Proyecto De Quimica

ESPOL

Instituto de Ciencias Químicas Proyecto de: Obtención del Metanol Elaborado por: Méndez Verduga Ronny Antonio Tito Uzhca Néstor Javier Tutor: Ing. Cárdenas Tapia José

2009

Escuela Superior Politécnica Obtención del Metanol RONNY MENDEZ-NESTOR TITO

INDICE

Introducción………………………………………………………………………….

I.

Abstracto……………………………………………………………………………..

II.

Justificación…………………………………………………………………………. III-VI Biografía de los estudiantes………………………………………………………

1-2

Listado de los productos…………………………………………………………..

3

Impacto social, ambiental y perspectivas de comercialización del producto.

4-19

Destilando Madera………………………………………………………………….

20-21

La llama verde del metanol………………………………………………………..

22

Formaldehido a partir del metanol………………………………………………..

23 Conclusiones y recomendaciones……………………………………………….. 24-26 Referencias bibliográficas…………………………………………………………

II

27

Escuela Superior Politécnica Obtención del Metanol RONNY MENDEZ-NESTOR TITO

INTRODUCCIÓN

Para la humanidad el término desarrollo ha estado ligado siempre, sin importar la época o sociedad, a un impacto directo hacia el medio ambiente. Desde que el hombre aprendió aprovechar los recursos de la naturaleza para mejorar su calidad de vida ha dedicado sus esfuerzos a la creación e innovación de continuas tecnologías dedicadas a este fin. Sin

embargo,

estos

avances han

sido

en

la

mayoría

de

los

casos

contraproducentes para el medio ambiente, sobre todo en las últimas décadas. Es por esta razón que hoy en día se ha creado una cultura orientada hacia la obtención de tecnologías con un enfoque dirigido a la protección de nuestro entorno. El presente proyecto está fundamentado en esta idea. Este texto tiene la finalidad de proporcionar un material de apoyo que permita avanzar con seguridad en el desarrollo de este tipo de proyectos. Con este modesto trabajo producto de nuestra investigación y esfuerzo esperamos satisfacer en algo la necesidad que existe en la actualidad en el ámbito científico, económico y social por establecer un camino hacia el progreso en armonía con el medio ambiente.

III

Escuela Superior Politécnica Obtención del Metanol RONNY MENDEZ-NESTOR TITO

ABSTRACTO

El presente proyecto tiene por objetivo puntual dar a conocer en detalle el procesosistemático de la obtención y experimentación con el metanol obtenido a partir de la madera, el mismo que, mediante la utilización de conocimientos y recursos científicos adquiridos en las aulas,

busca ser un proyecto capaz de

demostrar que el uso de recursos ambientales simples pueden cumplir con las particularidades de ser a la vez amigablescon el medio ambiente, de la total satisfacción por parte de las exigencias de sus consumidores y por ende viable desde el punto de vista económico. This project aims to timely disclose in detail the systematic process of collecting and experimenting with methanol produced from wood, the same as, using scientific skills and resources acquired in the classroom, intended to be a project able to demonstrate that the use of simple environmental resources can meet the characteristics of being both environmentally friendly, the total satisfaction of the demands of their consumers and therefore feasible from economic point of view.

IV

Escuela Superior Politécnica Obtención del Metanol RONNY MENDEZ-NESTOR TITO

JUSTIFICACIÓN

La problemática descrita con el metanol ha hecho que se investigarán otras alternativas buscando un combustible menos peligroso para el futuro con la necesidad de que el hombre desee y dependa de él en unos cuantos años, a esto se le conoce como necesidad. Utilizando el metanol junto se podrá disminuir la contaminación de este planeta que actualmente está siendo muy contaminado y así con la ayuda del metanol se piensa que se disminuirá la contaminación.

La idea con el metanol es utilizar parte de su hidrogeno para después utilizar este para producir electricidad, a diferencia de las baterías una celda de metanol no agota ni requiere recarga, teniendo esto para un automóvil junto con el metanol hace viable el coche eléctrico en el futuro y ya hay muchos proyectos en marcha.

El propósito de esta investigación es para que se conozca el metanol ya que es importante tanto para la industria automotriz como para otras y solamente se puede lograr que la gente lo conozca más a fondo su importante uso en muchas cosas y utilizarlo a su máximo. V

Escuela Superior Politécnica Obtención del Metanol RONNY MENDEZ-NESTOR TITO

La economía de países subdesarrollados como Ecuador es altamente dependiente de las fluctuaciones en los precios del petróleo y sus productos derivados. Por carecer de esta fuente energética, el país debe importar todo el combustible necesario para mover la flota vehicular, la maquinaria agrícola, las embarcaciones, los procesos industriales y en general todos los aparatos cuyos mecanismos sean activados por combustibles fósiles. Esta dependencia del petróleo se agudizó con el cese de operaciones de los ferrocarriles eléctricos nacionales. Cada vez que incrementa el precio del petróleo, además del gasto adicional en su factura, ocurren efectos directos en el costo de todos los bienes y servicios que han de ser trasladados para llegar a manos del consumidor. La sustitución parcial del metanol por la gasolina en los motores de combustión interna es una forma efectiva de reducir la dependencia económica del petróleo. El metanol (CH3OH) es un alcohol combustible que puede ser utilizado como fuente energética para hacer funcionar los vehículos. Aunque el metanol o alcohol de madera originalmente se obtenía de la destilación de esta materia prima en ausencia de aire, actualmente puede producirse a partir de gas natural, carbón, madera, e incluso de residuos orgánicos como la celulosa. Por sus propiedades físicas y químicas el metanol reúne diversas ventajas con respecto a los VI

Escuela Superior Politécnica Obtención del Metanol RONNY MENDEZ-NESTOR TITO

combustibles derivados del petróleo. Algunos de sus beneficios son la reducción en las emisiones de gases, superior desempeño y menor riesgo de inflamación quela gasolina. En comparación con lo que actualmente emiten los vehículos que utilizan gasolina, las emisiones de agentes contaminantes en automóviles que funcionan con metanol puede reducirse hasta un 20% en el caso de dióxido de carbono y hasta un 10% de los diferentes hidrocarburos. Adicionalmente, los autos eliminarían casi por completo las emisiones de partículas totales en suspensión y de compuestos tóxicos tales como: losóxidos de nitrógeno (NOx), ozono (O3), hidrocarburos no quemados, monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2) y dióxido de azufre(SO2) entre otros. Hay tres fuentes principales de biomasa arbórea; los árboles no deseables en bosques naturales bajo manejo forestal, los restos vegetales de podas y raleos no comerciales en plantaciones forestales y los residuos en las fases de aprovechamiento e industrialización de la madera. Por otra parte, el consumo de madera rolliza en aserraderos estacionarios para procesamiento de madera de bosque natural, plantaciones y aserraderos portátiles es respectivamente de 118, 23 y 72 mil m3/año. Si se considera que del total resultante de esas estimaciones la mitad corresponde a residuos no utilizados comercialmente, en las condiciones actuales se tendría VII

Escuela Superior Politécnica Obtención del Metanol RONNY MENDEZ-NESTOR TITO

unos 580 mil m3/año de residuos de madera con posibilidad de ser convertidos en metanol. Asumiendo una densidad media de 0,65 ton/m3 y un factor de conversión de 375 litros de metanol por tonelada de residuos, la actual capacidad para producir metanol a partir de residuos forestales sería de unos 141 millones de litros/año, es decir un 13% del consumo interno de gasolina. Puesto que por la capacidad de uso de la tierra más del 60% del territorio costarricense es apto para el desarrollo de actividades forestales, de las estimaciones anteriores se desprende el alto potencial para dedicar terrenos forestales a la producción de biomasa.

VIII

Escuela Superior Politécnica Obtención del Metanol RONNY MENDEZ-NESTOR TITO

Biografía de los estudiantes

Mi nombre es Néstor Javier Tito Uzhca, soy originario de la provincia del Cañar, específicamente de la ciudad de Déleg, ubicada en el cantón del mismo nombre.

Mis estudios

primarios los realice en la Unidad Educativa Amalia Urigüen, la cual está dirigida por las Madres Oblatas. Esta institución de educación primaria se encuentra en la misma ciudad de Déleg. Los estudios secundarios los realice en la ciudad de Azogues, capital de la provincia del Cañar, en el Instituto Tecnológico Superior “Luís Rogerio González” graduándome en la especialidad de Mecánica Automotriz. Posteriormente me traslade a la ciudad de Guayaquil, con el objetivo de ingresar a la prestigiosa institución de la Escuela Superior Politécnica del Litoral, con el afán de adquirir una educación de primer nivel. Actualmente me encuentro cursando el nivel 100-I en la Facultad de Ingeniería en Mecánica y Ciencias de la Producción, en la carrera de Ingeniería en Alimentos.

Mi nombre es Ronny Antonio Méndez Verduga, soy originario de la provincia de Los Ríos, específicamente de la ciudad de Quevedo. Mis estudios primarios los realice en la escuela

IX

Escuela Superior Politécnica Obtención del Metanol RONNY MENDEZ-NESTOR TITO

Fiscal Fausto Molina Molina. Esta institución de educación primaria se encuentra en la misma ciudad de Quevedo. Los estudios secundarios los realice en la ciudad de Quevedo, en el Colegio Nacional

Nicolás

Infante

Díaz

graduándome

en

la

especialidad

de

Fisicomatemático. Posteriormente me traslade a la ciudad de Guayaquil, con el objetivo de ingresar a la prestigiosa institución de la Escuela Superior Politécnica del Litoral, con el afán de adquirir una educación de primer nivel. Actualmente me encuentro cursando el nivel 100-I en la Facultad de Ingeniería de la tierra y en la carrera de Ingeniería en Petróleo.

Listados del Producto

Materiales: X

Escuela Superior Politécnica Obtención del Metanol RONNY MENDEZ-NESTOR TITO

Astillas de Madera. Dos tubos de ensayos. Un tapón de caucho con desprendimiento de vidrio. Mechero. Vaso de precipitación de 1000 ml con agua helada o con hielo. Manguera. Soporte Universal. Agarradera de Tubo. Acido Bórico Hilo de Cobre  Etanol          

Impacto social, ambiental y perspectivas de comercialización del producto DEFINICIÓN DE TÉRMINOS. QUÉ ES LA MADERA

Sustancia dura y resistente que constituye el tronco de los árboles y se ha utilizado durante miles de años como combustible y como material de construcción. Aunque el término madera se aplica a materias similares de otras partes de las plantas, incluso a las llamadas venas de las hojas, en este artículo sólo se va a hablar de las maderas de importancia comercial. XI

Escuela Superior Politécnica Obtención del Metanol RONNY MENDEZ-NESTOR TITO CLASIFICACIÓN

Las maderas se clasifican en duras y blandas según el se obtienen. La madera de los árboles de hoja caduca se llama madera dura, y la madera de las coníferas se llama blanda, con independencia de su dureza. Así, muchas maderas blandas son más duras que las llamadas maderas duras. Las maderas blandas suelen ser resinosas; muy pocas maderas duras lo son. Las maderas duras suelen emplearse en ebanistería para hacer mobiliario y parqués de calidad. Los nudos son áreas del tronco en las que se ha formado la base de una rama. Cuando la madera se corta en planchas, los nudos son discontinuidades o irregularidades circulares que aparecen en las vetas. Durante la fase de secado de la madera, ésta se encoge según la dirección de la veta, y los nudos se encogen con más rapidez que el resto. Los nudos superficiales suelen desprenderse de las planchas y dejan agujeros. Los nudos de la madera no son deseables por consideraciones estéticas, aparte de su efecto debilitador. Sin embargo algunos tipos de madera con nudos, como el pino, sí resultan vistosos por el dibujo de su veta y se utilizan para decoración y revestimiento de paredes. El aspecto de la madera es una de las propiedades más importantes cuando se utiliza para decoración, revestimiento o fabricación de muebles. Algunas maderas, como la de nogal, presentan vetas rectas y paralelas de color oscuro que le dan una apariencia muy atractiva, lo que unido a su dureza la sitúan entre las más XII

Escuela Superior Politécnica Obtención del Metanol RONNY MENDEZ-NESTOR TITO

adecuadas para hacer chapado. Las irregularidades de las vetas pueden crear atractivos dibujos, por lo que a veces la madera se corta a propósito en planos oblicuos para producir dibujos ondulados y entrelazados. PROPIEDADES FÍSICAS

Las propiedades principales de la madera son resistencia, dureza, rigidez y densidad. Ésta última suele indicar propiedades mecánicas puesto que cuanto más densa es la madera, más fuerte y dura es. La madera siempre es mucho más fuerte cuando se corta en la dirección de la veta; por eso las tablas y otros objetos como postes y mangos se cortan así. La madera tiene una alta resistencia a la compresión, en algunos casos superior, con relación a su peso a la del acero. La resistencia a la flexión es fundamental en la utilización de madera en estructuras, como viguetas, travesaños y vigas de todo tipo. Otra propiedad es la resistencia a impactos y a tensiones repetidas. El nogal americano y el fresno son muy duros y se utilizan para hacer bates de béisbol y mangos de hacha. Como el nogal americano es más rígido que el fresno, se suele utilizar para mangos finos, como los de los palos de golf. Otras propiedades mecánicas menos importantes pueden resultar críticas en casos particulares; por ejemplo, la elasticidad y la resonancia de la picea la convierten en el material más apropiado para construir pianos de calidad. ESTRUCTURA

Médula: Parte central del tronco. Constituido por tejido flojo y poroso. De ella parten

radios

medulares XIII

hacia

la

periferia.

Escuela Superior Politécnica Obtención del Metanol RONNY MENDEZ-NESTOR TITO

Durámen:

Madera

de

la

parte

interna,

de

mayores

resistencias.

Albura: Madera de la sección externa del tronco, de color más claro. Es la zona más viva, saturada de sabia y sustancias orgánicas. Se transforma con el tiempo en durámen. Cámbium: Constituye la base del crecimiento en espesor del árbol. Formado por células de paredes delgadas que se transforman por divisiones sucesivas en nuevas células formando en la parte interna del árbol el xilema y en la externa el liber o floema que es la parte interior de la corteza de poca resistencia. Corteza: Capa exterior que sirve para proteger los tejidos. Anillos De Crecimiento : Los anillos de crecimiento nos indican muchas cosas: La edad del árbol ya que si contamos los anillos que hay al pegarle un corte transversal nos dirá los años que tiene el árbol ya que esos anillos se forman por el crecimiento de una nueva capa de xilema.

Si es madera dura o blanda ya que la madera dura tiene los anillos

más cercanos que los de la madera blanda. Algunos periodos climáticos, si están muy juntos indican un periodo de sequía y en la cual el xilema no ha podido crecer demasiado y si por lo contrario ha llovido bien los anillos estarán más separados. COMPONENTES QUÍMICOS.

Componentes principales: -Celulosa (50 %): Es un hidrato de carbono parecido al almidón. -Lignina (25 %): Es un derivado del fenil-propano. Le da dureza y protección. -Hemicelulosa (25 %): su misión es unir las fibras. Otros componentes: -Resinas XIV

Escuela Superior Politécnica Obtención del Metanol RONNY MENDEZ-NESTOR TITO

-Grasas -Sustancias incombustibles Composición química Carbono 50% Hidrógeno 6% Oxígeno 43% Nitrógeno 1% Cenizas

0,5 %

PROPIEDADES DE LA MADERA

La madera depende de muchos factores, estos son algunos: · Densidad · Resistencia Mecánica y Tenacidad · Impermeabilidad · Gran variedad de colores · Aislante eléctrico, acústico y térmico · Facilidad Para Trabajarla · Es reciclable · Biodegradable · Renovable o reutilizable

DURACIÓN DE LA MADERA

La madera es, por naturaleza, una sustancia muy duradera. Si no la atacan organismos vivos puede conservarse cientos e incluso miles de años. De los organismos que atacan a la madera, el más importante es un hongo que causa el llamado desecamiento de la raíz, que ocurre sólo cuando la madera está húmeda. El nogal, la secuoya, el cedro, la caoba y la teca son algunas de las maderas duraderas más conocidas. Algunas maderas, como la teca, son resistentes a los XV

Escuela Superior Politécnica Obtención del Metanol RONNY MENDEZ-NESTOR TITO

organismos

perforadores

marinos,

por

eso

se

utilizan

para

construir

embarcaderos. DERIVADOS DE LA MADERA

La madera es una materia prima importante para la industria química. Cada año se reducen a pasta enormes cantidades de madera, que se reconstituye de forma mecánica para hacer papel. Otras industrias se encargan de extraer algunos componentes químicos de la madera, como taninos, pigmentos, gomas, resinas y aceites, y de modificar estos constituyentes. Son principalmente materiales que no se obtienen directamente del tronco del árbol Maderas Prefabricadas Los aglomerados: Se constituyen a partir de pequeñas virutas encoladas a presión en una proporción de 90% virutas y 10% cola. Son muy sensibles al cambio de humedad y temperatura. Contrachapado. Están formadas por chapas de madera pegadas entre si, prensadas y a presión. Suelen Ser frágiles e indeformables. Tableros de Fibras. Los tableros de fibras se construyen a partir de maderas que han sido reducidas a sus elementos fibrosos básicos y posteriormente reconstituidas para formar un material estable y homogéneo. Son resistentes a la humedad y no llegan a pudrirse. Tablex. Se obtiene a partir de restos de madera residuos procedentes de la aserradora, sobrantes y listones en desuso. Es compacto, flexible y fácil de trabajar. MATERIALES CELULÓSICOS

XVI

Escuela Superior Politécnica Obtención del Metanol RONNY MENDEZ-NESTOR TITO

Son aquellos que están elaborados a partir de la celulosa de la madera. El papel es el más importante de todos los materiales celulósicos. En el proceso de obtención del papel, la madera se tritura y se mezcla con agua y productos químicos para así ser transformada en pasta de celulosa que después se blanquea para obtener ese blanco característico del papel. Esta es prensada y laminada a máquina hasta convertirse en una banda de papel. RECICLAJE

La Madera es en principio una primera materia renovable. La Madera es biodegradable, es decir, se descompone de manera natural por el paso del tiempo. El Reciclaje de la madera y de sus derivados ayuda de manera considerable a la protección del medio ambiente, por el hecho de que se facilita la conservación de las zonas forestales. Es también una importancia económica, ya que elimina el trabajo de la extracción de los árboles, el descortezamiento, el tratamiento etc.

ALCOHOLES

Se conoce como alcohol al término aplicado a los miembros de un grupo de compuestos químicos del carbono que contienen el grupo OH. Dicha denominación se utiliza comúnmente para designar un compuesto específico: el alcohol etílico o etanol. Proviene de la palabra árabe al-kuhl, o kohl, denominación aplicada a toda sustancia pulverizada. En un principio, el término alcohol se XVII

Escuela Superior Politécnica Obtención del Metanol RONNY MENDEZ-NESTOR TITO

empleaba para referirse a cualquier tipo de polvo fino, aunque más tarde los alquimistas de la Europa medieval lo utilizaron para las esencias obtenidas por destilación, estableciendo así su acepción actual. CLASIFICACIÓN

Los alcoholes tienen hasta tres grupos hidróxido (-OH) enlazados a sus moléculas, por lo que se los puede agrupar en monohidroxílicos, dihidroxílicos y trihidroxílicos, repectivamente. Los alcoholes también se pueden clasificar en primarios, secundarios y terciarios, dependiendo de que tengan uno, dos o tres átomos de carbono enlazados con el átomo de carbono al que se encuentra unido el grupo hidróxido. Los alcoholes primarios reaccionan muy lentamente. Como no pueden formar carbocationes, el alcohol primario activado permanece en solución hasta que es atacado por el ión cloruro. Con un alcohol primario, la reacción puede tomar desde treinta minutos hasta varíos días. Los alcoholes secundarios tardan menos tiempo, entre 5 y 20 minutos, porque los carbocationes

secundarios

son

menos

estables

que

el

terciario.

Finalmente, los alcoholes terciarios reaccionan casi instantáneamente, porque forman carbocationes terciarios relativamente estables. NOMENCLATURA

Común (no sistemática): anteponiendo la palabra alcohol y sustituyendo el sufijo – ano del correspondiente alcano por –ílico. Así por ejemplo tendríamos alcohol metílico, alcohol etílico, alcohol propílico, etc.

XVIII

Escuela Superior Politécnica Obtención del Metanol RONNY MENDEZ-NESTOR TITO

IUPAC: sustituyendo el sufijo –ano por –ol en el nombre del alcano progenitor, e identificando la posición del átomo del carbono al que se encuentra enlazado por el grupo hidroxilo. Cuando el grupo alcohol es sustituyente, se emplea el prefijo hidroxi-, se utilizan los sufijos –diol, -triol… según la cantidad de grupos OH que se encuentre. En alcoholes ramificados se elige la cadena más larga que contenga el grupo –OH y se enumera de modo que se le otorgue el localizador más bajo posible. PROPIEDADES

Los alcoholes son líquidos incoloros de baja masa molecular y de olor característico, solubles en el agua en proporción variable y menos densos que ella. Al aumentar la masa molecular, aumentan sus puntos de fusión y ebullición, pudiendo ser sólidos a temperatura ambiente (p.e. el pentaerititrol funde a 260 ºC). También disminuye la solubilidad en agua al aumentar el tamaño de la molécula, aunque esto depende de otros factores como la forma de la cadena alquílica. Algunos alcoholes (principalmente polihidroxílicos y con anillos aromáticos) tienen una densidad mayor que la del agua. Sus puntos de fusión y ebullición suelen estar muy separados, por lo que se emplean frecuentemente como componentes de mezclas anticongelantes. Por ejemplo, el 1,2-etanodiol tiene un p.f. de -16 ºC y un p.eb. de 197 ºC.La estructura de los alcoholes es parecida a la del agua. El oxígeno tiene hibridación sp3 con dos pares de electrones no enlazantes. La electronegatividad del oxígeno provoca la polarización del enlace O-H y del C-O, lo que produce la aparición de momentos dipolares. XIX

Escuela Superior Politécnica Obtención del Metanol RONNY MENDEZ-NESTOR TITO

METANOL El compuesto químico metanol, también conocido como alcohol metílico o alcohol de madera, es el alcohol más sencillo. Su fórmula química es CH3OH.

Propiedades Su estado de agregación es líquido y tiene apariencia incolora. Posee una densidad de 0.7918 g/cm3. Su masa es de 32.04 u. Sus puntos de fusión y ebullición son respectivamente 176 K (-97,16 °C) y 337.8 K (64.7 °C). Su

XX

Escuela Superior Politécnica Obtención del Metanol RONNY MENDEZ-NESTOR TITO

temperatura crítica está en el orden de K (-273,15 °C). En cuanto a la viscosidad del metanol, está tiene un valor de 0.59 mPa·s a 20 °C. Es inflamable y tóxico a más de totalmente soluble en agua.

FORMAS DE EXTRACCIÓN

Originariamente se producía metanol por destilación destructiva de astillas de madera. Esta materia prima condujo a su nombre de alcohol de madera. Este proceso consiste en destilar la madera en ausencia de aire a unos 400 °C formándose gases combustibles (CO, C2H4, H2), empleados en el calentamiento de las retortas; un destilado acuoso que se conoce como ácido piroleñoso y que contiene un 7-9% de ácido acético, 2-3% de metanol y un 0.5% de acetona; un alquitrán de madera, base para la preparación de antisépticos y desinfectantes; y carbón vegetal que queda como residuo en las retortas. Actualmente, todo el metanol producido mundialmente se sintetiza mediante un proceso catalítico a partir de monóxido de carbono e hidrógeno. Esta reacción emplea altas temperaturas y presiones, y necesita reactores industriales grandes y complicados. CO + CO2 + H2

CH3OH

La reacción se produce a una temperatura de 300-400 °C y a una presión de 200300 atm. Los catalizadores usados son ZnO o Cr2O3. XXI

Escuela Superior Politécnica Obtención del Metanol RONNY MENDEZ-NESTOR TITO

El gas de síntesis (CO + H2) se puede obtener de distintas formas. Los distintos procesos productivos se diferencian entre sí precisamente por este hecho. Actualmente el proceso más ampliamente usado para la obtención del gas de síntesis es a partir de la combustión parcial del gas natural en presencia de vapor de agua. Gas Natural + Vapor de Agua

CO + CO2 + H2

Sin embargo el gas de síntesis también se puede obtener a partir de la combustión parcial de mezclas de hidrocarburos líquidos o carbón, en presencia de agua. Mezcla de Hidrocarburos Líquidos + Agua Carbón + Agua

CO + CO2 + H2

CO + CO2 + H2

En el caso de que la materia prima sea el carbón, el gas de síntesis se puede obtener directamente bajo tierra. Se fracturan los pozos de carbón mediante explosivos, se encienden y se fuerzan aire comprimido y agua. El carbón encendido genera calor y el carbono necesarios, y se produce gas de síntesis. Este proceso se conoce como proceso in situ. Este método no tiene una aplicación industrial difundida. Los procesos industriales más ampliamente usados, usando cualquiera de las tres alimentaciones (gas natural, mezcla de hidrocarburos líquidos o carbón) son los desarrollados por las firmas Lurgi Corp. e Imperial Chemical Industries Ltd. (ICI).

XXII

Escuela Superior Politécnica Obtención del Metanol RONNY MENDEZ-NESTOR TITO USOS DEL PRODUCTO

El metanol hoy en día ha sido desarrollado para apoyar la tecnología y su uso como en la telefonía, computación y más, se han diseñado bastantes métodos para utilizarlo para que se vaya desarrollando en los seres humanos y su entorno social. El metanol aun que es muy toxico como su olor o ingerirlo, es muy importante también en la fabricación de medicinas para eso la necesidad de depender de él. El mundo desarrolla y apuesta a las pilas de combustible, se trabaja en su aplicación en base al metanol que puede extraerse de productos vegetales e integraría un proceso de generación natural ecológica y sustentable. El metanol tiene varios usos. Es un disolvente industrial y se emplea como materia prima en la fabricación de formaldehido. El metanol también se emplea como anticongelante en vehículos, combustible de bombonas de camping-gas, disolvente de tintas, tintes, resinas, grasas, aceites, nitrocelulosa y adhesivos. El metanol puede ser también añadido al etanol para hacer que éste no sea apto para el consumo humano (el metanol es altamente tóxico). El metanol, a pesar de su toxicidad, es muy importante en la fabricación de medicinas Un grupo funcional es un átomo o grupo de átomos que forman parte de una molécula y que determina el comportamiento físico y químico de un grupo de compuestos. Los grupos funcionales presentan el mismo o muy semejante comportamiento químico en todas las moléculas donde se encuentran. XXIII

Escuela Superior Politécnica Obtención del Metanol RONNY MENDEZ-NESTOR TITO INCONVENIENTES DEL METANOL

Principalmente afecta a los seres humanos como al medio ambiente en los seres humanos en concentraciones elevadas el metanol puede causar dolor de cabeza, mareo, náusea, vómitos y muerte (la ingestión de 25 g se trata de una dosis mortal). Una exposición aguda puede causar ceguera o pérdida de la visión, ya que puede dañar seriamente el nervio óptico. Una exposición crónica puede ser causa de daños al hígado o de cirrosis. La dosis letal de metanol para los humanos varía entre 0,3 gramos y 1 gramo por kilogramo de masa corpórea. En el medio ambiente es también extremadamente volátil y por lo tanto aumentaría el riesgo de incendios o de explosiones. Además de los importantes riesgos de incendio y de explosión, una volatilidad más alta significa más emisiones por evaporación. En la atmósfera , el metanol se oxida en dos toxinas altamente potentes: formaldehido (usado como conservante para la materia orgánica muerta en laboratorios), y ácido fórmico (el veneno encontrado en picaduras de la hormiga). Los convertidores catalíticos degradarían en general estas dos toxinas de forma similar a como lo hacen ya con el dióxido de azufre (SO2), Óxidos de nitrógeno (NOX), o moléculas de monóxido de carbono (CO) si no fuera por el hecho de que los convertidores catalíticos funcionan debajo de la temperatura requerida hasta que el vehículo ha recorrido unos 10-15 km (unas 5-10 millas).

XXIV

Escuela Superior Politécnica Obtención del Metanol RONNY MENDEZ-NESTOR TITO

Unos de los inconvenientes es en la práctica en la mezcla con la gasolina pero el metanol tiene una energía muy baja en su contenido que es solamente del 45% que el de la gasolina. Por otra parte este se inflama a una temperatura muy baja que es de 15°C y se evapora a una temperatura de 64.7°C. PERSPECTIVA DE COMERCIALIZACIÓN

La comercialización del producto debe ser a un nivel o escala industrial ya que el proceso de pirolisis (es la descomposición química de materia orgánica causada por el calentamiento en ausencia de oxígeno u otros reactivos, excepto posiblemente el vapor de agua) es factible a nivel industrial así que no

es

recomendable producir el metanol a partir de recursos renovables como la maderaa pequeña escala (uso personal) este disolvente tienen un valor comercial particular ya que este es la base para fabricar disoluciones útiles y comerciales para la humanidad junto a otros solutos.

DESTILANDO MADERA

La destilación es una técnica de separación de mezclas de líquidos con puntos de ebullición diferentes. Parece sorprendente que al calienta la madera bajo condiciones apropiadas, en lugar de quemarse, se descomponga para formar gases, líquidos y un residuo sólido.

XXV

Escuela Superior Politécnica Obtención del Metanol RONNY MENDEZ-NESTOR TITO

¿Qué vamos a hacer? Destilaremos los productos líquidos de descomposición de la madera. Procedimiento Coloca las astillas de madera en el interior de un tubo de ensayo. Ajustar firmemente el tapón de caucho con desprendimiento. Coloca el extremo de la manguera en otro tubo de ensayo sumergido en el agua helada como se indica en la figura. Calienta el primer tubo con la llama de un mechero. Observa los líquidos que se condensan en el segundo tubo. Observa los gases que se forman.

¿Qué

pasó? XXVI

Escuela Superior Politécnica Obtención del Metanol RONNY MENDEZ-NESTOR TITO

La madera se compone, en su mayor parte, de celulosa la cual se descompone cuando se calienta en ausencia de oxígeno. Por acción del calor, se forma una mezcla de líquidos y gases como terpentina, metanol (llamado alcohol de la madera).

LA LLAMA VERDE DEL METANOL Uno de los experimentos más bonitos de la química es la prueba del metanol, un alcohol, el más simple que existe, de apariencia y olor similares al etanol (el normal), pero muy tóxico. Para poder diferenciarlo de éste, se le añade ácido bórico y se le prende fuego. Sólo con metanol se produce un éster (borato de trimetilo) que arde con una preciosa llama verde:

XXVII

Escuela Superior Politécnica Obtención del Metanol RONNY MENDEZ-NESTOR TITO

FORMALDEHIDO A PARTIR DE METANOL Se investigará la reacción del metanol, con el oxido de cobre caliente. Se debe enrollar un hilo de cobre grueso alrededor de una moneda o pieza del mismo metal, dándole varias vueltas, de forma que pueda suspenderse sobre 10ml de metanol contenidos en un vaso de precipitados pequeño. Se debe colocar una varilla de vidrio a través del vaso y colgar el hilo en ella, de forma que le cobre quede suspendido a 1cm por encima de la superficie del metanol. Llevar la pieza de cobre y el hilo sobre una llama que este bien alejada del vaso y calentarlos hasta el rojo sombra. Suspender rápidamente el cobre caliente encima del XXVIII

Escuela Superior Politécnica Obtención del Metanol RONNY MENDEZ-NESTOR TITO

metanol en el vaso y observar la reacción. oler los vapores y compararlos con el metanol; la nueva sustancia es el formaldehido, HCHO, que se puede reconocer por ser el liquido usado para conservar ejemplares en el laboratorio de biología.

CONCLUSIONES

 El alcohol de madera o metanol puede también utilizarse para sustituir los

combustibles derivados del petróleo. Si bien la producción de metanol es muy conveniente debido a las grandes cantidades de productos forestales y madereros disponibles, la producción no ha resultado económica en escala industrial.  El rendimiento de metanol a partir de este proceso es aproximadamente

entre 1 y 2%, o 20 litros de metanol por tonelada métrica de madera (6 galones por tonelada métrica), para maderas duras, y aproximadamente, la mitad de este valor para maderas suaves. Con la introducción de la XXIX

Escuela Superior Politécnica Obtención del Metanol RONNY MENDEZ-NESTOR TITO

tecnología del gas natural, la industria gradualmente cambió a metanol sintético formado a partir de un gas de síntesis (syngas) producido a partir de gas natural reformado.  El problema con la destilación destructiva de la madera, es que sólo es

económicamente factible a escala industrial, así que no es aconsejable producir metanol a partir de recursos renovables, como la madera, a pequeña escala (uso personal).  Otro problema es que se requiere una cantidad enorme de leña para

producir metanol por el método de destilación destructiva de la madera, por lo que países extremadamente deforestados como Ecuador, no podrían emplear este proceso de producción del metanol.  En

Ecuador tiene que reducirse su gran dependencia hacia los

combustibles fósiles. Esta dependencia está impactando negativamente y en gran medida a nuestra economía. La alternativa más adecuada es la utilización de biocombustibles, los cuales tienen muchas ventajas sobre el petróleo, entre ellas, menor precio, no contamina el medio ambiente, se pueden producir en el país y utilizan recursos renovables.

RECOMENDACIONES  Realizar estudios sobre propiedades tecnológicas y físico-químicas de las

especies

de

interés

silvicultural,

especialmente

comerciales

y

no

comerciales; asimismo, sobre las alternativas de uso de las especies XXX

Escuela Superior Politécnica Obtención del Metanol RONNY MENDEZ-NESTOR TITO

maderables y no maderables, en lo que respecta a composición química de frutos, corteza, látex y raíces.  Realizar el análisis del potencial energético de las especies maderables en

lo que respecta a la producción de carbón vegetal, metanol y la capacidad de generación de energía a partir de la leña.  Realizar inventarios forestales de mayor intensidad, en las áreas boscosas

más accesibles y de mayor contenido maderable; asimismo, ampliar estos estudios en las zonas boscosas localizadas dentro del área de influencia de colonización y centros de población actuales o futuros, con el objeto de disponer en forma operativa de la información necesaria para promover la utilización racional del recurso forestal en el área.  Iniciar investigaciones sobre el establecimiento de especies forestales de

interés económico, para el desarrollo de programas agro-forestales o silvopastoril.

XXXI

Escuela Superior Politécnica Obtención del Metanol RONNY MENDEZ-NESTOR TITO

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 1.- RAYMOND KIRK DONALD HOTMER, "Enciclopedia de Tecnología Química”, Tomo 10, Pág. (672-680) 2.- GEORGE T. AUSTIN, " Manual de Procesos Químicos en la Industria", Tomo III, Pág. (706-716). 3.- K. WINNACKER, "Tecnología Química", Tomo V, Pág. (45-59). 4. WOOD HANDBOOK,” Wood as an Engineering Material”, Forest Products Laboratory USDA Forest Service Madison, Wisconsin. 5. OPCIONES PARA LA PRODUCCIÓN Y USO DE BIODIÉSEL EN EL Ecuador, Número 51, Soluciones Prácticas ITDG http://www.woodgas.com/methanol.htm http://www.edutecne.utn.edu.ar/procesos_fisicoquimicos/Obtencion_de_Meta nol.pdf http://www.Ecuaecologico.com.pe/lib_c19_t05.htm http://www.gestiopolis.com/canales8/ger/sostenibilidad-ambiental-y-eldesarrolode-la-madera.htm http://www.fao.org/docrep/n8595S/n8595s0a.htm http://www.bricopage.com/maderacedrosudamericano.htm http://cdsoft.ufg.edu.sv/theorethikos/index.pl/a8n22?wid=100&func=viewSu bmission&sid=42&pn=6 XXXII

Escuela Superior Politécnica Obtención del Metanol RONNY MENDEZ-NESTOR TITO

http://www.ecosur.net/Biodiesel/biodiesel.html http://en.wikipedia.org/wiki/Methanol

XXXIII