Resumen: La búsqueda de materias primas no alimenticias es uno de los principales retos en la producción de biocombustibles. Para biodiésel, las investigaciones se orientan hacia el uso de cultivos no convencionales, así como hacia residuos o desechos con alto contenido de grasas y aceites. La borra de café contiene una buena proporción de grasas y es un residuo comercial y doméstico. En este trabajo, se evaluó la producción de biodiésel utilizando las grasas extraídas de la borra del café mediante un proceso en dos etapas. Las grasas extraídas de la borra de café con ebullición a reflujo con hexano como solvente presentaron una elevada acidez, 32,07 ± 0,01% (70,24 ± 0,03 mg KOH/g grasa), lo que indica un alto contenido de ácidos grasos libres (AGL). Primero, las grasas se esterificaron a 60°C y 100 rpm, variando las condiciones de reacción. A las mejores condiciones, concentración de H2SO4 al 0,7%, RMG:MeOH de 1:6 durante 120 min, la acidez disminuyó por debajo del 1%, con el 94,92% de conversión AGL a ésteres metílicos. Se sometieron a un proceso de transesterificación con KOH (1,5% m/v) en presencia de metanol (RMG:MeOH de 1:15) a 60°C y 100 rpm durante 30 min. El biodiésel se separó por decantación y se purificó mediante lavados sucesivos con agua acidulada, que resultó ser una mezcla de ésteres metílicos de los ácidos linoleico (48,40%), palmítico (36,21%), esteárico (8,69%) y oleico (6,69%), cuyas propiedades se ajustan a los requerimientos de las normas ASTM D 6751 y EN 14214.

Abstract: Finding adequate non-food sources is one of the main challenges while producing biofuels. Particularly for biodiesel, research is focused on using unconventional crops, residues, and waste with high fat and oil contents. Furthermore, spent coffee grounds contain a proper fat ratio and are commercial and domestic waste materials. Therefore, this study assesses biodiesel production using fats extracted from coffee grounds through a two-stage process. The fats extracted from coffee grounds by boiling at reflux using hexane as a solvent presented high acidity at 32.07 ± 0.01% (70.24 ± 0.03 mg KOH/g fat), thereby indicating a high content of free fatty acids (FFA). First, the fats were esterified at 60 °C and 100 rpm using different reaction conditions. The best reported conditions were a 0.7% H2SO4 concentration and RMG:MeOH at 1:6 for 120 min, wherein acidity decreased below 1%, converting 94.92% of the FFA to methyl esters. Moreover, they underwent a transesterification process using KOH (1.5% m/v) in the presence of methanol (RMG:MeOH = 1:15) at 60 °C and 100 rpm for 30 min. The biodiesel was separated by decantation and purified by successive washing with acidified water, resulting in a mixture of methyl esters with linoleic (48.40%), palmitic (36.21%), stearic (8.69%), and oleic (6.69%) acids, whose properties comply with the requirements from the ASTM D 6751 and EN 14214 standards.

Resumo: A busca por matérias-primas não alimentícias é um dos principais desafios na produção de biocombustíveis. Para o biodiesel, as pesquisas estão focadas no uso de cultivos não convencionais, assim como resíduos e dejetos com elevado conteúdo de gorduras e óleos. A borra de café contém uma boa proporção de gorduras e é um resíduo comercial e doméstico. Neste trabalho foi avaliada a produção de biodiesel utilizando as gorduras extraídas da borra de café, mediante um processo em duas etapas. As gorduras extraídas da borra de café, mediante ebulição com refluxo utilizando hexano como solvente, apresentaram elevada acidez, 32,07 ± 0,01 % (70,24 ± 0,03 mg KOH/g gordura), que indica a presença de alto teor de ácidos graxos livres (AGL). Primeiramente, as gorduras foram esterificadas a 60°C e 100 rpm, variando-se as condições de reação. Nas melhores condições, a concentração de H2SO4 a 0,7%, RMG:MeOH de 1:6 durante 120 min, a acidez reduziu para abaixo de 1%, com 94,92% de conversão AGL a ésteres metílicos. Em seguida, foram submetidos a um processo de transesterificação usando KOH (1,5% m/v) na presença de metanol (RMG:MeOH = 1:15) a 60°C e 100 rpm por 30 min. O biodiesel foi separado por decantação e purificado através de lavagens sucessivas com agua acidificada, resultando na mistura de ésteres metílicos de ácidos linoleico (48,40%), palmítico (36,21%), esteárico (8,69%) e oleico (6,69%), cujas propriedades estão de acordo com os requisitos das normas ASTM D 6751 e EN 14214.

Se sintetizaron geles de sílice utilizando la vía de los atranos, y se evaluó la extracción con microondas de la materia orgánica presente en estos geles, variando tipo de solvente, potencia y tiempo de exposición a la irradiación con microondas. El seguimiento de la influencia de estos parámetros se realizó por porcentaje de pérdida de masa, espectroscopía infrarroja y, por análisis termodiferencial. El solvente más adecuado fue el agua, observando que el porcentaje de extracción disminuía en la medida que decrecía la polaridad del solvente. Los valores óptimos para el agua fueron: 80% de potencia (560 W) y 120 segundos, alcanzando un porcentaje de extracción de 100%. Para obtener un valor base de comparación de un sólido sin materia orgánica, el gel se calcinó y caracterizó por isoterma de adsorción-desorción de N2 a 77 K, IR y MEB. La isoterma de adsorción-desorción es de tipo IV, con un área superficial de 694 m²/g, volumen de poro de 0,86 cm³/g y diámetro promedio de poro de 4,84 nm. El porcentaje de pérdida de masa de este gel fue de 95%.

Gels with a TEA/Si ratio of 1 (G1) were synthesized by atrane way. The microwave extraction of organic matter in these gels was performed varing type of solvent, power and exposure time to microwaves. Monitoring the influence of these parameters was realized by loss mass percentage in solids, infrared spectroscopy (IR) and thermodifferential analysis. Water was the most suitable solvent for the organic matter extraction, and a power of 80% (560 W) with 120 seconds as the optimal values for extraction, with extraction porcentage of 100%. A sample gel was calcined, and characterized by adsorption-desorption isotherm of N2 at 77 K, IR and SEM as comparison bases. The adsorption-desorption isotherm is of IV type, with a surface area of 694 m²/g, pore volume of 0,86 cm³/g y average pore diameter of 4,84 nm. The loss mass percentage of this gel was 95%.

The use of fatty acids (FAs) as amphiphiles is very important because they have a behaving similar to surfactants. The formulation for the preferential partition of these species was studied by varying the amount of salt at constant acid concentration. As the salt concentration increases, a Winsor I→III→II transition is observed for all the systems studied. Furthermore, the electrolyte concentration required to obtain the optimum formulation varies inversely with the chain length of the acid. The partition coefficient of the surfactant allows one to obtain thermodynamic information on the acid transfer process between the phases of the system.

El consumo de alimentos con residuos de oxitetraciclina (OTC) puede causar diversos efectos tóxicos en el humano. Con la finalidad de extraer y cuantificar dichos residuos en matrices biológicas, como carne de pollo, se han desarrollado diversos métodos. Dentro de los métodos propuestos el más empleado es la extracción líquido-líquido por ser sencillo, rápido y económico. Este tipo de extracción fue aplicada por Furusawa para OTC en pollo, empleando acetonitrilo/hexano en una proporción 5:4 obteniendo una recuperación del 88%. Este trabajo tuvo como objetivo estudiar la recuperación de OTC en carne de pollo ensayada por Furusawa, aumentando la proporción del solvente polar con respecto al hexano (2:1), para su posterior cuantificación mediante cromatografía líquida de alta resolución (HPLC). Para ello se utilizaron 24 porciones de 1 g de tejido muscular perteneciente al muslo de 3 pollos libres de antibióticos, las cuales se fortificaron con soluciones estándares de OTC de 0,1; 0,2; 0,5 y 1 µg/g, obteniendo 6 muestras fortificadas con cada concentración, las cuales fueron almacenadas por 12 horas a 4°C. La extracción del antibiótico se llevó a cabo con acetonitrilo/hexano en proporciones 5:4 y 2:1. En cada caso se evaluó la recuperación, precisión y sensibilidad. Tanto para la proporción 5:4 como 2:1, la concentración de 0,2 µg/g presentó la mayor recuperación, siendo 91,5 y 92,5%, respectivamente; sin embargo, al aumentar la concentración de OTC disminuyó la recuperación. La precisión se incrementó a la concentración de 0,5 µg/g, sin embargo, al duplicar la concentración a 1 µg/g disminuyó dicho parámetro. El límite de detección obtenido para la extracción de OTC con acetonitrilo/hexano en proporción 2:1 fue de 0,09 µg/g. Se recomienda realizar una desproteinización de la muestra previo al proceso de extracción.

Consumption of food that contains oxytetracycline (OTC) residues may produce several toxic effects in human beings. In order to extract and quantify such residues in biological matrices, like chicken meat, several methods have been developed. Among these methods, liquid-liquid extraction is the mostly used, because is quick, simple and inexpensive. This extraction method was applied by Furusawa for OTC in chicken, using acetonitrile/hexanes in a 5:4 proportion, obtaining an 88% recovery. The objective of this research was to study extraction of OTC in chicken meat assayed by Furusawa, raising polar solvent proportion in relation to hexanes (2:1), and further quantifying by means of high performance liquid chromatography (HPLC). Twenty four portions of 1 g from 3 OTC free chickens were fortified with OTC standard solutions: 0.1, 0.2, 0.5 and 1 µg/g, obtaining 6 fortified samples for each concentration, stored for 12 hours at 4°C. Antibiotic extraction was performed using acetonitrile/hexanes in 5:4 and 2:1 proportions. Recovery, precision and sensitivity were analyzed in all samples. Either 5:4 or 2:1 proportions, 0.2 µg/g concentration obtained the higher recovery, 91.5 and 92.5%, respectively; however when OTC concentrations raised, recovery became lower. Precision increased at 0.5 µg/g concentration, but, fell down when concentration duplicated: 1 µg/mL. Detection limit obtained for OTC extraction using acetonitrile/hexanes in 2:1 proportion were 0.09 µg/g. Deproteinization is recommended previously to extraction process.

Los crudos pesados presentan problemas en la deshidratación debido a la presencia de emulsiones estables, con un contenido de agua mayor a 1%. En este trabajo se propone la aplicación del calentamiento con radiación microondas (CMW) para favorecer la separación del agua emulsionada en un crudo pesado, como método alternativo al calentamiento convencional estándar (CCE). Los resultados obtenidos mostraron que ambos métodos son efectivos para la deshidratación del crudo ya que el contenido de agua fue menor de 1,0%, no obstante, la metodología aplicada en el método termoquímico empleando CMW requirió de menor tiempo de análisis comparado con el CCE, ventaja importante en la disminución de costos y en los análisis de campo en la industria petrolera.

The heavy crude oil presents problems in the dehydration due to the presence stable emulsions, with water content more than to 1.0%. In this work is proposed the application of microwaves heating (MWH) to favor the separation of emulsioned water in this crude oil, as alternative method to the standard conventional heating (SCH). The obtained results showed that both methods are effective for the crude oil dehydration since the content of water was smaller than 1.0%, nevertheless, the applied methodology in the thermal chemical methods using MWH required lower analysis time compared with the SCH, important advantage for the decrease of production costs and in the field analyses in the oil industry.

En el presente trabajo se estudiaron las propiedades tensoactivas de las fracciones obtenidas mediante degradación oxidativa asistida por microondas con peróxido de hidrógeno de dos ligninas de pino (LAA y LKM). Las reacciones fueron llevadas a cabo en recipientes cerrados, empleando diferentes cantidades de agente oxidante, en un horno microondas doméstico. Las reacciones se completaron rápidamente, generando agua como subproducto. Los productos de oxidación fueron caracterizados por espectroscopia UV-Vis y FTIR. Al compararlos con las muestras originales de lignina se observó una disminución de la absorción cerca de los 280 nm debido a la oxidación de los anillos aromáticos. En el análisis por FTIR se observó el aumento de las señales correspondientes a los grupos C=O entre 1.700-1.720 cm-1 y entre 1.650-1.700 cm-1 atribuidas a la oxidación de las cadenas laterales y de los anillos aromáticos, respectivamente. Esto último se evidenció por la disminución de la señal C=C aromática, alrededor de los 1.600 cm-1. Se comprobó la eficiencia y versatilidad de la radiación microondas para promover este tipo de reacciones. Las ligninas oxidadas mostraron un aumento de la tensión superficial debido a la aparición de nuevos grupos polares.

In this work the fractions obtained by microwave-assisted oxidative degradation with hydrogen peroxide of two pine lignins (LAA y LKM) and its tensoactive properties were studied. The reactions were carried out using different quantities of the oxidant agent in a domestic microwave oven in closed reactors. The reaction was completed quickly with the generation of water as by-product. The oxidation products were characterized by UV and FTIR spectroscopy. When comparing them with the original lignin samples in UV analysis, the absorption decreased near the 280nmdue to the oxidation of the aromatic rings. In the analysis by FTIR the signals corresponding to the groups C=O increased among 1,700-1,720 cm-1 and 1,650-1,700 cm-1 attributed to the oxidation of the lateral chains and aromatic rings, respectively. This results were evidenced because of the aromatic signal C=C around the 1,600 cm-1 decreased. It was proven the efficiency and versatility of the radiation microwaves to carry out this type of reactions. The surface tension of the oxidized lignin increased due the new hydrophilic groups.

Las emulsiones de crudo en agua se han utilizado para producir y transportar hidrocarburos pesados. En estudios anteriores se determinó que las emulsiones de crudo en agua preparadas con mezclas de surfactantes no-iónicos y aniónicos son más estables y menos viscosas que las emulsiones preparadas con un único surfactante, y que adicionando aminas de cadena corta se logra incrementar la estabilidad de dichas emulsiones. En este artículo se discute el efecto de aminas alifáticas de cadena corta en la estabilidad y las propiedades reológicas de emulsiones de crudo pesado en agua, preparadas a una relación crudo/agua 70/30. Se utilizaron surfactantes no-iónicos polietoxilados, tanto individualmente como mezclados con un surfactante aniónico del tipo aril benceno sulfonato. Se emplearon como co-surfactantes aminas alifáticas de 2, 4 y 6 átomos de carbono, tanto de cadena lineal como ramificada. Los resultados mostraron que las aminas primarias de cadena lineal producen emulsiones más estables y con mayor viscosidad que las emulsiones preparadas con aminas secundarias o terciarias de igual número de átomos de carbono. Se concluyó que las aminas alifáticas cortas son excelentes co-surfactantes, ya que estabilizan las emulsiones formadas en el sistema surfactante-agua-crudo.

The crude oil in water emulsions have been used to produce and to transport heavy hydrocarbons. More stability and less viscosity than the emulsions prepared with an only surfactant was obtained for the crude oil in water emulsions prepared with non-ionic and anionic surfactant mixtures, in previous studies. The stability of these emulsions could be increased, adding short chain amines. In this work, the effect of aliphatic short chain amines in the stability and the rheological properties of heavy crude oil in water emulsions, prepared at crude oil/water relationship of 70/30, is discussed. Polyethoxylated non-ionic surfactants were used, individually or in a mixture with an anionic surfactant of aryl benzene sulfonate type. Aliphatic short chain amines of 2, 4 and 6 atoms of carbon were used as co-surfactants, so much of lineal chain and ramified chain. The results showed that the primary amines of lineal chain produce more stable emulsions and with more viscosity that the emulsions prepared with secondary or tertiary amines of the same number of atoms of carbon. It was concluded that aliphatic short chain amines are excellent co-surfactants, because they stabilize micelles formed inside the system surfactant-water-crude oil.

En el presente trabajo se evaluaron formulaciones para emulsionar crudo pesado en agua, a una relación crudo/agua 70/30. Se utilizaron surfactantes no-iónicos y aniónicos, mientras que aminas de cadena corta se emplearon como co-surfactantes. Se evaluaron la estabilidad, la viscosidad, la conductividad, el tamaño promedio de gota y la distribución de tamaño promedio de gota. Se obtuvieron emulsiones estables para sistemas simples y múltiples, cuyas viscosidades son considerablemente menores a la viscosidad original del crudo, todas de fase externa agua y con una amplia zona de inversión. El tamaño mínimo promedio de gota obtenido fue de 23 mm, con distribuciones polidispersas, tanto unimodales como bimodales. Se concluyó que las mezclas de surfactantes no-iónicos y aniónicos originan una sinergia positiva incrementando la estabilidad de las emulsiones de crudo en agua, y que las aminas de cadena corta son excelentes co-surfactantes, ya que estabilizan las micelas formadas dentro del sistema surfactante-agua-crudo

In the present work, formulations to emulsify heavy crude oil in water, at crude oil/water relationship of 70/30, were evaluated. Non-ionic and anionic surfactants were used with amines of short chain as co-surfactants. Stability, viscosity, conductivity, drop size and size distribution, were evaluated. Stable emulsions were obtained with simple and multiple systems which smaller viscosities than the original crude oil, all them with external phases of water and “extended inversion zone”. The minimum drop size obtained was of 23 µm, with polydisperses distributions, unimodals and bimodals. It was concluded that non-ionic and anionic surfactants mixtures originate a positive synergy, increasing the stability of the crude oil emulsions, and as well as that short chain amines are excellent co-surfactants, because they stabilize micelles formed inside the surfactant-water-crude oil system

Diferentes fracciones de un crudo pesado soportado en alúmina neutra, ácida y básica, se aislaron aplicando extracción Soxhlet utilizando como solventes acetonitrilo, metanol, n-heptano, tolueno y tetrahidrofurano. Los surfactantes naturales (SN) de las fracciones con alúmina neutra se extrajeron usando mezclas de aceite y agua a diferentes pH. Las fracciones y SN aislados se caracterizaron utilizando espectrometría UV-Visible, infrarrojo, tensiometría y cromatografía de permeación de geles (GPC). Los resultados indicaron que la mayor cantidad de SN se obtuvo a pH 8 con una proporción agua/aceite 30:70. Utilizando tetrahidrofurano se logró extraer los SN retenidos en las alúminas ácida y básica con una recuperación entre 5 y 7%, las cuales fueron mayores a las obtenidas por la extracción líquido-líquido (entre 3 y 4%).

Different fractions of a heavy crude oil supported in neutral, acid and basic alumina, were isolated by Soxhlet extraction using solvent such as acetonitrile, methanol, n-heptane, toluene and tetrahydrofuran. The natural surfactants (SN) of the neutral fractions were extracted using mixtures of oil and water at different pH. The extracted fractions and isolated SN were characterized using UV-VIS and IR spectroscopy, tensiometry and gel permeation chromatography. The results indicate that the largest SN amount is obtained at pH 8 with a water/oil 30:70 ratio. Using tetrahydrofuran it was possible to extract the SN retained in the acid and basic alumina with a recovery between 5 and 7%, i.e. values similar to those obtained by liquid-liquid extraction (between 3 and 4%).