Desarrollo de correlaciones entre propiedades térmicas y químicas para la elaboración de biomateriales de cambio de fase a partir de grasas y aceites de origen agroindustrial

Abstract

El almacenamiento de energía solar térmica (TESS) ofrece un alto potencial de ahorro energético mediante el uso de materiales de cambio de fase (PCM). Los ácidos grasos, empleados como PCM orgánicos, han suscitado un interés creciente en los últimos años debido a su pequeña variación de volumen durante el cambio de fase, su alto calor latente de fusión, buena estabilidad química y bajo coste, lo que los convierte en candidatos atractivos para sistemas de almacenamiento térmico. El objetivo de este proyecto fue establecer la relación entre las propiedades químicas de PCM obtenidos a partir de estearina de palma hidrogenada (EPH) y otros compuestos orgánicos, y su comportamiento térmico. El estudio se desarrolló en tres etapas: (i) modificación de la EPH mediante transesterificación y elaboración de mezclas eutécticas; (ii) caracterización química y térmica mediante calorimetría diferencial de barrido (DSC), junto con la determinación del índice de yodo y acidez según normas técnicas colombianas (NTC); y (iii) desarrollo de modelos de regresión lineal para predecir la temperatura de fusión (Tm) y entalpía de fusión (ΔHm) a partir de las propiedades químicas de grasas y aceites. Los resultados obtenidos para el producto modificado (EPHT) mostraron que el índice de yodo se mantuvo estable (5,63 g I₂/100 g), mientras que la acidez disminuyó significativamente de 4,81 a 0,9 mg KOH/g. La temperatura de fusión se redujo de 57,64 °C a 49,71 °C y la entalpía de fusión aumentó de 150,54 a 155,79 J/g, lo que evidencia una mayor capacidad de almacenamiento de energía. Las capacidades caloríficas también mejoraron tanto en estado sólido (2,09 a 2,27 J/g·°C) como en estado líquido (2,67 a 2,82 J/g·°C). En el desarrollo de las mezclas, se identificó un comportamiento eutéctico en la proporción 30:70 (EPH/EPHT–4), que presentó la temperatura de fusión más baja del sistema (43,51 °C). A partir de estos resultados y de datos de literatura, los modelos desarrollados constituyen una herramienta preliminar para estimar la temperatura de fusión de PCM a bajo costo analítico, contribuyendo al diseño de nuevos biomateriales para aplicaciones TESS.