Biodiesel: Conceptos básicos de producción de bricolaje

Por Rich Dana, Especialista en Agricultura de NCAT

Resumen

Esta publicación es una introducción a la producción doméstica de biodiesel. Incluye listas de equipos y materiales necesarios para hacer pequeños lotes de biodiesel. Describe el biodiesel e incluye notas de advertencia y procedimientos para hacer lotes de prueba y lotes de 5 galones. También se proporciona una extensa lista de recursos.

Contenido

Introducción
Peligros
Almacenamiento de productos químicos y biodiesel
Materiales
Hidróxido de sodio versus hidróxido de potasio
Costar
Cómo hacer una valoración
Equipo
Elegir una escala de producción
Hacer un lote de mesa de biodiesel
Lavado de biodiesel
Recuperación de metanol
Eliminación de glicerol
Conclusión
Más recursos

Introducción

El biodiesel es una alternativa al diesel de petróleo. El biodiesel es un aceite vegetal o animal permanentemente diluido, con una viscosidad que se aproxima a la del combustible diesel estándar No. 2. El combustible se llama biodiesel porque está hecho de materiales en su mayoría biodegradables y se puede usar como combustible en motores diesel. El biodiesel también se puede utilizar en calderas u hornos diseñados para usar aceites de calefacción o en equipos de iluminación alimentados con aceite. Se puede usar solo, lo que significa 100 por ciento de biodiesel, o se puede mezclar con diesel de petróleo.

El propósito de esta publicación es describir cómo las personas pueden producir biodiesel para proporcionar combustible para maquinaria diesel en una granja o rancho. Tenga en cuenta que el biodiesel utilizado en las vías públicas está sujeto a impuestos federales, estatales y locales, al igual que el diesel de petróleo.

El biodiesel se puede hacer en cualquier cantidad, desde 1 taza hasta muchos galones. El proceso descrito aquí es un proceso por lotes, que es apropiado para un agricultor o ganadero individual. Los procesos de flujo constante son más apropiados para las plantas de fabricación de biodiesel. Debido a que los pequeños errores son preferibles a los errores grandes, las personas interesadas en hacer biodiesel pueden querer comenzar con lotes pequeños y trabajar hasta hacer lotes más grandes.

Aceite vegetal puro (SVO)

Bajo las condiciones adecuadas, el aceite vegetal nuevo o usado, como el aceite de cocina, se puede usar como combustible para motores diesel sin procesar el aceite en biodiesel. El aceite vegetal debe filtrarse a 5 micras o menos y calentarse a al menos 140 grados Fahrenheit para su uso en motores diesel. Otros términos comunes para el aceite vegetal sin procesar que funciona en un motor diesel incluyen aceite vegetal puro (PPO), que es lo mismo que SVO, y aceite vegetal residual (WVO) Aunque SVO tiene algunas ventajas sobre el biodiesel, se ha demostrado que SVO acorta la vida útil del motor y causa otros problemas relacionados con el combustible.

Peligros

Hacer biodiesel es relativamente simple; Algunos dicen que es más fácil que hacer cerveza.

Sin embargo, hay productos químicos cáusticos, tóxicos, volátiles e inflamables involucrados. El potencial de lesiones personales y daños a la propiedad es muy real. Ni el autor ni ninguna otra persona asociada con esta publicación es responsable de posibles errores, lesiones y daños. No confíe únicamente en esta publicación para obtener información sobre la fabricación de biodiesel; Estudie cuidadosamente otras publicaciones y comience poco a poco.

Use un respirador apropiado cuando haga biodiesel. Los únicos respiradores aprobados para el metanol son los respiradores con suministros de aire externos. Para obtener información sobre cómo obtener un respirador, consulte la sección Recursos adicionales al final de esta publicación. Otros equipos necesarios incluyen guantes de goma pesados, gafas de seguridad y ropa que protegerá su piel de los productos químicos, especialmente el metanol. El metanol puede ser absorbido a través de la piel y causar enfermedades, ceguera y debilitamiento.

Calentar el aceite para eliminar el agua y transferir el aceite calentado son dos pasos potencialmente peligrosos en el proceso de fabricación de biodiesel. Al calentar el aceite usado, tenga cuidado de evitar que salpique y haga que el piso sea resbaladizo. Tenga cuidado al usar quemadores o calentadores eléctricos, como si estuviera cocinando. El aceite caliente derretirá los cubos de plástico, creando un desastre. Tenga cuidado de enfriar el aceite caliente a menos de 120 grados antes de verterlo en un cubo de plástico.

No use nada que entre en contacto con el biodiesel o los productos químicos utilizados para hacer biodiesel para la producción de alimentos. La fabricación de biodiesel requiere un área bien ventilada para reducir el peligro de incendio y explosión y la exposición al metanol. El metanol puede vaporizarse, y cuando se mezcla con la cantidad adecuada de oxígeno y una fuente de ignición, puede encenderse con una llama invisible. Cuando se produce biodiesel en grandes cantidades, hágalo afuera o en un lugar donde no haya posibilidad de que una chispa o llama entre en contacto con el metanol. Cualquier cableado en áreas interiores donde se use metanol debe ser a prueba de explosiones.

Acerca del biodiesel

El biodiesel se produce reaccionando químicamente aceite vegetal o grasa animal o una combinación de aceites y grasas con alcohol, generalmente metanol casi puro, etanol desnaturalizado o etanol. La mezcla se combina con un catalizador: un químico alcalino como hidróxido de potasio o hidróxido de sodio, también conocido como lejía. El aceite es químicamente ácido. La combinación del alcohol y el catalizador, también conocido comúnmente como metóxido, es químicamente una base. Esta reacción química rompe las moléculas de grasa en los aceites en un éster, que es el combustible biodiesel, y glicerol. Esta reacción se llama transesterificación. Debido a que el biodiesel no es tan denso como el glicerol, el biodiesel flota sobre el glicerol y puede ser vertido o bombeado, o el glicerol puede ser drenado de la parte inferior. El combustible puede ser filtrado y utilizado en aplicaciones de calefacción o iluminación. Aunque algunas personas usan el combustible en motores diesel sin procesamiento adicional, se recomienda encarecidamente que las impurezas como el jabón, el alcohol sin reaccionar y el catalizador se eliminen primero mediante un proceso de lavado. El biodiesel sin lavar es cáustico e incompatible con los sistemas modernos de inyección de combustible y su uso conducirá a la falla de los componentes. Los motores diesel modernos fabricados después de 2004 requieren combustible de alta calidad para evitar problemas.

Cualquiera que tenga experiencia con motores diesel sabe que el combustible diesel se convertirá en un gel ceroso a bajas temperaturas. Esto se llama punto de gel y el combustible en el punto de gel no se puede bombear hasta que se calienta. La temperatura a la que el combustible ya no se verterá se llama punto de fluidez. El biodiesel tiene un punto de fluidez más alto que el diesel de petróleo No. 2. Esto significa geles de biodiesel a una temperatura más alta. Algunas materias primas de aceite, como el aceite de coco o las grasas animales, dan como resultado un biodiesel que se gelificará a temperaturas relativamente altas, mientras que el biodiesel hecho de aceite de canola o colza tendrá un punto de gel más bajo. El biodiesel se mezcla comúnmente con el diesel de petróleo No. 1 para reducir los puntos de gel y fluidez. El biodiesel debe almacenarse a una temperatura superior a la cero, y los calentadores de temperatura controlada se pueden instalar en tanques y líneas de combustible en vehículos diesel. Algunos vehículos tienen filtros de combustible calentado que también ayudan a mantener el biodiesel por encima del punto de gel.
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Almacenamiento de productos químicos y biodiesel

Las materias primas y el biodiesel terminado deben almacenarse adecuadamente. El metanol es un veneno. Evite todo contacto con el metanol, incluido el contacto con la piel y la inhalación de vapores. El contacto con el metanol puede causar enfermedades irreversibles, ceguera y muerte. Debido a que el metanol absorbe agua, no debe almacenarse en ningún recipiente abierto. El metanol debe almacenarse en recipientes apropiados y sellados y los recipientes deben estar claramente marcados como que contienen metanol. Los materiales catalizadores como el hidróxido de sodio (NaOH) y el hidróxido de potasio (KOH) son bases fuertes y extremadamente cáusticas. Estos productos químicos también absorben agua y se volverán inutilizables a menos que se mantengan en un recipiente herméticamente cerrado.

Las materias primas de petróleo pueden volverse rancias o incluso estar rancias cuando se adquieren. Evite los aceites rancios. El aceite usado debe convertirse en biodiesel lo antes posible para evitar que se vuelva rancio y aumente la cantidad de ácidos grasos libres. El aceite rancio, húmedo o muy utilizado produce menos biodiesel y es posible que ni siquiera reaccione lo suficiente como para producir biodiesel. El biodiesel terminado se puede almacenar de forma segura durante seis meses.

El almacenamiento inadecuado de biodiesel, aceite vegetal usado y glicerol puede atraer roedores. Tenga cuidado de mantener un espacio de trabajo limpio y deseche los desechos rápidamente. Los ratones y las ratas pueden masticar rápidamente a través de recipientes de plástico, así que esté atento. Mantenga el área de trabajo segura de niños pequeños y mascotas, ya que el biodiesel puede tener un olor atractivo y dulce. Los trapos empapados en biodiesel y las toallas de papel pueden arder espontáneamente y se debe tener cuidado para evitar esta posibilidad.

El biodiesel terminado debe almacenarse en tambores de acero, bolsas de polietileno o latas de diesel amarillo, y estos contenedores deben estar claramente marcados como que contienen biodiesel. El biodiesel es un buen solvente. Disolverá el caucho y algunos plásticos, eliminará la pintura, oxidará el aluminio y otros metales y se ha informado que destruye el asfalto y el concreto si los derrames no se limpian rápidamente. La mayoría de los equipos de abastecimiento de petróleo se pueden utilizar para el biodiesel, pero el equipo se degrada más rápidamente. Para obtener más información, consulte la publicación de ATTRA Biodiesel Use, Handling, and Fuel Quality.

Materiales

Como se mencionó anteriormente, la producción de biodiesel requiere tres insumos: aceite o grasa, alcohol y un catalizador cáustico de base fuerte. Aproximadamente el 80 por ciento en volumen de la materia prima del biodiesel es aceite vegetal o grasas animales y alrededor del 20 por ciento es metanol. La reacción adecuada del aceite crudo requiere un 20 por ciento de metanol. Por ejemplo, una proporción adecuada es de 10 galones de aceite a 2 galones de metanol. La proporción de catalizador varía dependiendo de los materiales utilizados. Un galón de aceite crudo produce casi 1 galón de combustible terminado.

Se puede usar aceite vegetal nuevo desgomado o aceite vegetal residual de restaurantes para el componente de aceite. Cuanto mejor sea la calidad del aceite, más fácil será hacer biodiesel de alta calidad. Los agricultores de semillas oleaginosas pueden prensar y desgomar aceite u obtener aceite crudo prensado. Consulte la publicación de ATTRA Procesamiento de semillas oleaginosas para pequeños productores para obtener más información.

El metanol, o alcohol de madera, una vez se hizo a través de la pirólisis de la madera, pero ahora el metanol está hecho principalmente de gas natural. Se utiliza como anticongelante de línea de gas y para combustible de carreras. El metanol está disponible a través de proveedores de productos químicos. El metanol en tambores de 55 galones está disponible en distribuidores de combustible, tiendas de autopartes o tiendas de velocidad. El anticongelante de línea de gas HEET es 99 por ciento de metanol puro y se puede usar para hacer pequeños lotes de biodiesel. Asegúrese de comprar HEET que se vende en botellas amarillas. Iso-HEET, que se vende en botellas rojas, es alcohol isopropílico y no funcionará. No asuma que el anticongelante de la línea de combustible es metanol puro a menos que esté etiquetado como tal. Asegúrese de usar metanol casi puro.

Para el catalizador, se puede usar hidróxido de sodio (NaOH, sosa cáustica o lejía) o hidróxido de potasio (KOH, potasa cáustica). Hasta hace poco, el hidróxido de sodio se vendía comúnmente como un limpiador de desagües en forma de lejía de la marca Red Devil y estaba disponible en ferreterías y muchas tiendas de comestibles. Ha sido descontinuado por el fabricante. Si compra otra marca de limpiador de drenaje de lejía, asegúrese de que sea lejía pura. El hidróxido de potasio está menos comúnmente disponible, pero se puede comprar a través de casas de suministro de productos químicos o proveedores de productos químicos agrícolas.

Las cantidades de metanol, hidróxido de potasio y aceite crudo utilizadas para hacer biodiesel son ajustables, siempre y cuando se siga la siguiente fórmula: 1000 mililitros de aceite a 200 mililitros de metanol a 7 gramos de hidróxido de potasio. Si prefiere usar hidróxido de sodio, la cantidad correcta en la fórmula sería de 3,5 gramos. Para el aceite usado, consulte la sección Cómo hacer una valoración a continuación.

Hidróxido de sodio versus hidróxido de potasio

El hidróxido de sodio (NaOH) es el componente alcalino menos costoso y más utilizado en el proceso de iones de productos de biodiesel a pequeña escala. Sin embargo, en los últimos años, el hidróxido de potasio (KOH) ganó popularidad debido a sus propiedades catalizadoras superiores. El hidróxido de potasio se disuelve más fácilmente en metanol y es menos sensible al agua. Además, el glicerol, o subproducto de glicerina del procesamiento con hidróxido de potasio, permanece líquido y es más fácil de eliminar. El subproducto también puede añadirse de forma más segura a las pilas de compost, utilizarse en pequeñas cantidades como complemento de la alimentación animal para rumiantes o aves de corral y aplicarse como fertilizante potásico. El uso de hidróxido de sodio contamina el agua de lavado con sales, haciéndola inapropiada para la aplicación en tierra. El glicerol de hidróxido de sodio tiene ventajas propias: es una base superior para jabón o desengrasante.

Costar

Además del costo inicial del equipo de procesamiento, los costos de producción de biodiesel incluyen los productos químicos utilizados en la reacción, los gastos de gas o electricidad y la mano de obra. Las materias primas pueden variar desde aceite de cocina nuevo de grado alimenticio hasta representaciones de grasa animal. El costo de la materia prima es muy específico para la ubicación y operación del productor. El aceite usado de los restaurantes se está convirtiendo en un producto valioso, pero muchos restaurantes locales todavía están dispuestos a dar a los productores aceite usado de forma gratuita. Los agricultores que cultivan semillas oleaginosas pueden ser capaces de prensar aceite en la granja por un costo relativamente bajo.

Los costos del metanol fluctuaron enormemente en los últimos años, junto con los precios de la gasolina y el gas natural. Espere pagar aproximadamente un 25 por ciento más por el metanol que el precio actual de la gasolina. Busque en la guía telefónica proveedores de combustible o tiendas rápidas. Los costos del catalizador comienzan en alrededor de $ 2.50 por libra. Compare precios para obtener el mejor precio. Recuerde, los costos de envío de productos químicos peligrosos pueden ser significativos para los productos químicos comprados a través de Internet.

A partir de 2009, los agricultores pueden esperar producir biodiesel a partir de grasa de desecho gratuita por entre $ 1 y $ 2 por galón, antes de contabilizar la mano de obra y pagar cualquier impuesto estatal y federal aplicable.

Recogida de aceites vegetales usados (WVO)

Aunque algunos productores de biodiesel pagan por el aceite vegetal usado, a menudo está disponible de forma gratuita en los restaurantes. Compare precios. Los restaurantes más pequeños pueden permitir que los productores recojan aceite usado en cubos o tambores, si el productor proporciona cubos de intercambio. Averigüe cuándo se debe cambiar el aceite de la freidora y recójalo caliente si es posible. Para obtener el mejor aceite, hable con el dueño del restaurante y, lo que es más importante, con el jefe de cocina, e infórmeles sobre el proyecto y los requisitos de aceite. La mayoría de los propietarios de restaurantes estarán encantados de trabajar con productores que son concienzudos y no hacen un desastre. No tome aceite de los contenedores de basura de grasa en la parte trasera de un restaurante. El aceite puede tener exceso de agua y ser de mala calidad. Tomar aceite también puede constituir robo. Consulte con los gobiernos estatales y locales para obtener los permisos necesarios, ya que algunas jurisdicciones cobran multas por la eliminación inadecuada de aceites usados.

Haciendo su primer lote de biodiesel

Hay muchas técnicas para hacer biodiesel en lotes de 1 taza a 90 galones. Muchos kits están disponibles para la venta en línea, así como planes de bricolaje. Consulte la sección Recursos adicionales para ver los enlaces. Independientemente de la escala de la operación, se aplican los mismos seis pasos básicos.

1) Recoger aceite
Hay muchas fuentes de aceite, incluyendo el cultivo de semillas oleaginosas y la recolección de aceite usado. Algunas reglas básicas se aplican independientemente de la fuente. El aceite debe estar relativamente libre de sólidos y agua. Si recolecta aceite de cocina usado, trabaje con establecimientos que cambien su aceite regularmente. Esto significa al menos una vez a la semana, dependiendo de la cantidad de uso. La calidad del aceite también es importante. Se prefiere el aceite de soja o canola porque los aceites tropicales y las grasas animales requieren más productos químicos y producen un biodiesel terminado con una temperatura de gel más alta.

2) Prueba el aceite
El aceite vegetal usado contiene ácidos grasos libres (FFA), y la cantidad de ácidos grasos libres en el aceite es muy importante porque determina la calidad y cantidad del combustible producido, así como la cantidad de productos químicos necesarios y el costo por galón. La titulación es una técnica simple utilizada para determinar la cantidad de ácidos grasos libres en el aceite. Cuando use aceite usado, intente usar aceite con un valor de titulación de cinco o menos. La valoración también se discute más adelante en esta publicación.

3) Procesar el aceite
La reacción entre el aceite y la mezcla de metanol-catalizador, conocida como metóxido, puede tener lugar en un recipiente de cualquier tamaño, pero el contenedor debe ser resistente a la naturaleza corrosiva del aceite y los productos químicos involucrados. A pequeña escala, un vaso o frasco de vidrio o una botella de plástico de 1 litro son generalmente recipientes seguros de sobremesa. Consulte la sección Hacer un lote de biodiesel de esta publicación para obtener más información sobre la producción de biodiesel en una botella de plástico de 1 litro. Algunas publicaciones más antiguas se refieren a mezclar biodiesel en una licuadora. NO use una licuadora para mezclar un pequeño lote de biodiesel. Los reactivos disuelven las juntas de goma, causando fugas. La mezcla violenta también puede causar salpicaduras de productos químicos cáusticos. A mayor escala, un contenedor de acero cerrado es la opción más segura. Consulte la sección sobre procesadores por lotes para obtener más información.

4) Eliminar el glicerol
Después de la reacción, el subproducto de glicerol se asentará en el fondo del recipiente. Este glicerol debe eliminarse antes de que se pueda usar el biodiesel. La mayoría de los reactores más grandes incluyen un drenaje en la parte inferior del recipiente que permite eliminar el subproducto más denso. En una situación de sobremesa, el biodiesel se puede verter o eliminar con una pipeta o baster.

5) Lavar y secar el biodiesel
Incluso después de que la reacción haya tenido lugar y el subproducto haya sido eliminado, el biodiesel puede contener impurezas, incluyendo jabones y glicerol residual, metanol y lejía. Pasar una pequeña cantidad de agua a través del biodiesel elimina las impurezas y detiene cualquier reacción química restante.

6) Deseche el glicerol
La eliminación adecuada del subproducto es esencial. El glicerol contiene metanol y catalizador no consumidos, que pueden encontrar su camino hacia el agua subterránea. Consulte la sección titulada Recuperación de metanol para obtener más información sobre este proceso.

Cómo hacer una valoración

Como se indica en el cuadro anterior, la valoración es una técnica de laboratorio simple utilizada para determinar el nivel de ácidos grasos libres en el aceite usado y la cantidad de productos químicos reactivos que necesitará para procesar completamente su materia prima. Siga estas instrucciones para determinar la cantidad adecuada de catalizador antes de hacer cada lote de biodiesel a partir de aceite usado.

Materiales

1) Una botella de alcohol isopropílico. En los Estados Unidos, Iso-HEET Premium Fuel System Dryer & Antifreeze, en una botella roja de 12 onzas líquidas, está disponible en las tiendas de autopartes y es aproximadamente 100 por ciento alcohol isopropílico. El alcohol isopropílico también está disponible en las farmacias.

2) Una botella de fenolftaleína (preferida) o fenolftaleína roja de fenol está disponible en tiendas de jacuzzi y centros domésticos.

3) Un litro de catalizador al 0,1 por ciento en agua destilada

Es importante medir el catalizador con mucha precisión. Las cantidades exactas son 1 gramo de catalizador (hidróxido de sodio o hidróxido de potasio) disuelto en 1 litro de agua destilada.

En ausencia de una escala capaz de medir pequeñas cantidades, una forma de lograr mediciones precisas es medir 10 gramos de catalizador y disolverlo en 1 litro de agua destilada. Ahora tome 100 mililitros de esta agua y mézclela con 900 mililitros de agua destilada. Ahora tiene 1 gramo de catalizador en 1 litro de agua destilada. Un farmacéutico local o el departamento de ciencias de la escuela secundaria también pueden hacer la medición. La solución sobrante se puede almacenar en un recipiente sellado para futuros lotes de prueba. Recuerde que el hidróxido de sodio y el hidróxido de potasio son muy cáusticos e incluso una cantidad muy pequeña puede quemar la piel.

Equipo

1) Un frasco de gelatina de 1 taza u otro recipiente de vidrio similar

Recuerde nunca utilizar recipientes de producción de biodiesel para la preparación de alimentos.

2) Dos jeringas de 1 mililitro con graduaciones marcadas en el lateral

Tenga en cuenta que una jeringa es para aceite y otra es para la mezcla de lejía y agua. Siempre use el mismo gotero para el mismo producto químico; No los mezcles.

3) Gafas de seguridad y guantes de goma o nitrilo

Procedimiento

1) Vierta 10 mililitros de alcohol isopropílico a temperatura ambiente en el frasco de gelatina de 1 taza.

2) Añadir 2 o 3 gotas de fenolftaleína al alcohol.

3) Usando uno de los cuentagotas, agregue la solución al 0.1 por ciento gota a gota hasta que el alcohol comience a ponerse rojo. Revuelva el alcohol mientras deja caer la solución al 0.1 por ciento.

4) Usando el otro cuentagotas, agregue exactamente 1 mililitro del aceite a valorar. Ahora, llene el cuentagotas con 10 mililitros de solución al 0,1 por ciento. Comience a gotear esta solución en la mezcla hasta que permanezca rosada durante al menos 20 segundos.

5) Lleve un registro de cuántos mililitros de solución al 0.1 por ciento se necesitan para que el líquido se vuelva y permanezca rojo. El número de mililitros de solución al 0,1 por ciento necesarios es igual al número de gramos adicionales de catalizador puro necesarios para producir las reacciones adecuadas para producir biodiesel. Por ejemplo, si se necesitan 3 mililitros de solución al 0,1 por ciento para convertir la solución de aceite y alcohol isopropílico en una base, agregue 3 gramos de catalizador a los 3,5 gramos de hidróxido de sodio o 4 gramos de hidróxido de potasio necesarios para el aceite nuevo, para un total de 6,5 gramos de hidróxido de sodio o 7 gramos de hidróxido de potasio.

Elegir una escala de producción

Después de probar un lote de mesa, decida un sistema de producción que se escale para adaptarse al espacio disponible, la materia prima disponible y las necesidades de combustible. La mezcla por lotes se puede hacer en una variedad de escalas, y hay varios diseños de sistemas a considerar. Los lotes de 10 galones o menos se pueden mezclar con una agitación suave o agitar con un mezclador de pintura. Es un proceso simple y económico, pero este tipo de mezcla de paletas puede dejar material sin reaccionar y conducir a un combustible de menor calidad. Mezclar en un recipiente abierto puede provocar salpicaduras de productos químicos y la liberación de humos de metanol peligrosos e inflamables. Los sistemas de producción a pequeña escala más populares actualmente en uso están en el rango de 30 a 50 galones y utilizan bombas de circulación para proporcionar una mezcla consistente en un recipiente de mezcla cerrado.

Aunque un mezclador a pequeña escala o un mezclador de paletas crudo pueden ser baratos de construir, recuerde que se aplican economías de escala. Puede tomar la misma cantidad de tiempo producir 10 y 30 galones de biodiesel. Comprar productos químicos a granel y mezclar lotes en un reactor seguro y eficiente ahorra tiempo, dinero y dolores de cabeza a largo plazo.

Hay muchos diseños para construir un procesador e innumerables kits llave en mano disponibles. Una discusión en profundidad sobre el diseño y la construcción del procesador está más allá del alcance de esta publicación, pero hay más información disponible en la sección Recursos adicionales.

Hacer un lote de mesa de biodiesel

En el pasado, muchos entusiastas del biodiesel hacían lotes de demostración usando una licuadora de cocina. Le recomendamos encarecidamente que NO haga biodiesel en una licuadora. La alta velocidad de operación puede causar salpicaduras de productos químicos cáusticos, y las piezas de caucho y plástico pueden degradarse y tener fugas. El método más fácil y seguro para probar un pequeño lote de biodiesel es el originado por los usuarios en www.biodieselcommunity.org. Apodada la “Técnica Dr Pepper”, utiliza una botella de refresco de plástico de 2 litros como un recipiente de mezcla sellado para mezclar de manera segura un pequeño lote. A continuación se muestra la adaptación del autor de este método.

Antes de comenzar esto o probar cualquier procesamiento de biodiesel en casa, consulte todos los peligros y precauciones de seguridad discutidos en esta publicación, así como en los artículos enumerados en Recursos adicionales.

Antes de comenzar, asegúrese de tener todo el equipo y los materiales que necesita para completar un lote.

Fotos por Ericka Dana.

Materiales

• 1 litro de aceite vegetal nuevo (para cocinar)
• Catalizador, ya sea hidróxido de sodio o hidróxido de potasio
• Metanol, comúnmente disponible como tratamiento de línea de combustible HEET en la botella amarilla. NO use Iso-HEET en la botella roja; Esto es alcohol isopropílico.

Equipo

• Botella de refresco limpia y seca de 2 litros
• Taza medidora o vaso de precipitados graduado
• Escama
• Frasco de vidrio para mezclar el metanol y el catalizador para producir metóxido
• Embudo
• Guantes de goma
• Gafas de seguridad

Mezclar el metóxido es el paso potencialmente más peligroso en el proceso de biodiesel. Asegúrese de mezclar el metanol y el catalizador en un frasco de vidrio limpio con una tapa hermética. NO mezcle en un recipiente de plástico porque el recipiente puede disolverse. Haga su mezcla en un área bien ventilada, ya que los vapores de metanol son tóxicos.

Mida 4 gramos de hidróxido de sodio o 5.6 gramos de hidróxido de potasio usando su báscula. Agregue el catalizador a su frasco de mezcla de vidrio limpio.

Mida 250 mililitros de metanol, usando un vaso de precipitados graduado o una taza medidora para medir. Agregue el metanol al frasco de vidrio mezclador con el catalizador.

Revuelva la mezcla de metóxido hasta que el catalizador se disuelva por completo. También puede cubrir el frasco con una tapa ajustada y mezclar el metóxido girando o agitando, pero tenga mucho cuidado de que su tapa esté atornillada firmemente y completamente libre de fugas. El catalizador tardará unos minutos en disolverse por completo, así que ten paciencia. La mezcla crea calor a medida que tiene lugar la reacción química y el frasco se sentirá caliente. Esto es normal.

Mida 1 litro de aceite y use su embudo para verterlo en la botella de refresco de 2 litros. Obtendrá una mejor reacción si el aceite está caliente. Alrededor de 140 grados Fahrenheit es ideal. Puede calentar el aceite en una sartén en la estufa o simplemente dejarlo al sol durante una hora. Si elige precalentar el aceite, tenga mucho cuidado de no calentar el aceite a más de 140 grados.

Agregue la solución de metóxido a su aceite. Use un embudo y tenga cuidado de no derramarse. Si se derrama, limpie el material inmediatamente con toallas de papel y deseche las toallas de papel contaminadas de manera segura.

Coloque la tapa en la botella de refresco y agite vigorosamente durante unos 30 segundos. Deje que la mezcla se asiente y luego agite nuevamente durante unos 10 segundos cada 10 minutos; Repita esto tres veces.

Deje reposar la botella durante una hora. La mezcla comenzará a aclararse casi de inmediato y una capa de líquido más oscuro comenzará a formarse en el fondo de la botella.

La capa más oscura en el fondo de la botella es glicerol, el subproducto del proceso de transesterificación.

Ahora puede drenar el glicerol quitando la tapa de la botella, cubriendo la boca abierta de la botella con el pulgar e invirtiendo la botella. Use guantes. Permita que el glicerol se acumule en el cuello de la botella y luego use su pulgar como válvula para drenar el líquido más oscuro en otro recipiente. Deseche el glicerol compostando o úselo como desengrasante. Lo que queda en la botella es biodiesel utilizable.

El procesador Appleseed

Durante los últimos años, muchos aficionados al bricolaje optaron por evitar los kits más caros del mercado y optaron por construir su propio procesador utilizando un calentador de agua eléctrico como reactor. Esta plataforma basada en calentador de agua fue desarrollada por la cervecera casera de biodiesel Maria Alovert. Alovert, o Girl Mark, como se la conoce comúnmente en los foros de biodiesel de Internet, se dispuso a todo el país en 2004 para compartir su diseño de código abierto a través de una serie de talleres. Debido a que Alovert difundió su diseño como el viverista Johnny Appleseed extendió semillas de manzana en Ohio, Indiana e Illinois, su diseño se conoció como Appleseed. Los enlaces para completar los planes de Appleseed están disponibles en la sección Recursos adicionales.

El diseño de Appleseed utiliza el tanque existente, la plomería, el aislamiento, el termostato y el elemento calefactor del calentador de agua como punto de partida para un diseño notablemente simple, confiable y económico. Aunque un calentador de agua usado a menudo se puede encontrar de forma gratuita, pueden ser problemáticos si tienen fugas o contienen grandes cantidades de óxido, cal u otras impurezas. Un nuevo calentador de agua eléctrico se puede encontrar a la venta en los centros para el hogar por tan solo $ 200. Las piezas de plomería, bombas y suministros eléctricos necesarios para la finalización de la unidad se pueden comprar por alrededor de $ 150.

En este diseño, el aceite se bombea al tanque del calentador de agua, llevado a una temperatura constante de 130 grados Fahrenheit utilizando el elemento calefactor incorporado y el termostato. Durante el calentamiento, el metanol y el catalizador se premezclan en una garrafa o jarra de polietileno de alta densidad (HDPE). El aceite circula desde el fondo del tanque hasta la parte superior, y el metóxido se introduce lentamente desde la garrafa a través de una manguera permanente. Esto reduce en gran medida el riesgo de derrames de productos químicos y lesiones. Después de aproximadamente una hora de mezcla, la bomba de circulación se apaga y el glicerol se asienta en el fondo, donde se puede drenar. El biodiesel se puede bombear a otro tanque para lavarlo y secarlo.

Una de las bellezas de este diseño es que, mediante el uso de una serie de válvulas de derivación, se puede utilizar la misma bomba centrífuga de medio caballo de fuerza para llenar, mezclar y vaciar el reactor. Este es también un diseño muy seguro apropiado para la producción a pequeña escala.

Muchas variaciones en el diseño están disponibles de forma gratuita en línea, así como diseños para innumerables complementos como tanques de lavado de tuberías, sistemas de secado y sistemas de recuperación de metanol. Para el bricolaje serio que quiere producir biodiesel de alta calidad para la inversión más pequeña, Appleseed es un buen diseño para explorar.

Lavado de biodiesel

El biodiesel sin lavar no cumplirá con los estándares de ASTM, anteriormente conocida como la Sociedad Americana de Pruebas y Materiales. Para obtener más información sobre las normas y pruebas de ASTM y las especificaciones para biodiesel y otros combustibles diesel, consulte la sección Recursos adicionales. Recuerde, los fabricantes de equipos y motores solo garantizan sus equipos y motores por sus defectos de material y fabricante. Los fabricantes de combustible asumen la responsabilidad de cualquier daño causado por el combustible. Lavar el biodiesel es fácil de hacer y solo requiere agua y tiempo.

¿Por qué lavar el biodiesel?

El biodiesel producido con el proceso descrito anteriormente funcionará en algunos equipos de calefacción e iluminación y puede usarse para alimentar motores diesel. La mayoría de las impurezas se depositan en la capa de glicerol, incluidas las partículas sin filtrar, el metanol y la glicerina. Algunas fuentes fomentan el uso de biodiesel sin lavar porque el lavado de biodiesel es un proceso que consume mucho tiempo. Sin embargo, algo de alcohol, catalizador y jabón permanecen suspendidos durante todo el biodiesel después de que se completa la transesterificación. El agua en el biodiesel puede conducir al crecimiento biológico a medida que el combustible se degrada. El metanol no reaccionado en el combustible biodiesel puede provocar incendios o explosiones y puede corroer los componentes del motor. El catalizador también puede atacar otros componentes del motor. Debido a que el metanol y el catalizador son bases químicas, el biodiesel sin lavar es cáustico y puede dañar los componentes del motor diesel. El jabón no es un combustible y reducirá la lubricidad del combustible y causará coquización inyectora y otros depósitos. En la escala de lotes pequeños descrita anteriormente, no es factible recuperar el metanol. Al fabricar cantidades significativas de biodiesel, recupere el metanol sin reaccionar porque el metanol recuperado representa un ahorro significativo de costos y el metanol es un contaminante por derecho propio.

Lavado del lote de prueba

Puede lavar fácilmente su lote de prueba de 1 litro agregando agua lenta y suavemente a su botella hasta que esté llena. Permita que el agua se asiente en el fondo y luego use la misma técnica utilizada para eliminar el glicerol. Cubriendo la boca de la botella con el pulgar, invierta la botella, permita que el agua se asiente y luego escúrrala usando el pulgar como válvula de escape. Use guantes. Repita el proceso. Después del lavado, el biodiesel estará turbio con una apariencia similar al jugo de naranja. Esto se debe al agua residual atrapada en el combustible. No use el combustible hasta que haya dejado que se asiente con la parte superior hasta que esté despejado. Entonces sabes que el combustible está seco.

Técnicas de lavado

Existen varias técnicas comunes para lavar el biodiesel, incluido el lavado por agitación, el lavado por niebla y el lavado con burbujas. El proceso de lavado del biodiesel consiste en mezclarlo con agua. El agua es más pesada que el biodiesel y absorbe el exceso de alcohol, catalizador y jabón suspendido en el combustible. Después de lavar y asentar, el agua y las impurezas en el agua se pueden drenar desde el fondo del recipiente. Generalmente se necesitan varios ciclos de lavado. La primera agua drenada del fondo del biodiesel será lechosa, y el agua de lavado final drenada será clara. El exceso de catalizador en el biodiesel formará jabón cuando se mezcla con agua, y el jabón tarda un tiempo en asentarse. Dependiendo del método utilizado, se necesita aproximadamente 1 galón de agua por 1 galón de biodiesel para un ciclo de lavado. La mezcla debe ser completa y el agua debe dispersarse por todo el biodiesel. El lavado por agitación significa agitar el agua en el biodiesel, dejar que se asiente y drenarlo. El lavado por niebla es rociar una fina niebla de agua sobre la superficie del biodiesel. Pequeñas gotas de agua caen a través del biodiesel y recogen impurezas en el camino hacia abajo. El lavado de burbujas se realiza colocando un burbujeador en una capa de agua debajo del biodiesel. Las burbujas ascendentes están recubiertas con agua, que recoge las impurezas a medida que el agua viaja hacia arriba y luego hacia abajo a través del biodiesel.

Lavado de un lote más grande

Construir un sistema de lavado básico es simple. Una opción es usar una boquilla de nebulización similar a las que se usan en un departamento de productos de una tienda de comestibles. Usando un tambor de cabeza abierta de 55 galones u otro recipiente con una válvula de drenaje conectada en la parte inferior, suspenda la cabeza de niebla sobre el barril y sondee a un suministro de agua con tubería dura o una manguera de jardín. Llene el recipiente aproximadamente hasta la mitad de biodiesel, y luego abra el agua y permita que la cabeza de niebla rocíe suavemente la superficie del biodiesel. En poco tiempo, el agua caerá al fondo y se eliminará a través de la válvula de drenaje. Para el lavado de burbujas, use una bomba de aire de acuario, una manguera y una piedra de aire. Para un tanque de lavado más grande, se puede usar una tubería perforada conectada a un compresor de aire. Agregue suavemente aproximadamente un tercio de la cantidad de agua que tiene biodiesel para lavar. Encienda la bomba de aire o el compresor y permita que las burbujas laven suavemente el biodiesel durante varias horas. Drene el agua lechosa y repita este proceso, dejando que la bomba de aire funcione más tiempo durante cada ciclo de lavado, hasta que el agua permanezca clara. Si las burbujas hacen que se forme espuma, use menos aire.

Secado de biodiesel lavado

Después de lavar el biodiesel, debe secarse hasta que esté cristalino. Esto se puede hacer dejando que el biodiesel se asiente descubierto en un lugar soleado durante unos días, o puede calentarse a unos 120 grados Fahrenheit durante unas horas. Otra técnica popular es recircular el biodiesel desde el fondo del tanque de secado a través de un cabezal de ducha o pulverizador suspendido sobre la parte superior del tanque abierto. Este mayor contacto con el aire secará el biodiesel en aproximadamente una hora, dependiendo de la humedad. El biodiesel reaccionado, lavado y secado se puede utilizar en cualquier motor diesel. Debe tener un pH cercano a 7, o químicamente neutro, y no debe tener metanol en él. Aunque las pruebas profesionales de combustible pueden ser prohibitivamente costosas, se pueden comprar kits de prueba de combustible caseros simples a un precio razonable. Uno de estos kits, The Biodiesel pHLip Test, se puede encontrar en línea aquí.

Recuperación de metanol

Debido a que gran parte del metanol utilizado en la transesterificación permanece en el subproducto después de la reacción, puede ser ventajoso recuperar el alcohol no utilizado por varias razones. En primer lugar, la reutilización del metanol recuperado puede ahorrar una cantidad considerable de dinero al producir volúmenes significativos de biodiesel. En segundo lugar, una vez que se elimina el alcohol, el subproducto de glicerol se convierte en glicerina, un producto mucho más respetuoso con el medio ambiente con innumerables usos.

La recuperación de metanol se puede lograr a través del proceso de destilación calentando el glicerol a una temperatura superior al punto de ebullición del metanol, 148 grados Fahrenheit al nivel del mar. Esta temperatura es menor si el proceso se realiza a una presión más baja. Conectar una bomba de vacío al tanque de destilación reduce el peligro de explosión. El metanol vaporizado debe pasar a través de un condensador, enfriarse y recapturarse como líquido. Los investigadores y entusiastas del biodiesel están explorando actualmente varios sistemas y se pueden encontrar enlaces a más información en la sección Recursos adicionales de esta publicación. Varios sistemas de recuperación de metanol dependen nuevamente de un calentador de agua para proporcionar un tanque sellado relativamente seguro para calentar el glicerol y los condensadores automotrices o las torres de enfriamiento caseras. Debido a que el biodiesel hecho con hidróxido de sodio producirá un glicerol que es más sólido cuando se enfría, es mejor usar hidróxido de potasio si recupera el metanol, o bombear el metanol de hidróxido de sodio directamente a la unidad de destilación mientras aún está caliente.

Eliminación de glicerol

Uno de los principales problemas a tratar en la producción de biodiesel es la eliminación del glicerol, el subproducto de glicerina cargado de metanol del ion producto biodiesel. Mientras que el metanol en el glicerol puede biodegradarse hasta un 97 por ciento dentro de las 72 horas, el glicerol cargado de metanol debe manejarse como un material peligroso. Sin embargo, existe un debate sobre el peligro real que representa el glicerol. Algunas personas usan pequeñas cantidades como supresor de polvo, desengrasante o herbicida. El glicerol puede quemarse en un quemador de aceite usado o agregarse a un biodigestor o una pila de compost adecuada, donde se puede convertir de manera segura en fertilizante. El glicerol tiene aproximadamente el mismo valor alimenticio que el maíz y hay numerosos estudios universitarios que documentan su uso como suplemento alimenticio. Verifique las regulaciones locales antes de desechar el glicerol. NUNCA vierta glicerol en una zanja o vía fluvial y NO lo vierta en desagües o inodoros, especialmente si tiene un sistema séptico.

Conclusión

Esta publicación pretende ser un punto de partida para la fabricación de biodiesel. No es una guía de referencia completa y le recomendamos que explore toda la información adicional suministrada en la sección Recursos adicionales. Una de las mejores maneras de aprender sobre la fabricación de biodiesel es uniéndose a un club o grupo local de biodiesel. Las clases se ofrecen en muchas áreas a través de clubes locales, colegios comunitarios y grupos agrícolas. Asegúrese de tener tanta información como sea posible antes de mezclar su primer lote, y recuerde siempre: LA SEGURIDAD ES LO PRIMERO.

Más recursos

Cooperativas de Biodiesel

Piedmont Biofuels Coop

Colectivo de Biodiesel Yoderville

Recursos Web

Viaje a Forever
Journey to Forever es una pequeña organización no gubernamental con sede en Japón y que participa en el trabajo de desarrollo rural del Tercer Mundo. El sitio web también ofrece mucha información sobre otras tecnologías apropiadas.

Junta Nacional del Biodiesel
Agencias gubernamentales con información sobre biocombustibles

Laboratorios Nacionales de Oak Ridge

Laboratorio Nacional de Energías Renovables
Este sitio ofrece recursos sobre la producción, manipulación y uso de biodiesel; calidad, estabilidad y compatibilidad del biodiésel; emisiones de biodiésel; y evaluaciones de la flota de biodiésel.

Normas y ensayos, composición química del biodiésel

Estándares nacionales para el biodiesel, de Journey to Forever

Estándares ASTM

Biodiesel: Conceptos básicos de producción de bricolaje
Por Rich Dana, especialista en energía de NCAT
Publicado en junio de 2009, actualizado en mayo de 2012
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Ranura 205
Versión 062609