Saponificación

La saponificación es la operación industrial que tiene por objeto dividir los glicéridos o

cuerpos grasos, en sus componentes ácidos grasos y glicerina.

Es una reacción de la siguiente forma:

Grasa + agua ->ácido graso + glicerina

En otras palabras por medio del reactor de saponifación obtenemos el jabón.

¿Qué es el jabón? La mayoría de los jabones eliminan la grasa y otras suciedades debido a que algunos de sus

componentes son agentes tensoactivos. Estos agentes tienen una estructura molecular que

actúa como un enlace entre agua y las partículas de suciedad, soltando las partículas de las

fibras subyacentes o de cualquier otra superficie que se limpié. Este efecto se produce

porque uno de sus extremos es hidrófilo y el otro es Lipófilo. El resultado final de esta

estructura permite al jabón reducir la tensión superficial del agua adherir y hacer solubles

en agua sustancias que normalmente no lo son.

Origen

Las palabras jabón y saponificación comparten el mismo pasado etimológico: “sapo”.

Antiguamente el ungüento limpiador era preparado por los galos con grasa animal

mezclada con cenizas de madera. Originalmente la solución alcalina se obtenía por

lixiviación de ceniza de madera o por la evaporación de aguas alcalinas. En la actualidad se

utiliza la solución de hidróxido de sodio como la fuente del álcali. A pesar de que la

química ha modernizado y refinado técnicas de obtención la fabricación del jabón es

básicamente la misma de hace dos mil años.

Proceso

En la saponificación un ácido graso (de origen animal o vegetal) se combina con una

solución de agua y de un álcali (KOH o NaOH) para producir glicerina y jabón.

Para hacer efectiva la separación del jabón formado y la lejía se adiciona la sal suficiente de

modo tal que se crea el medio que permita la separación entre las dos fases. La reacción

entre la grasa y la sosa cáustica es exotérmica. En el proceso se somete en calentamiento la

solución alcalina junto con la grasa y/o aceite. Ya que el aceite con el hidróxido son

inmiscibles la reacción inicialmente es lenta, pero a medida que aumenta la cantidad del

jabón formada esta se convierte en autocalítica. La solución alcalina hidroliza las largas

cadenas de los ácidos y aceites en sus partes componentes y la vez produce las sales

correspondientes de los ácidos carboxílicos (jabón) y un alcohol (glicerina). El producto de

la saponificación se decanta por un periodo de 4 horas para hacer efectiva la separación de

las fases. Si se le agrega sal común el jabón precipita, luego se lava del álcali sin reaccionar

con el fin de lograr una mayor recuperación de glicerina y obtener un jabón más puro; luego

se moldea en barras.

Los equipos importantes (en campo) para la implementación de la red son:

Vaso de saponificación

Medidor de pH

Sensor de nivel

Sensor de temperatura

Sistema de pesaje

Válvula motorizada

Válvula solenoide

Vaso de saponificación

El proceso de saponificación para jabón se hace en un vaso especialmente diseñado.

Este vaso se diseña para tener presentes todos los puntos para la conveniencia buena en el

funcionamiento y el proceso de la saponificación.

Desventajas del jabón

Una desventaja de los jabones es que son ineficaces en el agua dura. Las aguas duras

contiene sales de calcio, magnesio o hierro en solución. Cuando el jabón se usa en aguas

duras se forman las sales insolubles de estos elementos de los ácidos grasos las que se

precipitan como una nata, formando capas insolubles en las bañeras y se adhieren a las telas

dándoles una apariencia grisácea o con rayas.

Ventajas de la saponificación continúa

En la industria nacional, la producción de jabones para lavar se fundamenta en procesos

discontinuos, comúnmente realizados en pailas de saponificación. La tecnología de punta se

orienta hacia la producción de jabón en procesos continuos, en donde es posible la

optimización del proceso, en términos de consumo energético, tiempo de operación y la

calidad del producto.

Ventajas y Desventajas de la saponificación común, proceso de Batch

Por el proceso convencional para la manufactura del jabón, es decir el proceso en batch, se

logra un mejor control de la reacción mientras menor sea la temperatura de operación

(normalmente la etapa se efectúa a 90 o C); Este fenómeno implica un mayor tiempo para

alcanzar una completa saponificación y por tanto incide sobre el aumento en el consumo

materias primas, energía eléctrica, consumo de vapor. En la saponificación de jabón no se

logra la uniformidad de la mezcla que se necesita y se tiene pérdidas de tiempo debido a

que no se cuenta con un diagnostico de fallas.

Biodiesel

El biodiesel es un biocombustible que se obtiene de aceites o grasas de origen vegetal o

animal. La asociación de productores norteamericanos de biodiesel o “National Biodiesel

Board” lo define como un combustible compuesto de ésteres mono alquílicos de ácidos

grasos de cadena larga derivados de aceites o grasas de vegetales o animales.

El Dr. Rudolph Diesel, mientras desarrollaba su motor, propuso la idea de usar aceites

vegetales como combustible para los motores de combustión interna, en 1895. En 1912, el

Dr. Rudolph Diesel probó aceite de cacahuate en su motor de encendido por compresión y

dijo: “El uso de aceites vegetales para combustibles de motor puede verse insignificante

hoy, pero los aceites, pueden en el transcurso del tiempo ser tan importantes como el

petróleo y el alquitrán de hulla, productos del tiempo presente”.

Ventajas del Biodiesel

El biodiesel es un combustible que presenta baja toxicidad y alta biodegradabilidad. En

caso de ingestión, no es toxico tanto para peces como para mamíferos. La concentración de

biodiesel para que llegue a ser letal por ingestión oral debe de ser muy elevada, alrededor

de 17.4 g/kg. El biodiesel es altamente biodegradable en agua. El biodiesel se degrada a un

ritmo muy superior al del diesel convencional e incluso tan rápido como la dextrosa

(azúcar).

Es un combustible que no daña al medio ambiente por ser de origen vegetal en su estado

100% puro, en esta estado sería inocuo con nuestro ambiente.

Es producido a partir de materias primas renovables como aceites vegetales, vírgenes y

reciclados. Con los aceites vegetales se contribuye de manera significativa al suministro

energético sostenible, lo que permite reducir la dependencia del petróleo, incrementando la

seguridad y diversidad en los suministros, así como el desarrollo socioeconómico del área

rural y la conservación del medio ambiente.

Es un combustible que no contiene azufre, que es un agente que se encuentra el diesel por

su poder de lubricación. En la actualidad los combustibles fósiles bajos en azufre, por su

proceso de desulfuración, pierden el poder de lubricación, incrementando el ruido y

desgaste del os motores. Las compañías petroleras deben por este motivo aditiva el gasóleo

con aditivos químicos y sintéticos para paliar esa anomalía.

Ayuda a mejorar la combustión, reduciendo las emisiones de hollín. Dado que la molécula

de biodiesel aporta, por unidad de volumen, más átomos de oxígeno que lo que aporta el

mismo volumen de diesel convencional, la presencia de inquemados es menor utilizando

biodiesel dado que hay menos moléculas de carbono elemental (hollín) y menos de

monóxido de carbono.

Desventajas del Biodiesel.

El biodiesel de baja calidad produce exceso de óxidos de nitrógeno. A temperaturas bajas

tiende a congelarse rápido, solidificarse y formar cristales, y conlleva a problemas en los

motores y en los países con bajas temperaturas, su temperatura de cristalización es de 40°F

(4.445 a 7.22°C).

Sus costos aún pueden ser más elevados que los del diesel de petróleo. Esto depende

básicamente de la fuente de aceita, la materia prima utilizada en su elaboración. Presenta

incompatibilidades frente a ciertos materiales, por lo que se debe seguir una guía de buenas

prácticas en su almacenamiento y transporte.

Obtención del Biodiesel

El biodiesel se obtiene mediante un proceso químico que se llama transesterificación donde

los aceites orgánicos son combinados con un alcohol y alterados químicamente para formar

un éster etílico o metílico, que luego se separan y se purifican.

El primer paso es la conversión de triglicéridos a diglicéridos, mientras es seguido por la

conversión a monoglicéridos, y de monoglicéridos a glicerol produciendo una molécula de

metil éster de cada glicérido por paso.

El metanol es el alcohol con más uso, por ser el más barato en comparación a los alcoholes

utilizados para este proceso, como el etanol e isopropanol. La reacción es reversible, por lo

cual se utiliza exceso de alcohol para desplazar el equilibrio hacia la producción de ésteres.

La reacción estequiométrica requiere 1 mol de un triglicérido y 3 moles de alcohol; sin

embargo, se usa alcohol en exceso para aumentar la producción de ésteres alquílicos y

permitirles separar el glicerol de la fase formada. Los aceites vegetales pueden ser

transesterificados calentándolos con un gran exceso de metanol anhidro y catalizador.

Métodos catalíticos de producción de biodiesel

La reacción de transesterificación puede ser catalizada por bases, ácidos o enzimas. Los

triglicéridos son ésteres de cadenas largas, ácidos carboxílicos combinados con glicerol.

Los ácidos carboxílicos {R– C (=O) – O – H} pueden ser convertidos dentro de los metil

ésteres {R– C (=O) – O – CH3} por la acción de un agente de transesterificación. Las bases

pueden catalizar la reacción quitando un protón del alcohol, haciéndolo más reactivo,

mientras que los ácidos pueden catalizar la reacción, por donación de un protón para el

grupo carbonilo, haciéndolo más reactivo.

Bibliografía

Benítez, Jesús, and Isaac Jiménez. IMPLEMENTACIÓN DE UNA RED DE

COMUNICACIÓN EN LOS EQUIPOS DEL PROCESO DE SAPONIFICACIÓN DE

JABÓN. Thesis. Instituto Politécnico Nacional, 2009. N.p.: n.p., n.d. Print.