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Cómo hacer biodiésel

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  • 1. INTRODUCCIÓN<br />A continuación se explica cómo fabricar biodiesel a partir de aceites y grasas que han sido utilizados en la cocina, aunque el método también sirve para aceites nuevos. Además del aceite o grasa, sólo se necesita unos pocos productos químicos generalmente fáciles de conseguir y un equipamiento que se puede comprar o fabricar en forma sencilla. El biodiesel obtenido es un combustible, en algunos casos, más barato que el diesel del petróleo, limpio, no tóxico, renovable, y de gran calidad que se puede utilizar en cualquier motor diesel sin ningún tipo de modificación.<br />PROCEDIMIENTO PARA HACER BIODIESEL<br />Advertencia: Para realizar el procedimiento es necesario contar con ciertas medidas de seguridad que van a evitar problemas que en algunos casos pueden ser muy graves. Es recomendable utilizar guantes, delantal, gafas protectoras, y una máscara especial para evitar respirar los vapores del metanol, en caso de no contar con esta última, se debe evitar estar expuestos directamente a los vapores. En concentraciones elevadas el metanol puede causar dolor de cabeza, mareo, náusea, vómitos y hasta la muerte. Una exposición aguda puede causar ceguera o pérdida de la visión. Una exposición crónica puede ser causa de daños al hígado o de cirrosis. Además, no hace falta beberlo, ingresa directamente por la piel. El hidróxido de sodio es corrosivo, por lo que puede causar quemaduras graves. Cuando se mezclan forman metóxido de sodio (metóxido), que es extremadamente caustico. Son productos muy peligrosos por lo que es preciso tener mucho cuidado.<br />También es importante tener siempre cerca un grifo de agua corriente. El lugar de trabajo tiene que estar muy bien ventilado. No debe haber cerca niños ni mascotas.<br />Productos Necesarios<br />Para la mezcla:1. Aceite de cocina usado o nuevo (triglicéridos); por ejemplo, aceite de freidora.2. Metanol (alcohol metílico) con una pureza del 99% o más, lo que quiere decir que tiene el 1% o menos de agua. Podría utilizarse también etanol (alcohol etílico) pero es mucho más difícil y por lo tanto menos económico conseguir etanol con una pureza tan alta. Generalmente el alcohol etílico farmacéutico tiene una pureza de hasta el 96%.3. Hidróxido de sodio (soda o sosa cáustica, lejía); se debe tener especial cuidado en mantenerlo seco.Para la valoración:1. Alcohol isopropílico con una pureza del 99% o más.2. Agua destilada3. Solución de fenolftaleína (que no tenga más de un año, protegerla de la luz intensa). El “fenol”, o “rojo de fenol”, que se vende para las piscinas no es lo mismo que la fenolftaleína; se puede usar, pero el modo de empleo puede ser distinto.<br />Los pasos para hacer Biodiesel<br />1. Filtrar el aceite para quitarle los restos sólidos. (para aceites usados)2. Quitar el agua presente en el aceite (opcional).3. Valoración para calcular la cantidad de lejía o catalizador es necesario.4. Preparación del metóxido de sodio.5. El proceso de Transesterificación.6. La decantación para separar el biodiesel de la glicerina.7. Lavado y secado del biodiesel.8. Comprobar la calidad del biodiesel.<br />BIODIESEL<br />El proceso que convierte la mezcla de aceite con el metóxido se llama transesterificación, y es similar a la saponificación. La saponificación forma jabón.<br />Para hacer jabón se mezclan triglicéridos (aceite, grasa) con una disolución de hidróxido de sodio (NaOH, sosa cáustica, lejía) en agua. En esta reacción las cadenas de este, también llamadas lípidos, se separan de la glicerina y se unen al sodio para formar jabón. Uno de sus extremos es atraído por moléculas polares como el agua, y el otro es atraído por moléculas apolares como el aceite. Esa es la característica que hace útiles a los jabones. En la transesterificación la lejía o catalizador y el metanol se unen para formar metóxido de sodio (Na+ CH3O-). Cuando se mezcla el metóxido con aceite, rompe las uniones de la molécula de aceite, liberando glicerina y ácidos grasos. Estos últimos se unen al metanol formando biodiesel, y un poco de jabón a veces. Si se utiliza metanol el producto final se llama metiléster, y si se utiliza etanol se llama etiléster. <br />1. Filtrado de las impurezas del aceite<br />(Se aplica sólo a los aceites usados)Filtrar el aceite para quitarle los restos de comida. Es mejor calentarlo hasta 35º C (95º F), aproximadamente, para que esté más fluido y pase bien por el filtro. Para realizar el filtrado se puede utilizar un paño o un filtro de café.<br />2. Quitar el agua presente en el aceite<br />Se suele calentar el aceite, previo al proceso, para quitarle el agua. El aceite que ha sido utilizado para cocinar es el más propenso a contener agua, que hace más lenta la reacción y favorece la saponificación. En la transesterificación, es mejor cuanta menos agua está presente en cualquiera de los componentes del proceso.<br />Calentar el aceite hasta los 100º C (212º F) y mantener la temperatura mientras el agua se evapora. Agitar constantemente para evitar que se formen burbujas de vapor, que luego explotan salpicando aceite caliente. También se puede drenar el agua que se va hundiendo hasta el fondo.<br />Cuando empiece a salir menos vapor, aumentar la temperatura hasta 130º C (265º F) y mantenerla durante diez minutos. Luego, deja de calentar y espera a que se enfríe.<br />3. Proceso de Valoración<br />Para saber cuánta lejía (soda o sosa cáustica) es necesaria, hay que medir la acidez del aceite con un método que se llama valoración. Es la parte más importante y más ‘difícil’ del proceso. Aunque una vez que se entiende y se realiza varias veces resulta muy sencilla. La valoración debe ser lo más exacta posible. También es importante que la lejía se mantenga lo más seca posible. Se debe protegerla de la humedad dentro de un recipiente hermético. Preparar una disolución de un gramo de lejía en un litro de agua destilada asegurándose de que está totalmente disuelta. Esta muestra sirve como valor de referencia en el proceso de valoración. Es importante que esta disolución no se contamine porque puede ser utilizada en muchas valoraciones. Mezclar en un recipiente pequeño 10 ml de alcohol isopropílico con 1 ml del aceite (se debe estar seguro de que es exactamente 1 ml). La muestra de aceite debe ser previamente calentada y agitada.<br />Añadir dos gotas de fenolftaleína, que es un indicador ácido-base incoloro en presencia de ácidos, y rojo en presencia de bases. La fenolftaleína se conserva bien durante aproximadamente un año. Se degrada fácilmente con la luz y empieza a dar medidas erróneas después de este tiempo. Con un cuentagotas graduado (que permita medir décimas de mililitro), o algún otro instrumento calibrado, se debe poner en la disolución de aceite/isopropílico/fenolftaleína, gotas de la solución de lejía. Cada gota debe tener dos décimas de ml, medidas con mucha exactitud.<br />Después de cada gota se agita vigorosamente la disolución. Si todo sale bien, luego de una cantidad de gotas, la disolución se volverá magenta (rosa) y mantendrá ese color durante diez segundos. El magenta indica un pH de entre 8 y 9. Es importante encontrar la cantidad exacta de gotas para alcanzar ese pH. El objetivo de la valoración es averiguar el número de ml de solución de lejía necesarios para alcanzar un pH de entre 8 y 9. Es recomendable hacer la valoración más de una vez para comprobar que la medida sea correcta. Dependiendo del tipo de aceite, de la temperatura que pudo haber alcanzado en la freidora, de los alimentos que fueron cocinados en él y del tiempo de uso, la cantidad de disolución de lejía necesaria en la valoración suele ser de entre 1,5 y 3 ml. También sirven el papel tornasol y los medidores de pH digitales en sustitución de la fenolftaleína. Si pruebas con aceite de cocina sin usar, necesitará mucha menos lejía para alcanzar este pH.<br />Cómo calcular la cantidad de lejía<br />El siguiente paso es calcular la cantidad de lejía necesaria para la reacción. Se debe multiplicar el número de ml medidos en la valoración por el número de litros de aceite que se desea convertir en biodiesel. Cada litro de aceite que NO ha sido cocinado (aceite nuevo) necesita 3,5 gr de lejía para la reacción. Por eso hay que sumar 3,5 gr de lejía por cada litro de aceite cocinado que se vaya a convertir en biodiesel.<br />Por ejemplo: en la valoración fueron necesarios 2,4 ml para alcanzar el pH 8-9 y vas a usar 150 litros de aceite.<br />2,4 gr lejía x 150 l aceite = 360 gr lejía<br />3,5 gr lejía x 150 l aceite = 525 gr lejía<br />360 gr + 525 gr = 885 gramos de lejía<br />Normalmente hacen falta entre seis y siete gramos de lejía por cada litro de aceite.<br />Lotes de prueba<br />Las primeras veces que haga biodiesel, o cuando vaya a procesar grandes cantidades de aceite, puede hacer pequeñas pruebas de un litro. Comenzar mezclando la lejía (soda o sosa cáustica) y el metanol con una batidora –utilizar una que NO volverá a usarse para alimentos-. La batidora y los demás utensilios deben estar secos. Cuando se forma el metóxido (lejía+metanol) el recipiente se calienta un poco. Debe seguir batiendo hasta que la lejía esté totalmente disuelta. Después de preparar el metóxido de sodio se añade un litro de aceite. Asegúrese de que los pesos y los volúmenes son precisos. Si no estás seguro de que el resultado de la valoración sea correcto puede poner 6 – 6,25 gr. de lejía por litro de aceite usado, ó 3,5 gr. de lejía por litro para el aceite nuevo. En estas pruebas hay que batir durante 15 ó 20 minutos; para que se complete la separación hace falta más tiempo. Después de batir puede cambiar la mezcla a otro recipiente.<br />Es bueno hacer varias pruebas con distintas cantidades de lejía para saber cuál es la cantidad más adecuada. Cuando hay demasiada lejía a veces se forma una pasta inservible. Si no hay suficiente lejía la reacción no se completa y queda aceite mezclado con el biodiesel y la glicerina. Cuando esto ocurre, se forman tres capas: el biodiesel arriba, el aceite en medio y la glicerina en el fondo. Si había mucha agua mezclada con el aceite se forman jabones que luego forman una capa sobre la de glicerina. Es difícil separar los jabones del biodiesel y la glicerina.<br />4. Preparación del metóxido<br />Generalmente la cantidad de metanol necesario es del 20% en masa de la cantidad de aceite. Las densidades de los dos líquidos son bastante parecidas; también debería funcionar con el 20% en volumen. Para estar completamente seguros, se debe medir medio litro de cada líquido, pesarlos y calcular exactamente el 20% en masa. Distintos aceites pueden tener distintas densidades dependiendo de su procedencia y de cómo hayan sido utilizados.<br />Por ejemplo: para 100 litros de aceite hacen falta 20 litros de metanol.<br />Cuando se mezcla el metanol con el hidróxido de sodio (lejía) se produce una reacción exotérmica cuyo resultado es el metóxido de sodio. Exotérmica quiere decir que desprende calor. Los utensilios que entren en contacto con la lejía deben estar totalmente secos. Advertencia: se debe tratar al metóxido de sodio con extremo cuidado. No respirar sus vapores. Si se cae sobre la piel produce una quemadura que muchas veces no se nota porque va matando los nervios. Hay que lavar la zona con muchísima agua. Cuando se manipula metóxido de sodio se debe tener siempre cerca agua corriente. El metóxido de sodio también es muy corrosivo para las pinturas. La lejía reacciona con el aluminio, el estaño y el zinc. Se puede utilizar recipientes de vidrio, acero inoxidable, o esmaltados. Los mejores son los de acero inoxidable.<br />5. El proceso que convierte los aceites y grasas en biodiesel<br />Para que la reacción química se produzca sin problemas, de debería calentar el aceite hasta aproximadamente los 48-54º C (120-130º F). Para mezclar se puede utilizar un taladro eléctrico, firmemente sujeto, que haga girar una hélice o un mezclador de pintura.<br />Un giro demasiado rápido produce salpicaduras y burbujas y perjudica al resultado final. Para conseguir un buen resultado ajuste la velocidad, la forma de la hélice o su tamaño. Si quiere un reactor más silencioso se puede sustituir el mezclador por una bomba eléctrica que bombee el líquido desde una salida en la parte de abajo del reactor y lo lleve hasta la superficie. La bomba no debe estar muy abajo para que no se estropee luego con la glicerina.<br />Luego se vierte el metóxido en el aceite mientras se bate, y se sigue agitando la mezcla durante 50 ó 60 minutos. La reacción suele completarse en media hora, pero es mejor batir durante más tiempo. Durante la transesterificación los ácidos grasos se separan de la glicerina, y el metanol se une a ellos formando metilésteres ó etilésteres (si se utiliza etanol). El hidróxido de sodio estabiliza la glicerina. <br />6. Decantación y separación<br />Dejar que la mezcla repose y se enfríe, como mínimo, ocho horas. La glicerina forma una masa gelatinosa y más oscura en el fondo y los metilésteres (biodiesel) flotan encima. Otra alternativa consiste en dejar que la mezcla repose al menos durante una hora después de la reacción, manteniendo la temperatura por encima de 38º C (100º F). De esta forma la glicerina se mantiene semilíquida (solidifica por debajo de 38º C) y se hunde antes. Después hay que decantar el biodiesel con cuidado. Se pueden separar la glicerina y el biodiesel por un agujero del fondo del reactor a través de un tubo transparente. La glicerina semilíquida es de color marrón oscuro; el biodiesel es del color de la miel. Primero saldrá la glicerina y cuando empiece a salir biodiesel se cambia la salida del tubo a otro recipiente. Si cae algo de biodiesel en el recipiente de la glicerina es fácil recuperarlo cuando la glicerina se espesa. Si la glicerina se solidifica antes de separarla del biodiesel, se puede calentar nuevamente para licuarla, pero evitar agitarla para que no se vuelva a mezclar con el biodiesel.<br />Glicerina<br />La glicerina procedente del aceite usado en la cocina es marrón y permanece sólida aproximadamente por debajo de 38º C (100º F). La glicerina del aceite nuevo suele mantenerse líquida a temperaturas menores de 38º C. La glicerina se puede compostar después de un período de ventilación de tres semanas. En ese tiempo se evapora el metanol, que es malo para el compostaje. Pero como el metanol también es malo para el ambiente, se puede utilizar otro método para evaporarlo. Calentando hasta 66º C (150º F) – el metanol se evapora a 64,7º C (148,5º F)-. Con este método se puede reutilizarlo haciendo que pase a través de un condensador para que se vuelva nuevamente líquido. Lo que queda después de la transesterificación no es sólo glicerina, sino una mezcla de glicerina pura, metanol y cera. Estas tres sustancias pueden separarse por destilación, pero es difícil porque para evaporar la glicerina hace falta mucho calor. La glicerina pura tiene muchas aplicaciones: medicamentos, tintes, cremas, etc.<br />La glicerina procedente de la transesterificación es un estupendo desengrasante industrial. Una manera de purificarla es calentarla para que se evapore el metanol, haciéndola segura para el contacto con la piel. Cuando se enfría, las impurezas se hunden hasta el fondo y queda de un color marrón oscuro más uniforme. Añadiendo agua queda del color de la canela, más diluída, y es más fácil para utilizarla como jabón desengrasante para las manos. Otra forma de aprovechar la glicerina es transformarla en gas metano en un digestor de metano, o mejor aún, mediante pirólisis. La pirólisis se empleó mucho durante la Segunda Guerra Mundial para que los coches funcionaran con leña. El reactor calienta la materia prima (madera o glicerina) en un recipiente hermético sin oxígeno. En estas condiciones la materia prima no arde, sino que desprende metano. El metano se almacena en una bolsa inflable o comprimido en un depósito.<br />Restos de jabón<br />Mezclado con el biodiesel también hay jabón. Cuando el metanol se une a los ácidos grasos se forma agua. El aceite también puede contener agua. El jabón se forma porque el ion Na+ del hidróxido de sodio (NaOH) reacciona con los ácidos grasos en presencia de agua. Si hay un exceso de agua en la mezcla durante la reacción, se forman más jabones de lo normal. El aceite que ha sido cocinado puede contener agua y hay que quitársela como puedo verse en los primeros pasos. Es muy importante evitar la presencia de agua durante la preparación del metóxido. Todos los objetos que entren en contacto con la lejía deben estar totalmente secos. El biodiesel suele salir mejor en días secos que en días húmedos.<br />7. Proceso de lavado y secado del biodiesel<br />El método de lavado y secado del biodiesel para llevarlo a una calidad óptima para usarlo como combustible consiste en separar los jabones del combustible lavándolo con agua una o varias veces. En el primer lavado es mejor añadir un poco de vinagre (ácido acético) al agua. Con el ácido acético se consigue que el pH del biodiesel sea casi neutro, porque se une a los restos de lejía y los neutraliza. Se pone primero agua en el recipiente hasta completar aproximadamente un tercio del volumen. Luego, agregar el biodiesel. Después de agitar con cuidado estos dos líquidos, se deja que repose algunas horas hasta que se ve claramente la separación de los dos líquidos. El biodiesel limpio queda encima y el agua con los jabones disueltos se puede sacar por una válvula en el fondo del recipiente.<br />Puede repetir este proceso dos o tres veces para retirar todo el jabón. El segundo lavado y el tercero pueden hacerse sólo con agua. Después del tercer lavado, el agua que queda puede separarse calentando lentamente hasta que el agua se evapore completamente y el biodiesel deje de borbotear. El producto final deberá tener pH 7. El agua del tercer lavado puede usarse para el primer lavado del siguiente lote. También se puede probar enfriar el biodiesel para que los restos de jabón y de lejía sedimenten más rápido. Con este método el biodiesel queda bastante limpio en poco tiempo. El biodiesel tiene un aspecto más limpio y cristalino después de lavarlo.<br />Lavado con burbujas<br />Algunas personas han conseguido buenos resultados con la técnica del lavado con burbujas. Se tarda más, pero también se ahorra agua, aunque no se considera un buen método de lavado. Las burbujas se forman haciendo pasar aire comprimido a través de un difusor. En una instalación pequeña se puede usar un aireador de acuario, los hay de muchos tamaños. Se añade 50 litros de agua y 30 ml de vinagre (ácido acético) por cada 100 litros de biodiesel y se pone en el fondo el difusor de burbujas. El agua queda en el fondo y el biodiesel flota encima. Las burbujas suben atravesando el biodiesel, envueltas por una capa de agua que lo lava al atravesarlo. En la superficie la burbuja se rompe, y se forma una pequeña gota de agua que se hunde, atravesando el combustible por segunda vez, y vuelve a lavarlo. Si el biodiesel sigue turbio después de un par de horas, se puede poner un poco más de vinagre. El lavado con este método suele tardar entre 12 y 24 horas. Cuando está terminado se drena el agua y se quitan los residuos que floten en la superficie. Se repite el lavado dos veces más. De la misma forma que en los otros métodos, se puede usar el agua del tercer lavado para el primer lavado del siguiente lote.<br />8. Calidad del biodiesel<br />La calidad del biodiesel terminado puede comprobarse visualmente y midiendo su pH. El pH puede medirse con papel tornasol o con un medidor electrónico. Debe ser neutro (pH 7). Debe tener el aspecto del aceite vegetal, pero con un matiz marrón, parecido a la sidra. Es malo que haya una película sobre la superficie, partículas o turbiedad. La película superficial puede ser de restos de jabón, y se quita lavándolo de nuevo o pasándolo por un filtro de cinco micrones (o más fino). La turbiedad puede ser agua y se quita calentando. Las partículas pueden ser cualquier cosa y aparecen cuando los filtros fallan. Todos los aceites parecen cristalinos cuando están calientes, pero los que son realmente cristalinos siguen siéndolo cuando se enfrían. Si el biodiesel frío no está cristalino, deja que repose una o dos semanas más para que las impurezas se hundan. Es importante saber que el biodiesel limpia muy bien los restos de diesel mineral del interior del motor. Por eso se debe comprobar y cambiar los filtros de combustible cuando se comienza a usar biodiesel.<br />Limitaciones<br />El biodiesel tiene algunas limitaciones. La primera es que da problemas al arrancar el motor cuando hace frío. Dependiendo del tipo de aceite del que proceda el biodiesel, puede empezar a solidificarse a 4 ó 5º C (40º F). Una solución es mezclarlo con diesel fósil, o instalar un calentador de combustible eléctrico. Los garajes con calefacción también ayudan.<br />Se puede retardar el tiempo de inyección 2 ó 3 grados para compensar el mayor número de cetanos del biodiesel. El motor pierde parte de la potencia adicional que le da el biodiesel, pero hace menos ruido y el combustible arde a menor temperatura, reduciendo las emisiones de óxidos de nitrógeno.<br />Con el tiempo el biodiesel corroe algunas piezas de caucho del sistema de distribución de combustible de los autos antiguos. Los motores más modernos no tienen piezas de caucho. El Vitón es el mejor material, pero hay otros materiales que también sirven.<br />BIBLIOGRAFÍA<br />www.biodisol.com/como-hacer-biodiesel-produccion-y-fabricacion-de-biodiesel-casero<br />www.biodisol.com/...hacer-biodiesel...biodiesel.../decantacion-para-separar-el-biodiese<br />journeytoforever.org/es/biodiesel_fabricar.html<br />www.biodiesel-uruguay.com/biodiesel_casero.php<br />www.biodiesel-uruguay.com/articulos/Biod-rev2.pdf<br />CONCLUSIONES<br />Para concluir tenemos:<br />Para realizar el procedimiento es necesario contar con ciertas medidas de seguridad que van a evitar problemas que en algunos casos pueden ser muy graves.<br />Filtrar el aceite para quitarle los restos de comida. Es mejor calentarlo hasta 35º C (95º F), aproximadamente, para que esté más fluido y pase bien por el filtro.<br />Se suele calentar el aceite, previo al proceso, para quitarle el agua. El aceite que ha sido utilizado para cocinar es el más propenso a contener agua, que hace más lenta la reacción y favorece la saponificación.<br />Para saber cuánta lejía (soda o sosa cáustica) es necesaria, hay que medir la acidez del aceite con un método que se llama valoración.<br />Cuando se mezcla el metanol con el hidróxido de sodio (lejía) se produce una reacción exotérmica cuyo resultado es el metóxido de sodio.<br />El método de lavado y secado del biodiesel para llevarlo a una calidad óptima para usarlo como combustible consiste en separar los jabones del combustible lavándolo con agua una o varias veces.<br />La calidad del biodiesel terminado puede comprobarse visualmente y midiendo su pH. El pH puede medirse con papel tornasol o con un medidor electrónico.<br />REPÚBLICA DE PANAMÁ<br />MINISTERIO DE EDUCACIÓN<br />COLEGIO RODOLFO CHIARI<br />PROYECTO DE QUÍMICA<br />TEMA: BIOCOMBUSTIBLES (BIODIESEL)<br />ESTUDIANTES:<br />CUMBRERA VICTORIA<br />GUEVARA JAISON <br />LEDEZMA MAYBELINE<br />NIVEL:<br />VI K<br />PROFESOR:<br />NELVIN ORTIZ<br />FECHA:<br />22/7/10<br />OBJETIVOS<br />Realizar la elaboración de Biodiesel a partir de de un aceite casero<br />Demostrar la facilidad de este procedimiento para contribuir a que menos cantidad de Dióxido de Carbono llegue a el ambiente<br />PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA<br />En nuestro país cada día el combustible aumenta entre ellos el Diesel sin tomar en cuenta que el mismo produce gran cantidad de Dióxido de Carbono dañino para el medio ambiente.<br />Nos preguntamos si es posible llevar a cabo la elaboración de un combustible que emita menos cantidad de dióxido de carbono y que nos resulte fácil de hacer, para ello vamos a intentar realizar la elaboración de un biodiesel.<br />