Espectroscopia NIR para el análisis de biodiesel
19 oct 2026
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A medida que las fuentes de energía renovables se generalizan, el biodiésel está surgiendo como una alternativa para complementar o incluso reemplazar los combustibles fósiles. Se necesitan métodos de análisis rápidos, fiables y no destructivos para mantener una producción constante de biodiésel. La espectroscopia de infrarrojo cercano (NIR) permite realizar pruebas multiparamétricas rápidas y sin reactivos. Este artículo explora cómo la espectroscopia NIR facilita cada etapa de la producción de biodiesel: control de la materia prima, monitorización de la transesterificación, control de calidad del producto final y verificación de la mezcla.
Este artículo abarca los siguientes temas:
¿Qué es la espectroscopia de infrarrojo cercano?
La espectroscopia NIR (NIRS) es una técnica analítica basada en la interacción de la luz infrarroja cercana (780–2500 nm) con sobretonos moleculares y vibraciones de combinación de enlaces químicos (principalmente C–H, O–H y N–H). Estas interacciones producen huellas espectrales características que pueden correlacionarse con propiedades químicas o físicas de una muestra mediante modelos de calibración.
La espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS) es rápida, no destructiva y no requiere productos químicos. En tan solo unos segundos, se pueden determinar simultáneamente múltiples parámetros, lo que la convierte en una solución potente para el control de procesos y el análisis rutinario del biodiésel. La espectroscopia NIR es una opción ideal para el monitoreo en tiempo real del biodiesel a lo largo de todo el proceso de producción (Figura 1), como la inspección de las materias primas (aceites vegetales o grasas animales), la precisión de la reacción de transesterificación y la certificación del producto final [1].
Este artículo de blog evalúa un flujo de trabajo práctico que muestra cómo la espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS) puede simplificar las pruebas de calidad del biodiésel, utilizando el analizador OMNIS NIR como base para los análisis. En los artículos que aparecen a continuación encontrará más información sobre cómo funciona la espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS) y cómo se compara con la espectroscopia infrarroja (IR).
Control de las materias primas entrantes para la producción de biodiésel
Cada gota de biodiésel comienza con un aceite, ya sea de soja, colza, palma, grasa animal o incluso aceite de cocina reciclado. Estos materiales difieren ampliamente en su composición, y pequeñas variaciones en diferentes parámetros de calidad pueden influir significativamente en el rendimiento, la eficiencia de la reacción y la calidad del biocombustible final [2].
Inspección de calidad de las materias primas entrantes
La espectroscopia NIR permite medir rápidamente propiedades importantes de las materias primas entrantes, garantizando la calidad del biodiésel y una gestión estratégica de su producción. Todos los parámetros siguientes pueden predecirse simultáneamente en segundos utilizando un único espectro NIR (Figura 2).
- Índice de yodo (IV): El índice de yodo indica el grado de insaturación del aceite, lo que afecta a la estabilidad oxidativa y a las propiedades de fluidez en frío del biodiésel final.
- Composición de ácidos grasos: El perfil de ácidos grasos saturados e insaturados determina propiedades del biodiesel como la fluidez en frío, la estabilidad a la oxidación y la viscosidad.
- Ácidos grasos libres (AGL): Los altos niveles de ácidos grasos libres pueden provocar la formación de jabón durante la transesterificación y reducir el rendimiento del éster. Los aceites con >2% de ácidos grasos libres (AGL) pueden identificarse rápidamente mediante NIRS y redirigirse para el pretratamiento necesario.
- Índice de refracción (IR): El índice de refracción se correlaciona con la estructura molecular y el tipo de aceite. Las variaciones elevadas en el índice de refracción pueden indicar adulteración o mezclas, lo que puede afectar la eficiencia de la transesterificación.
- Índice de peróxido (IP): Un índice de peróxido elevado indica que el aceite ha comenzado a oxidarse, lo que puede provocar la formación de polímeros o gomas durante la transesterificación.
- Controles de identificación y adulteración de materiales: Mediante la espectroscopia NIR, los productores pueden identificar rápidamente el tipo de aceite y detectar posibles adulteraciones o mezclas con materias primas de menor calidad.
Para obtener más información sobre las medidas de los aceites comestibles, lea nuestro artículo relacionado.
Entrada de blog: Análisis de aceites comestibles: una guía para principiantes
Seguimiento del proceso de transesterificación
Una vez verificada la calidad de los aceites recibidos, comienza el siguiente paso en la producción de biodiésel: la reacción de transesterificación. Este es el núcleo químico del proceso, donde los triglicéridos del aceite se convierten en ésteres metílicos de ácidos grasos (FAME) a través de una reacción con metanol y un catalizador (Figura 3) [3].
Monitorización en línea o en tiempo real de la reacción de transesterificación
Al comparar los espectros NIR del aceite crudo y del biodiesel terminado (Figura 4), los productores pueden monitorear el progreso de la reacción de transesterificación ya sea en línea (por ejemplo, con el Analizador OMNIS NIR) o en línea (por ejemplo, con Analizadores de procesos Metrohm). El uso de NIRS permite tomar decisiones más rápidas, generar menos residuos y obtener biodiésel de alta calidad de forma constante.
- Reduzca el consumo de reactivos, los residuos y el tiempo: La espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS) ayuda a identificar el punto final de la reacción de transesterificación, evitando el uso excesivo de productos químicos.
- Evite el reprocesamiento: Detecte rápidamente triglicéridos sin reaccionar, metanol y agua (contaminación) con NIRS.
Control de calidad de los productos finales
Una vez que el biodiésel sale del reactor y se completan los pasos de purificación, llega el momento de una comprobación final crucial. Los productores deben asegurarse de que el combustible cumpla con las especificaciones de las diferentes normas y estándares, que incluyen parámetros clave para un mejor almacenamiento y compatibilidad con el motor.
ASTM D7467 y EN 14214
Al cumplir con los requisitos de las normas ASTM D7467 y EN 14214, los productores de biodiésel garantizan el rendimiento de su combustible. Mediante modelos de calibración NIR se pueden evaluar rápidamente parámetros clave como el contenido de humedad y la estabilidad oxidativa. Estos análisis rápidos convierten a la espectroscopia NIR en una herramienta fácil y esencial para los productores que buscan mejorar el control de calidad, reducir la dependencia de la química húmeda y lanzar biodiesel al mercado con confianza.
- Humedad: Los altos niveles de humedad en el biodiésel pueden provocar el crecimiento de microorganismos, una combustión deficiente y corrosión en los motores y los depósitos de almacenamiento.
| Figura de mérito | Valor |
|---|---|
| Rango | 141–1162 ppm |
| R2 | 0,999 |
| Error estándar de calibración | 10,1 ppm |
| Error estándar de validación cruzada | 11,4 ppm |
- Estabilidad oxidativa: El biodiesel puede degradarse con el tiempo debido a la oxidación, especialmente durante el almacenamiento a largo plazo. La escasa estabilidad oxidativa reduce la vida útil y la compatibilidad con el motor.4].
| Figura de mérito | Valor |
|---|---|
| Rango | 2,51–11,15 h |
| R2 | 0,953 |
| Error estándar de calibración | 0,55 h |
| Error estándar de validación cruzada | 0,63 h |
- Metanol residual: En el biodiésel, esto puede reducir el punto de inflamación y dañar los sistemas de combustible. La espectroscopia NIR permite detectar y cuantificar rápidamente el metanol residual, lo que reduce la necesidad de realizar pruebas de cromatografía de gases en el control de calidad rutinario.
En la entrada de blog que aparece a continuación, encontrará más información sobre cómo NIRS cumple con los requisitos de la industria petroquímica.
Verificación de la mezcla
Una vez que el biodiésel cumple con todos los estándares de calidad requeridos, el siguiente paso es verificar su proporción de mezcla con el gasóleo y comprobar si hay adulteración. Ya sea B0 (diésel puro), B5, B20 o B100 (biodiésel puro), obtener la mezcla adecuada es esencial para el rendimiento del motor, la tributación del combustible, el cumplimiento de la normativa y el control de las emisiones.
Análisis de la mezcla de biodiésel
Junto con los controles de calidad para metanol, humedad y estabilidad oxidativa, este último paso analítico garantiza que solo el biodiésel de alta calidad y que cumple con todas las normativas llegue al usuario final. Al controlar todas las etapas críticas de la producción de biodiésel, los productores protegen sus productos, a sus clientes y al medio ambiente.
- Compatibilidad del motor: Garantizar que la mezcla correcta se destine al motor biodiésel adecuado.
- Impuestos sobre los combustibles: Muchos países regulan y subvencionan las mezclas en función del porcentaje declarado de biodiésel. Las proporciones de mezcla incorrectas pueden acarrear sanciones legales, pérdida de beneficios fiscales, etc.
- Impacto ambiental: Un mayor contenido de biodiésel implica menores emisiones de CO₂ y de partículas en comparación con el diésel.
- Mezclas no conformes: Verificar la pureza del biodiésel ayuda a prevenir la adulteración de las muestras y a mantener la confianza de los consumidores y de los organismos reguladores.
Conclusión
Desde el momento en que las materias primas llegan a una planta de biodiésel hasta la mezcla final de combustible que se entrega al mercado, la espectroscopia de infrarrojo cercano demuestra ser el método más flexible y el mejor para el análisis del biodiésel.
En la fase de materia prima, la espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS) permite la identificación rápida de los aceites, distinguiendo entre diferentes tipos (por ejemplo, soja, canola, aceite de cocina usado) y comprobando parámetros de calidad importantes de los mismos. Esto garantiza que solo las materias primas adecuadas entren en el proceso, protegiendo la calidad del producto desde el principio.
Durante la reacción de transesterificación, la espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS) permite monitorizar continuamente la transformación química, detectando triglicéridos, metanol o agua que no hayan reaccionado. Con esta información, los operadores pueden identificar con mayor precisión el punto final de la reacción. Esto evita costosos reprocesamientos y reduce el uso de reactivos y los residuos, lo que aumenta la eficiencia del proceso.
En el control de calidad del producto final, la espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS) sustituye a otros métodos de análisis de biodiésel mediante la medición de parámetros como la humedad, la estabilidad oxidativa y el contenido residual de metanol. Los resultados pueden compararse directamente con las normas ASTM D7467 y EN 14214, lo que garantiza que solo se liberen lotes que cumplan con dichas normas. En definitiva, también se pueden verificar las mezclas de biodiésel y diésel, y se puede detectar la adulteración para ayudar a la cadena de suministro de biodiésel.
Al consolidar todos estos análisis con una única técnica no destructiva y sin reactivos, la espectroscopia NIR permite a los productores de biodiésel optimizar las operaciones, reducir costes y responder rápidamente a los problemas de calidad.
Metrohm ofrece el analizador OMNIS NIR para un análisis de biodiésel más fácil, rápido y eficiente. Para laboratorios con alta demanda, el robot de muestras OMNIS NIR (Figura 9) proporciona manipulación automatizada de muestras y funcionamiento sin supervisión, lo que aumenta el rendimiento y reduce el trabajo manual. Una única plataforma de software controla todo el flujo de trabajo, simplificando el análisis, el procesamiento y la gestión de datos.
El biodiesel es solo un ejemplo de cómo la espectroscopia NIR puede ayudar en el análisis de combustibles. Para obtener más información sobre el uso de la tecnología NIR para gasolina, diésel y otros combustibles, consulte nuestro vídeo sobre la industria de los combustibles.
Referencias
[1] Armas, W. Espectroscopia NIR en la industria petroquímica y de refinería: la herramienta compatible con ASTM para el control de calidad y la selección de productos – Parte 2. Analiza esto – El blog de Metrohm, 2021.
[2] Atabani, A. E.; Silitonga, A. S.; Badruddin, I. A.; Mahlia, T. METRO. I.; Masjuki, H. H.; Mekhilef, S. Una revisión exhaustiva sobre el biodiésel como recurso energético alternativo y sus características. Reseñas sobre energías renovables y sostenibles 2012, 16 (4), 2070–2093. DOI:10.1016/j.rser.2012.01.003
[3] Santori, G.; Di Nicola, G.; Moglie, M.; Polonara, F. Un análisis de la práctica de producción industrial de biodiésel a partir del refinado de aceites vegetales. Energía Aplicada 2012, 92, 109–132. DOI:10.1016/j.apenergy.2011.10.031
[4] Canha, N.; Felizardo, P.; Menezes, J. C.; Joana Neiva Correia, M. Modelos multivariados de espectroscopia infrarroja cercana para predecir la estabilidad oxidativa del biodiesel: efecto de la adición de antioxidantes. Combustible 2012, 97, 352–357. DOI:10.1016/j.fuel.2012.02.017
Recursos adicionales
Entrada de blog: Cómo determinar si sus aceites comestibles están rancios
Nota de aplicación: Contenido de biodiésel en diésel mediante espectroscopia de infrarrojo cercano.
