias extrañas puede causar algún inconveniente en el proceso de filtración. Segundo, resulta necesario disponer de un ensayo que permita evaluar la magnitud del problema y, por último, sería importante disponer dentro del conjunto de aditivos existentes o por formular, alguno que permita aliviar o minimizar el problema surgido.

Se ha estudiado que dos componentes típicos de las plantas vegetales y en especial, en la palma y la soja, son los Esteril Glucósidos (EG, en adelante) y los Acil Esteril Glucósidos (AEG, en adelante) cuya presencia origina en forma esporádica oclusión de filtros. Adicionalmente las bacterias pueden causar el mismo efecto.

Observaciones en aceites vegetales demuestran que son normales contenidos de entre 5 mgr/kg y 350 mgr/kg de EG y AEG, siendo este último componente, en general, mayoritario. También se ha observado que durante el proceso de transesterificación la mayor parte de los AEG se transforman en EG con lo que se comprueba que el contenido de EG de un biodiesel es mucho mayor que su contenido en el aceite de origen. De tal manera carece de sentido sugerir alguna modificación en el proceso de producción de biodiesel para reducir el contenido de AEG. No obstante se observa que el proceso de producción de biodiesel reduce los contenidos de EG que son menores que en el aceite que dio origen (≤20 mgr/kg) y lo reducen hasta tal nivel que ya no sería problemático trabajar con biodiesel al 100% (B100).

Los EG pueden perjudicar la filtración por su punto de fusión que es de 240 ºC y su insolubilidad en biodiesel o gasoil, mientras que se observa que los AEG son solubles en el biodiesel. Los EG pueden considerarse como una dispersión de finas partículas sólidas en biodiesel. Estas partículas pueden también provocar la cristalización de otras sustancias presentes .

La determinación de FBT no muestra una clara correlación entre los contenidos de EG y AEG con la filtrabilidad del combustible. Tiende a ser más difícil filtrar muestras con altos contenidos de EG y AEG que muestras con bajos contenidos de estos dos componentes. No obstante, algún caso inverso se ha observado.

A diferencia de los Monoglicéridos (MG, en adelante), Diglicéridos (DG, en adelante), Triglicéridos (TG, en adelante) o ésteres metílicos saturados, los EG no pueden ser simplemente calentados para permitir que pasen a través de un filtro de gasoil obturado hasta la cámara de combustión y luego ser quemado. Aún a concentraciones de entre 35 y 56 ppm pueden promover la formación de agregados en el biodiesel, aumentando los problemas causados por MG y otros componentes conocidos.

Está suficientemente estudiado que los esteroles y los tocoferoles actúan como antioxidantes que protegen en biodiesel y que a su vez son solubles en este. En cambio la solubilidad de los EG y AEG es marcadamente diferente en el biodiesel.

Estudios previos demostraron que experiencias llevadas a cabo en los EEUU no indicaban impactos negativos de EG en la Norma ASTM D6751 (norma para biodiesel) ya que bajos niveles de EG no registraban efectos sobre la viscosidad, Punto de Nube (Cloud Point), residuos de carbón, o sedimento y agua ya que estos ensayos no eran suficientemente sensibles como para detectar niveles del orden de las ppm de EG.

REMOCIÓN DE LOS EG: Una muestra comercial de biodiesel conteniendo 68 ppm de EG fue sometida al ensayo FBT, método ASTM D2068 a 20 ºC a través de un filtro de 1,6 micrones. Este FBT es un ensayo muy sensible que detecta tamaño de partículas muy pequeñas, mucho más que las que se detectan por el ensayo del Cloud Point. Varias muestras de biodiesel fallaron el ensayo de FBT a pesar de tener bajos contenidos de EG. La muestra comercial de 68 ppm de EG midió valores altos de FBT (cercanos a 15,03, el máximo valor que se puede obtener con este ensayo). Luego de pasar la muestra de biodiesel (1.000 gramos) a través de una capa de 5 gramos de tierras diatomeas, la muestra dio valores menores de FBT (1,01) con contenidos de EG de 20 ppm.

Una separación selectiva de los EG se puede realizar sin alterar los MG, DG, TG, aceite parcialmente transesterificado y aceite sin reaccionar. Una cantidad de 555 gramos de biodiesel comercial de soja fue tratado con 5 gramos de tierras diatomeas a 25 ºC, agitando 10 minutos a 500 rpm y filtrado el sobrenadante a través de papel de filtro (S&S, Banda Blanca) y una capa de 0,95 cm. de altura de tierras diatomeas a temperatura ambiente. Los contenidos de MG, DG y TG en el aceite tratado y sin tratar fueron similares, pero mientras el aceite sin tratar no pasó la prueba de FBT, el tratado sí. Esto demuestra que el ensayo no depende del contenido de MG, DG y TG.

CONCLUSIÓN: La presencia de EG en el biodiesel puede causar problemas de obturación de filtro a temperaturas por encima del Punto de Nube (Cloud Point). A bajas temperaturas es seguro que exacerben el impacto negativo por la presencia de EG en el biodiesel puro o sus mezclas. Biodiesel con bajos contenidos de EG pueden obtenerse por el uso de tierras diatomeas. Lo contribución de los EG al ensayo de obturación de filtro debe ser considerado cuando se evalúan los problemas de filtrado de biodiesel y sus mezclas y es necesario instrumentar un ensayo de FBT particular para este caso. Si bien el FBT es un ensayo sensible, la inclusión de un ensayo especial dentro de la normativa de ASTM debe tener en cuenta la presencia de los EG.

, (*) Licenciado en Química, cakerlakian@gmail.com, CABA, 7 de agosto de 2015. ��

En la Teoría de Cristalización se considera que si una sustancia está disuelta en un líquido al cual se le disminuye la temperatura, la sustancia comienza a formar cristales. Ahora bien, si el descenso de temperatura es lento, se da origen a una pequeña cantidad de cristales los cuales comenzarán a crecer en tamaño hasta precipitar por cuestiones de densidad. Si en cambio, el descenso de temperatura es brusco, se formarán muchos cristales de pequeño tamaño que no crecerán y puede darse el caso que no precipiten y se mantengan en suspensión.

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