Feasibility of the Production of Argemone pleiacantha Ultrasound-Assisted Biodiesel for Temperate and Tropical Marginal Areas

The present work studies biofuel production using an American native species that belongs to the Argemone genus. It is considered a weed, and its presence extends from the southern United States to some areas of South America; the species Argemone pleiacantha, together with other species of the same genus, is known as “chicalote”. Oil physical and chemical properties confirm that chicalote oil is an effective raw material for biofuel production, presenting a fatty acid composition similar to that of soybean oil. A biodiesel production study was carried out using two methods of synthesis, conventional and ultrasound-assisted transesterification, employing the same molar ratio and amount of catalyst in both cases. Reaction time and supplied energy during synthesis were compared in batch mode. The results revealed that ultrasound-assisted transesterification has significant advantages over the conventional one in terms of reaction time and energy savings during chicalote oil synthesis to produce fatty acid methyl esters

Multimedia platform for the efficient management of water and the use of hydric resources from a multidisciplinary point of view in engineering degrees

En este proyecto de innovación docente se ha realizado una red social sobre la gestión eficiente del agua involucrando a diferentes asignaturas de los grados en ingeniería Mecánica, Eléctrica, Electrónica Industrial, Agroalimentaria y del Medio Rural e Ingeniería Civil. En este entorno virtual se ha creado un laboratorio virtual sobre comportamiento de un canal hidrodinámico. Esta aplicación representa una alternativa barata y eficiente, donde el estudiante simula los fenómenos a estudiar como si los observase en un laboratorio tradicional. Por lo tanto, es una herramienta de autoaprendizaje, donde el alumno puede alterar las variables de entrada, configurar nuevos experimentos, aprender el manejo de instrumentos y personalizarlos. Además, la simulación en el laboratorio virtual ha permitido obtener una visión más intuitiva de aquellos fenómenos que en su realización manual no aportan suficiente claridad gráfica. Finalmente, se ha realizado un debate sobre tema de actualidad de los recursos hídricos que ha tenido una muy buena valoración por parte del alumnado.In this teaching innovation project, a social network about the efficient management of water has been carried out, involving different subjects of the degrees in Mechanical, Electrical, Electronic, Agrofood, Rural and Civil Engineering. In this virtual environment, a virtual laboratory (VL) of hydrodynamic channel behavior has been created. This application represents an economical and efficient alternative, where the student simulates the processes to be studied as if they were observed in a traditional laboratory. Therefore, VL represents a self-learning tool, where the student can alter the input variables, configure new experiments, learn how to use instruments and customize them. In addition, the simulation in the virtual laboratory has allowed to obtain a more intuitive vision of those phenomena that in their manual realization do not provide enough graphic clarity. Finally, an academic debate has been carried out about current topic of water resources that received an excellent evaluation by students

Producción de biodiesel asistida por ultrasonidos

The continuous increase of fossil fuel prices has raised interest in searching for new forms of energy to power internal combustion engines. Among the most promising options is biodiesel. According to ASTM (American Society for Testing and Materials Standard) specifications, biodiesel is described as monoalkyl esters of long chain fatty acids derived from renewable lipids such as vegetable oils or animal fats used in ignition engines. The process leading to biodiesel is called transesterification and involves the reaction between two immiscible phases (triglycerides and short-chain alcohol). Transesterification requires both heating and vigorous stirring to provide sufficient mass transfer to achieve significant conversions that meet international biodiesel quality standards. This thesis focuses on assessing an alternative energy for biodiesel production, namely ultrasound than enhances mass transfer without the need of heating and stirring. It has been widely shown that the use of ultrasound implies energy and reaction parameters savings, i.e. reaction time and amount of catalyst. In the first chapter of this thesis, an assessment of global biodiesel production is performed with emphasis on the European, Spanish and Andalusian context, along with a description of the regulations governing biodiesel worldwide, with mention of the most important features. In the second chapter, a review about new technologies to enhance mass transfer, thus biodiesel production, is performed, evaluating both the advantages and disadvantages of each one with a particular emphasis on ultrasound. The third and fourth sections of this thesis assess ultrasound-assisted biodiesel synthesis by an ultrasonic probe in batch mode at a fixed frequency, with both edible and non-edible oils. Optimization of the conventional parameters of transesterification reaction (methanol-to-oil molar ratio and amount of catalyst) and physical characteristics of ultrasound (duty cycle and amplitude) is performed., Response surface method provides the optimum values of fatty acid methyl ester and glyceride concentration. In chapter 5, a two consecutive year agronomic study of the species Sinapis alba as futurible raw material for biodiesel production is performed. Two parameters are evaluated, namely nitrogen fertilizer dose and plant density. In addition, studies of conventional and sonicated transesterification are conducted to assess the convenience of using the crop as biodiesel raw materialEl continuo incremento en los precios de los combustibles fósiles ha suscitado el interés de investigar nuevas formas de energía para alimentar los motores de combustión interna. Una de las opciones más prometedoras es el biodiésel, que según la especificaciones ASTM (American Society for Testing and Material Standard) se describe como ésteres monoalquílicos de ácidos grasos de cadena larga derivados de lípidos renovables tales como aceites vegetales o grasas de animales que se emplean en motores de ignición. El proceso que da lugar al biodiésel se denomina reacción de transesterificación e implica la reacción entre dos fases inmiscibles (los triglicéridos y un alcohol de cadena corta). Este fenómeno es altamente dependiente de una adecuada transferencia de masa, lo que hace que se requiera calentamiento y agitación vigorosa, con tiempos de reacción relativamente altos, para llegar a conversiones que cumplan con las especificaciones que se recogen en los estándares internacionales de calidad del biodiésel. La presente tesis doctoral se centra en evaluar una energía alternativa que garantiza una transferencia de masa apropiada para la producción del biodiésel: los ultrasonidos. Se ha demostrado que el uso de los ultrasonidos supone un ahorro en energía y en parámetros de reacción como la duración y la cantidad de catalizador. En el primer capítulo de la tesis se realiza una evaluación sobre la producción mundial de biodiésel, haciendo un mayor énfasis en los contextos europeo, español y andaluz, además de una descripción de las normativas que regulan el biodiésel a nivel mundial, incidiendo en las características más importantes. En el segundo capítulo se realiza una revisión sobre nuevas tecnologías que mejoran la transferencia de masa, empleadas en la producción de biodiésel, evaluando tanto las ventajas como los inconvenientes de cada una de ellas, realizando un mayor hincapié en los ultrasonidos. El tercer y cuarto capítulos se centran en la producción de biodiésel asistida por ultrasonidos mediante una sonda ultrasónica en modo “batch” o lote, a una frecuencia fija, tanto de aceites comestibles como no comestibles, optimizando tanto los parámetros clásicos de la reacción de transesterificación (relación molar metanol:aceite y cantidad de catalizador) como las características físicas de los ultrasonidos (ciclo útil y amplitud). Mediante el método de superficie de respuesta se optimizan las concentraciones de los ésteres metílicos de ácidos grasos y de glicéridos. En el capítulo 5 se realiza un estudio agronómico de la especie Sinapis alba como futurible material de partida para la producción de biodiésel, evaluando dos parámetros: la dosis de nitrógeno fertilizante y la densidad de planta en un ensayo en campo de dos años consecutivos. Además, se incluyen estudios previos de transesterificación, tanto convencional como sonicada, para estudiar la conveniencia del empleo de dicho cultivo

PLATAFORMA MULTIMEDIA PARA LA GESTIÓN EFICIENTE DEL AGUA Y EL APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HÍDRICOS DESDE UN PUNTO DE VISTA MULTIDISCIPLINAR EN LA INGENIERÍA

In this teaching innovation project, a social network about the efficient management of water has been carried out, involving different subjects of the degrees in Mechanical, Electrical, Electronic, Agrofood, Rural and Civil Engineering. In this virtual environment, a virtual laboratory (VL) of hydrodynamic channel behavior has been created. This application represents an economical and efficient alternative, where the student simulates the processes to be studied as if they were observed in a traditional laboratory. Therefore, VL represents a self-learning tool, where the student can alter the input variables, configure new experiments, learn how to use instruments and customize them. In addition, the simulation in the virtual laboratory has allowed to obtain a more intuitive vision of those phenomena that in their manual realization do not provide enough graphic clarity. Finally, an academic debate has been carried out about current topic of water resources that received an excellent evaluation by students.En este proyecto de innovación docente se ha realizado una red social sobre la gestión eficiente del agua involucrando a diferentes asignaturas de los grados en ingeniería Mecánica, Eléctrica, Electrónica Industrial, Agroalimentaria y del Medio Rural e Ingeniería Civil. En este entorno virtual se ha creado un laboratorio virtual sobre comportamiento de un canal hidrodinámico. Esta aplicación representa una alternativa barata y eficiente, donde el estudiante simula los fenómenos a estudiar como si los observase en un laboratorio tradicional. Por lo tanto, es una herramienta de autoaprendizaje, donde el alumno puede alterar las variables de entrada, configurar nuevos experimentos, aprender el manejo de instrumentos y personalizarlos. Además, la simulación en el laboratorio virtual ha permitido obtener una visión más intuitiva de aquellos fenómenos que en su realización manual no aportan suficiente claridad gráfica. Finalmente, se ha realizado un debate sobre tema de actualidad de los recursos hídricos que ha tenido una muy buena valoración por parte del alumnado

Waste Lard Methanolysis Catalyzed by KOH at Moderate Temperatures

The KOH-catalyzed methanolysis of waste lard from piglet roasting in a moderate temperature range was investigated in order to establish the reaction kinetics. For comparison, lard and thermally treated lard were also included in the study. All three reactions occurred via a pseudo-homogeneous regime where the chemical reaction controlled the overall process kinetics. A simple kinetic model comprising the irreversible pseudo-first-order reaction was demonstrated for all three fatty feedstocks. The reaction rate constant increases with raising the fatty acid unsaturation degree. The final products satisfied the EN 14214 biodiesel standard specifications