[JoseManu]

4.3 Preparación del reactivo: Metóxido

Lo primero de todo: Seguridad. Esta es la parte delicada de fabricar BD, pues manejamos metanol que además de inflamable es tóxico por ingestión, inhalación y contacto por la piel. Y no es ninguna broma: Este alcohol no es como el alimentario (etanol), y bajo ningún concepto se debe beber.

El álcali que usaremos es corrosivo y su ingestión puede ser fatal. Ambos productos juntos constituyen metóxido, que participa de las propiedades de los dos. Deberemos usar guantes de pvc o látex, calzado que tape los pies y protección facial. Y hacer esto en un lugar ventilado, con un buen extintor y agua para en caso de salpicaduras lavarse inmediatamente.

Tampoco hay que echarse atrás: El metanol (alcohol de quemar) se usa en las fondues para los niños. Y la sosa caustica se usa en casa para desatascar y para hacer jabón. No hay que tener miedo, sino prudencia y cuidado.

Para convertir el aceite en BD necesitamos añadirle el reactivo, y el reactivo es una mezcla de metanol y un álcali. Aquí tenemos la primera duda. ¿que álcali usar? Son dos los que podemos elegir

- Hidróxido sódico, (sosa caustica) NaOH

- Hidróxido potásico, (potasa caústica) KOH

Yo utilizaba el segundo, hidróxido potásico, hasta el año 2007 y me gustaría antes decir porqué. Cada alcali tiene sus ventajas e inconvenientes.

Hidróxido sódico.

Ventajas: Es más fácil encontrarlo, es bastante mas barato, para colmo, hay que echar menos cantidad, y con el residuo (la glicerina) se puede hacer el jabón de pastilla que puse en un link anterior.

Inconvenientes: Es bastante difícil disolverlo en metanol, un error en el proceso puede convertir el aceite en una masa gelatinosa (jabón) que costaría Dios y ayuda sacar del reactor, la sosa es mas corrosiva que la potasa, la pureza debe ser mínimo del 98%


Hidróxido potásico.

Ventajas: Es más fácil disolverlo en metanol, no produce una masa densa en caso de error en el proceso, Una pureza del 85% es más que suficiente, es menos corrosiva que la sosa.

Inconvenientes: Es bastante más caro, hay que gastar más, y según los sitios, encontrarlo puede ser de difícil a imposible.

A causa de un repentino fallo en mi proveedor de KOH, tuve que volver a utilizar NaOH. Su manejo es algo más complicado como digo, pero....¡es mucho mas barata y fácil de encontrar! Y la verdad, estos tres últimos años 2008, 2009 y 2010 he fabricado el BD con NaOH y no he tenido problemas. Abaraté un montón el precio final. No hay comparación: El KOH me costaba 18 euros el kilo, mientras el NaOH sólo ¡1 euro! y como digo, hay que utilizar menos cantidad.


Si investigais por ahí os encontrareis que antes de hacer el metóxido hay que hacer una operación llamada "titulación del aceite" que consiste en -mediante un sencillo procedimiento de análisis-, determinar la acidez del aceite, pues la cantidad de potasa (o de sosa) que utilizaremos dependerá de esa acidez.

Como otros biodieseleros, pienso que no es estrictamente necesario hacer la titulación, pues el aceite que nos vamos a encontrar no es ni nuevo (lógicamente), ni requemado en extremo. Nos vamos a encontrar con un aceite "normal". Pero lo más importante es que los bares y restaurantes siguen rutinas y la calidad de su aceite usado será mejor o será peor pero es....constante.

Es importante resaltar que la cantidad de hidróxido sódico (en adelante NaOH) tiene que ser la justa. Si echamos NaOH de más, el BD formado puede romperse molecularmente revertiendo a sus componentes originales (ácidos grasos y metanol) o lo que es peor, formando jabones. Si echamos NaOH de menos, parte del aceite quedará sin reaccionar y la conversión a BD será parcial. Ambos fenómenos son indeseables y producirán un BD pobre o incluso dañino.

La experiencia demuestra -sin necesidad de titular el aceite- que para un aceite usado normal, una proporción buena para hacer el metóxido es la siguiente:

Por cada litro de aceite a procesar usaremos 0.166 litros de metanol, y 7,5 gramos de hidróxido sódico. Si decidís usar potasa en lugar de sosa, entonces serían 11,5 gramos en lugar de 7,5. Hay quienes usan una proporción de metanol mayor que 0.166 por litro de aceite a procesar, pero yo encuentro que no es necesario.

Con este reactor se hacen lotes de 150 litros, asi que la cantidad de ingredientes para hacer el metóxido sería:

Metanol: 150 x 0.166 = 24.9 litros de metanol. Pongamos 25 litros. Estupendo. El metanol se vende en garrafas de 25 litros. Esto no es casualidad. Diseñé el tamaño del reactor para usar garrafas completas y no ir dejando "culos" de garrafas a medio. Además, un reactor más grande ¡¡no me cabía por la puerta!!

NaOH: 150 x 7,5 gramos = 1125 gramos.

Algo sobre la sosa (NaOH), dónde comprarla, de que tipo, como conservarla. Muy importante:

Tiene que ser NaOH de pureza 98% mínimo. Se vende en establecimientos de productos químicos. El formato mejor es el de saco de 25 Kg (tendremos para varios años) y cuesta sólo aproximadamente 1 euro por kilo. La marca “Ercros” es muy buena. El inconveniente es que no podemos dejar el saco abierto ni siquiera 10 minutos porque se estropea con suma rapidez por la humedad atmosférica. Y no sirve “cerrar” el saco. Yo tuve que comprar veinti-tantos tuppers de calidad para, una vez abierto el saco de sosa, rápidamente, ir llenando estos tuppers y cerrándolos a toda velocidad para que la sosa no se estropee al contacto con el aire. Conservada así, la sosa aguanta varios años. Pero los tuppers tienen que ser buenos y cerrar herméticamente, repito.


IMPORTANTE:

La Transesterificación (en adelante, trans) se hará en dos etapas. Por lo tanto, hay que reservar dos porciones de metóxido: el 75% para la primera etapa y el 25% restante para la segunda etapa. Al final de este mismo post diré porqué hacer el BD en dos etapas y no en una.

Para hacer los dos bidones de metóxido para la primera y segunda trans. yo procedo así:

El metóxido (la mezcla de metanol y NaOH) hay que hacerlo el día previo a la trans, pues el NaOH tarda hasta 24 horas en disolverse.

El bidón de 25 L de capacidad (con 19 L de metanol) servirá como recipiente para la primera trans

Otro bidón de 10 L de capacidad (con 6 L de metanol) servirá como recipiente para la segunda trans

Los bidones para hacer el metóxido deben ser de plástico tipo "polietileno de alta densidad". Vienen marcados con un código que consiste en un triángulo con un número "2". La garrafa o bidón de metanol que nos vendan viene en ese tipo de plástico sin duda, así que podremos aprovecharla para hacer el metóxido. El bidón de 10 L tendremos que asegurarnos que sea también de ese tipo de plástico, como por ejemplo, los bidones naranjas que venden en ferreterías para combustible.

Vierto del bidon de 25 L unos seis litros en el bidón de 10 L. Ahora tendremos en el grande unos 19 litros, y en el pequeño unos 6 litros. Tapamos ambos bidones. No dejarlos nunca destapados, no solo para evitar que salgan vapores sin para evitar que le entre humedad atmosférica. Recordad que el agua es el enemigo nº1 de la reacción de trans.

Ahora disolveremos la cantidad correcta de sosa en cada uno de los dos bidones. Da igual el orden, empezaremos con el grande que contiene 19 litros de metanol y que reservaremos para la primera trans.

En una báscula digital fiable pesamos el 75% de los 1125 gramos de NaOH: 1125g x 0.75 = 844g aproximadamente.

Con un embudo, vierto el NaOH dentro de la garrafa. Esta operación debe hacerse rápidamente, pues el vapor de agua de la atmósfera estropea el NaOH con suma rapidez (nunca lo repetiré lo suficiente). Cerramos BIEN el bidón (para evitar fugas y salpicaduras) y la movemos un poco. Es normal que se caliente bastante, sobretodo en el fondo donde reposa el NaOH. Debemos mover el bidón de vez en cuando para disolver completamente el NaOH. Esto puede llevar hasta 24 horas. No vamos a estar 24 horas agitando continuamente el bidón, claro, pero sí de vez en cuando.

A continuación, hacemos lo mismo con el segundo bidón, el pequeño, que contiene 6 litros de metanol:

Medimos la sosa restante (el 25% de los 1125 gramos totales): 1125 x 0.25 = 281 gramos aproximadamente. Y hacemos exactamente igual que con el anterior: Lo echamos dentro del bidón con un embudo, lo tapamos y lo agitamos de vez en cuando.


¿PORQUE HACER EL BIODIESEL EN DOS ETAPAS Y NO EN UNA?

La reacción que convierte el aceite y el metanol (en presencia de un catalizador, NaOH) en BD y glicerina es una reacción reversible.

ACEITE + METANOL <===> GLICERINA + BIODIESEL

Esto quiere decir que el aceite + metanol producen glicerina + biodiesel

El problema es que a medida que se produce Glicerina y biodiesel, llega un punto de equilibrio en donde la glicerina y el biodiesel producen...aceite y metanol.

La reacción tiene un punto de equilibrio. Y eso no es bueno. Nosotros queremos desplazar la anterior reacción hacia la derecha. Hacia el lado de los productos. No queremos obtener una mezcla de aceite y biodiesel. Queremos sólo biodiesel.

¿como podemos desplazar el equilibrio de esa ecuación química hacia la derecha?

Podemos desplazarlo con lo siguiente, pero no es suficiente:

- Temperatura de proceso de 50-55º C

- Añadir más metanol (pero esto tiene un límite económico)


Hay un truco muy bueno: Si en la ecuación anterior, de los dos productos finales eliminamos uno, por ejemplo, la glicerina, entonces ya no podrá verificarse que la glicerina + biodiesel nos dé aceite + metanol, por la sencilla razón de que la glicerina ya no está (la hemos quitado).

pero, ¿como quitar la glicerina? Esto supone costosas y complejas centrifugadoras fuera del alcance de una economía doméstica.

La solución está en hacer el biodiesel en dos etapas:

Primera etapa

Echamos el reactivo (pero sólo el 75%)
Hacemos la primera trans
Dejamos reposar. La glicerina se posa en el fondo del tanque
Extraemos la glicerina

Con la acción anterior de extraer la glicerina desplazaremos la reacción hacia la derecha produciendo una conversión de aceite a BD con una profundidad mayor al 98%, lo que constituye un BD excelente.

Segunda etapa

(repetimos todo el proceso, sólo que con el 25% restante del metóxido).
Echamos el resto del reactivo (25%)
Hacemos la segunda trans
Dejamos reposar. La glicerina se posa en el fondo del tanque
Extraemos la glicerina

En el siguiente post describiré de forma práctica como hacer la Trans, que digamos es la parte mas importante del proceso, la que convierte químicamente al aceite en biodiesel.

[The DaRk MaN]

Tienes razon, me referia a inflamable, no explosivo.

[pirata-1]

ayer sin ir mas lejos en tv3 salió un report de una empresa que recoge aceites, parte de estos aceites ellos mismos se han hecho una planta de biodiesel para sus camiones con lo que no tienen gasto de combustible uno de los gastos mas importantes en una empresa de transporte y con el resto lo llevan a una planta para biodiesel, realizar jabones...

[oskitar cs]

pirata-1, en 15 marzo 2011 - 11:15:18, dijo:

ayer sin ir mas lejos en tv3 salió un report de una empresa que recoge aceites, parte de estos aceites ellos mismos se han hecho una planta de biodiesel para sus camiones con lo que no tienen gasto de combustible uno de los gastos mas importantes en una empresa de transporte y con el resto lo llevan a una planta para biodiesel, realizar jabones...

pues eso es un negocio redondo jajajaj

[JoseManu]

4.4 Primera transesterificación

Ha llegado el momento principal. Someteremos el aceite ya deshidratado en el paso anterior a la reacción química que lo convertirá en un ester metílico. O sea, BD.

Antes de entrar en la descripción práctica del proceso me gustaría mostrar brevemente en que consiste la transesterificación: Consiste en, partiendo de un ester, crear otro ester. Y es que el aceite comestible, químicamente es un ester. Y el BD también lo es. La diferencia es que el aceite es un ester glicérico, mientras que el BD es un ester metílico.

Un ester es un alcohol y un ácido enlazados químicamente. El aceite consta de una molécula de glicerina (que es un alcohol pesado, pero alcohol al fin y al cabo) y ácidos grasos. En el BD se sustituye la molécula de alcohol glicerina por una molécula de alcohol metanol, de manera que el BD es una molécula de metanol y otra de ácido graso. El NaOH no forma parte del producto final, pero interviene en la reacción. A un producto que se comporta así le llamamos catalizador. Y en efecto, el NaOH es un catalizador en la reacción de trans. Sin él, la reacción no se produciría.

Nota: También se puede hacer BD usando alcohol etílico o incluso alcohol isopropílico, pero en la práctica no es viable porque además de su elevado precio hay que usar más cantidad. Y para colmo, hay que usarlos en grado anhidro, no de 96º sino de 100º

El proceso:

Ya vimos en el capítulo anterior que la molécula de aceite era así:

CH2--OH....C-C-C-C......

I

CH---OH....C-C-C-C.....

I

CH2--OH....C-C-C-C....

glicerina.....ácidos grasos

Si a esa molécula de aceite le ponemos en su cercanía una solución de metanol y NaOH, ocurre que el NaOH rompe el enlace químico entre los grupos OH de la glicerina y los ácidos grasos. Entonces, quedan libres por un lado la molécula de glicerina y por otro lado las moléculas de ácidos grasos sin unión ninguna. Esos ácidos grasos cuando se encuentran con una molécula de metanol CH3-OH se enlazan químicamente con él, quedando así:



CH3-OH....C-C-C-C.....

metanol....acido graso

Lo anterior es una molécula de BD. Observar como la estructura química es semejante al aceite aunque ya no es aceite. En lugar del grupo CH2---OH de la glicerina ahora hay un metanol CH3---OH

Otra semejanza es que en el aceite el ácido graso estaba enlazado al grupo OH de la glicerina. Y ahora en el BD, también están enlazados los ácidos grasos a otro grupo OH, pero ahora de metanol. También se observa que la molécula de BD es bastante mas pequeña que la de aceite. De ahí su mayor fluidez.



La parte práctica:



Se supone que ya tenemos preparado el metóxido como se dijo en el punto 4.3 anterior. También tenemos el aceite a 55ºC después de haberlo sometido al calentón de 80ºC.



Pongo una foto de la parte alta del reactor.




En donde:

(1) Válvula de aceite proveniente del tanque de pretratamiento

(2) Válvula para liberar presión/vacío

(3) Válvula para entrada de metóxido

(4) Valvula para hacer vacío desde motor de nevera

(5) Válvula para re-inyectar mezcla. Esta válvula debe estar abierta cuando se hace la trans. Y debe cerrarse para trasvasar el BD desde el tanque reactor hacia el tanque de lavado. Mas adelante se verá con más detalle.

(6) Termometro de alcohol. Basta con un rango de hasta 100ºC puesto que la reacción se produce a 55ºC. Va roscado sobre un machón soldado en la cima del reactor. Este termómetro debe tener un "espárrago" suficientemente largo como para estar en contacto con la mezcla. Si no, daría lecturas erróneas, concretamente temperaturas más bajas que la real.

(7) Vacuómetro. Para medir el vacío. Debe ser sensible. Tiene que ser capaz de medir incrementos de vacio de 0,1 atmósferas.

(8) Manómetro. Para medir la presión. También debe ser capaz de medir pequeños incrementos de presión. Un fondo de escala de 1 atmósfera está bien. No pongais uno de 5 atmósferas o por el estilo, porque entonces no podrá discriminar diferencias de presión de 0.1 atmósferas.

(9) A este tipo de tapadera le llaman en la industria "boca de hombre". Normalmente está cerrada. Su finalidad es para inspeccionar el interior. Nunca genereis chispas ni fuego en las inmediaciones de este tanque ni siquiera estando vacío después de haber sido usado por primera vez. El vapor de metanol que con seguridad hay en el interior provocaría una explosión.

Todas las válvulas son de acero inox 316

Lo primero que debemos hacer es trasvasar el aceite contenido en el tanque de pretratamientos hacia el tanque reactor. No hay inconveniente en hacerlo manualmente a base de cubos, pero es mas cómodo y sobretodo más limpio hacerlo de forma mecanizada: El tanque de pretratamientos tiene en el fondo una válvula con una tubería flexible de silicona que va a una bomba de lavadora. Y a su vez esa bomba de lavadora -con otra tubería flexible- va a una válvula situada en una parte alta en el tanque reactor (1). Abrimos ambas válvulas y accionamos la bomba. El aceite deberá comenzar a trasvasarse al tanque reactor. La bomba de lavadora tiene fuerza de sobra para salvar ese metro y medio de altura.

Cuando se ha trasvasado todo el contenido cerramos ambas válvulas y apagamos la bomba de lavadora.

Ahora tenemos que verter el metóxido en el tanque reactor. Esta operación es delicada por la toxicidad y poder corrosivo del metóxido. Yo utilizo el "método seguro". No recomiendo "empinar" un bidón de 19 litros de metóxido. Podemos salpicarnos y crear una situación de emergencia aparte del hecho de que desperdiciar metóxido va en detrimento de la calidad del biodiesel.

El "método seguro" consiste en sustituir el tapón del bidón por otro igual pero con dos espigas sujetas al tapón. Una espiga por fuera, y otra espiga por dentro. A la espiga de fuera le conectaremos una tubería flexible de silicona para poder echar el metóxido al reactor sin exponernos. A la espiga de dentro le pondremos un trozo de tubería para que al poner el tapón en el bidón, dicho trozo llegue hasta el fondo del bidón.

Advertencia de seguridad: No pondremos este tapon con las tuberías hasta que no lleguemos a este punto para evitar salpicaduras. Hasta ahora, tendremos puesto en el bidón el tapón normal, firmemente cerrado.

En la foto se muestran los dos bidones que utilizo para el metóxido. El azul, grande, de 25 L de capacidad, para la primera etapa de trans, y el bidón naranja, más pequeño de 10 L para la segunda etapa trans. En el suelo se puede apreciar el tapón del bidón grande con las dos espigas de acero inox y la sección de tubería que se mete dentro del bidón. Al final de la tubería hay insertada una espiga para que haga peso y asegurarnos que la tubería va al fondo del depósito.


FOTO BIDONES METÓXIDO

Si situamos el bidón mas alto que el reactor, la diferencia de presiones hará que el metóxido comience a caer por simple gravedad. A decir verdad, por la simple diferencia de presiones el metóxido caerá desesperantemente despacio. Por eso hay que "ayudarle". Y hay dos formas:

1. Sometiendo a una ligera presión al bidón. Con esto forzamos o ayudamos al metóxido a salir más rápido del bidón.

2. Sometiendo a un ligero vacio el reactor. Así, el vacio en el reactor "chupa" del bidón. Con esto también forzamos o ayudamos al metóxido a salir más rápido del bidón.

De las dos anteriores, yo elegí la segunda por seguridad: Someter al bidón del metóxido a un ligero vacío no es problema. Someterlo a presión si puede ser problema: Si el bidón revienta, esparcirá el tóxico y caústico metóxido con el consiguiente despelote y emergencia química.

Importante: En el momento de verter al reactor el metóxido, el tapón de los bidones de metóxido con el montaje de tuberías debe roscarse bastante suelto o flojo -no apretado- para que a medida que el metóxido se trasvasa al reactor pueda entrar aire al bidón y se equilibre la presión. De no hacerlo así, el metóxido no se trasvasaría y el bidón se estruja, se implosiona. También es importante no sobrepasar un 20% de vacio. Más vacío no merece la pena y podemos romper el reactor por implosión. No es que vaya a ser una implosión violenta, pero no nos hará gracia ver nuestro flamante reactor convertido en una uva pasa por haberlo sometido a un 90% de vacio. Los motores de nevera funcionando como bombas de vacio tienen un poder increíble. Son capaces de alcanzar 40 mm de mercurio como si nada. Tienen poco caudal, pero mucha fuerza. Así que debemos vigilar que el vacio no supere el 20%.

Después de dicho esto, ya sabeis como hago el vacío: Con un motor de frigorífico o nevera. Tienen dos tubos: Uno aspira (haría el vacio) y el otro expira (haría presión). Sólo teneis que ponerlo en marcha, poner el dedo en cada uno de los dos tubos y sabréis cual es cual. A ese motor de nevera le conecto una tubería flexible y el otro extremo de esa tubería lo conecto a úna válvula en la cima del reactor (4). De otra válvula (3) en la cima del reactor sale otra tubería flexible que va al bidón del metóxido. El bidón de metóxido lo pongo en una parte mas alta que el reactor: En la última leja de la torre de anexos. Cuando conecto el motor de nevera se hace el vacio en el interior del reactor, vacío que se comunica al bidón, y el metóxido comienza a caer con fuerza. El vacio lo controlo con el vacuometro también en la cima del reactor. Cuando llega al 20% paro el motor para no superar ese 20%. A medida que el metóxido cae al reactor vereis que el vacio decrece. Entonces ponemos nuevamente en marcha el motor de vacio y volvemos a parar al alcanzar un 20% de vacio. Puede llevar más de 10 minutos vaciar el bidón con los casi 20 litros de metóxido.

Una vez que todo el metóxido ha sido vertido al reactor, realizo las siguientes operaciones y chequeos antes de comenzar la agitación mecánica en el interior del reactor.

- Retiro el bidón de metóxido.

- En general, las válvulas que no necesiten estar abiertas las cerraremos: Cierro la válvula de vacio en el reactor, y la de entrada de metóxido.

- Abro la válvula nº (2) para eliminar vacío en el reactor y la vuelvo a cerrar.

Pongo en marcha la bomba agitadora, que toma el contenido del reactor en su parte baja y la reinyecta en la parte alta. Se trata de someter a agitación mecánica la mezcla aceite-metóxido. Tomamos nota de la hora y mantenemos la bomba agitadora funcionando durante una hora y media.

Aquí una foto con el detalle de la bomba mezcladora-agitadora. Se aprecia que dicha bomba coge la mezcla de la parte baja del reactor y la vuelve a inyectar pero en un punto alto, por encima de la superficie de la mezcla. Es de destacar cómo está sujeta la bomba a la "torre de anexos" que no es más que una estantería metálica. Como veis, los perfiles de estantería son auténticos "mecanos" que nos permiten hacer casi lo que queramos. De la estanteria, en la parte baja se ve salir un cable amarillo. Todos los depósitos y estanterías están conectados eléctricamente entre sí por medio de este cable. Así, si se produce electricidad estática no saltarán chispas entre elementos, pues están puestos al mismo potencial por medio de este cable. Esto es importante como medida suplementaria de seguridad.


DETALLE BOMBA MEZCLADORA


Durante esta hora y media deberemos estar presentes porque:

- tenemos que controlar el proceso,

- puede presentarse una avería o eventualidad,

- puede "irse" la luz, y debemos tener en cuenta el tiempo, porque la agitación mecánica debe durar una hora y media.

Controlar el proceso:

- Vigilaremos que la temperatura esté en torno a los 50º-55º C. El reactor tiene una resistencia calefactora de 2Kw en acero inox embutida en un lateral, igual que en el tanque de pretratamientos. Accionando en el panel de control el interruptor de esa resistencia calentaremos la mezcla para llevarla al menos a 50ºC. Nota importante: Esa resistencia debe estar completamente sumergida, si la hacemos funcionar al aire aunque sea un instante, se romperá.

- Durante esa hora y media, dentro del reactor, parte del metanol puede vaporizarse, construyéndose una presión en el tanque, o por el contrario, metanol en fase gaseosa puede condensarse y crearse un vacio. Haremos aperturas momentáneas de la válvula (2) para que ni la presión ni el vacio puedan comprometer la integridad del reactor. No conviene pasar de 0.2 atmósferas de presión por encima de la atmosférica, ni pasar de un vacio del 20%. Es preferible tener una ligera presión que un ligero vacío.

- Comprobaremos que no hayan fugas, que la bomba funcione correctamente....

Una vez que haya transcurrido esa hora y media de proceso, paramos la bomba agitadora. Si la resistencia calefactora estaba encendida, la apagaremos también. Ahora dejaremos todo quieto durante una media hora (¡no más!). Si la reacción se ha producido, la glicerina comenzará a depositarse de inmediato en la parte baja del reactor, pues es mas densa que el biodiesel. Después de esa media hora mas o menos, veremos en el siguiente punto: Decantación de la glicerina.

Cuando se hace BD con KOH como catalizador, se puede dejar en reposo la decantación durante tres horas sin problemas, pero utilizando NaOH hay que empezar a evacuar la glicerina apenas media hora después de apagar la bomba de agitación, debido a que el NaOH produce una “glicerina” o residuos bastante mas densos que solidifican y que podrían taponar la válvula de salida, generando un problema fastidioso de resolver. Me ocurrió el año 2008 en un lote, por dejar tres horas de reposo tras apagar la bomba de agitación. Aprendí la dura lección: Cuando hagas BD con NaOH, tras apagar la bomba de agitación, no dejes pasar mas de media hora y empieza a evacuar glicerina.

NO OLVIDEIS: Nada más apaguemos todo para dejar esa media hora de reposo, abriremos ligeramente la válvula (2) de la cima del reactor. Si no lo hacemos y dejamos el reactor herméticamente cerrado ocurrirá un hecho desagradable. El reactor ahora caliente tiene parte del metanol ya enlazado químicamente con los ácidos grasos formando biodiesel. Ese metanol no cuenta. Pero hay una parte de metanol que no ha reaccionado y se encuentra libre dentro del reactor. Una parte de ese metanol está en fase gaseosa. Pues bien, a medida que el reactor se enfría, ese metanol gaseoso se condensa, con lo cual su volumen disminuye drásticamente. El resultado es que en el interior del reactor se construye un vacío creciente que termina por dejar totalmente "chupado", implosionado al reactor. Y a pesar de que el reactor está hecho con plancha de 5 mm de acero, créeme que el reactor se quedará hecho una pena.

Moraleja:

Deja la válvula (2) abierta nada más terminar la agitación para evitar que se construya un vacío en el interior del reactor y te lo deje hecho un churro.

A continuación voy a poner un hipotético cronograma-ejemplo con las distintas acciones realizadas hasta ahora.

VIERNES

15:00 h Preparo los dos bidones de metóxido. De vez en cuando les doy un “meneo” para disolver

20:00 h. Comienzo a verter el aceite en el tanque pretratamiento

23:00 h. Termino de verter el aceite en el tanque pretratamiento

23:01 h. Conecto la resistencia calefactora tanque pretratamiento

SABADO

02:00 h. Desconecto la resistencia calefactora tanque pretratamiento

10:30 Inicio trasvase aceite tanque pretratamiento --> al reactor

10:40 Final trasvase aceite tanque pretratamiento --> al reactor

10:40 Comienzo a verter metóxido al reactor

10:55 Final vertido metóxido al reactor. Compruebo que todo está en orden

11:00 Inicio bomba de agitación. Inicio transesterificación

12:30 Paro bomba de agitación. Final transesterificación

dejamos reposar, fase de decantación de la glicerina.

Como es lógico, la hora a la que se realizan todas las tareas depende de la hora escogida para realizar la primera trans, porque todo va encadenado. El horario anterior no es caprichoso. Está confeccionado para conseguir que la fase de agitación o trans. se haga en una hora del día en que no se moleste con el ruido. La bomba de agitación hace cierto ruido. No es que sea un ruido exagerado pero a las 4 de la mañana o a la hora de la siesta (quien pueda dormirla) pues molestaría. También se intenta aprovechar las horas centrales del día (mas calurosas) para la trans, para mejor eficiencia energética.



¿PORQUÉ UNA HORA Y MEDIA DE PROCESO DE AGITACIÓN?

Algunos biodieseleros dicen que con media hora de proceso es suficiente. Pero habría que ver si su BD cumple los estándares. Resulta que, efectivamente, en esa primera media hora reacciona el 80% del aceite y se convierte a BD. Pero....¿y el 20% restante?

Tenemos que pensar a nivel atómico o molecular. Para que una molécula de aceite y otra molécula de metanol reaccionen, tienen que estar juntas. No pueden hacerlo "por telepatía, a distancia". A medida que mas y mas moléculas han reaccionado, resulta que las que quedan sin reaccionar ven cada vez menos probable encontrarse mutuamente. Esa es la finalidad de la agitación mecánica: Hacer que todas las moléculas se muevan y terminen por "encontrar" a "su pareja" permitiéndoles reaccionar. Y para esto también hace falta tiempo.

Imaginaos que llenais el suelo de una habitación con bolas blancas y negras. Todas las negras juntas, y todas las blancas juntas. Pero se trata de mezclarlas de tal manera que toda bola blanca tenga a su lado una negra, y toda bola negra tenga una blanca. Y las vamos a mezclar agitándolas. A patadas. Seguro que con unas pocas patadas no conseguiremos el objetivo, porque habrán zonas con sólo bolas blancas, y zonas con sólo bolas negras. Para estar seguros de conseguir el objetivo habría que estar una hora y media pateando bolas.

Bueno, en el próximo punto se verá el sencillo tema "Decantación de la glicerina".

[JoseManu]

4.5 Primer drenaje de la glicerina

Hemos hecho la primera trans y hemos dejado reposar todo durante unas media hora. Se recuerda que la glicerina (bastante más densa que el BD) descansa posada en el fondo del reactor. Ahora vamos a sacar del reactor esa glicerina, que no debe estar presente en el BD por los dos motivos que ya conocemos:

1. Un BD con glicerina puede estropear el motor de nuestro coche.

2. Al sacar de escena la glicerina haremos que la ecuación siguiente se desplace a la derecha, es decir, haremos un BD de gran calidad.

aceite+metanol <===> glicerina+biodiesel

La operación de sacar la glicerina del reactor es muy sencilla:

1. Se observa que el reactor tiene la parte baja en forma cónica. Sería mucho más fácil y mas barato hacer un reactor con fondo plano, pero entonces parte de la glicerina quedaría en el fondo. Sin embargo, con un fondo cónico sacaremos hasta la ultima gota de glicerina.

2. Ponemos un recipiente para recolectar la glicerina. Observar que la parte baja del reactor termina en una válvula, que normalmente está cerrada. Al abrir la válvula comenzará a caer la glicerina. Antes de abrir esta válvula debemos abrir también la válvula de la cima del reactor (2) para que a medida que salga la glicerina del reactor entre aire al mismo y se equilibre la presión. Si no, el aire intentará entrar por la válvula de abajo produciendo agitación y "borbotones" en la glicerina mezclándose otra vez con el BD y esto es un inconveniente, pues precisamente dejamos reposar todo durante media hora -después de terminar la trans- para que se separen glicerina y BD.



3. Observar que en la foto se ve un simple cubo como recipiente, pero no utilizo ese cubo como recipiente para la glicerina. Utilizo la olla "pronto" de 14 litros que se ve en la foto general. Después utilizo esa olla como recipiente para recuperar -mediante destilación- el metanol sobrante que se encuentra mayormente en la glicerina. Luego hablaré de esto porque la destilación y recuperación del metanol es opcional.

4. Abrimos la válvula y comienza a caer la glicerina. Ahora viene la pregunta: ¿Cuándo debo cerrar la válvula para que una vez que haya salido la glicerina no se salga también el BD? ¿como sé que lo que está cayendo es glicerina y no BD?. Muy sencillo:

Lo primero: No abráis la válvula a tope, abridla sólo hasta la mitad (o menos). La glicerina cae en un chorro que parece inmóvil, parece congelado. Parece una fotografía. No hace ruido al caer. Y tiene un color bastante oscuro.

El momento en que ha salido toda la glicerina y comienza a caer BD es fácilmente renonocible y entonces debemos cerrar la válvula para no desperdiciar BD: El chorro que cae ahora si se mueve y no parece inmóvil, hace ruido y tiene un color bastante mas claro. El cambio en la apariencia del chorro que cae es tan notorio y tan poco sutil que sabréis -a la primera- cuando debéis cerrar la válvula.

Bueno, ya hemos sacado bastante glicerina. Pero ocurre que aún hay una buena fracción de glicerina que todavía no se ha posado. Además, en las paredes del tanque quedará adherida un poco de glicerina que todavía no ha resbalado al fondo del tanque. Estaremos las siguientes dos horas sacando glicerina cada media hora aproximadamente. Después, iniciaremos la segunda trans, que veremos en el post siguiente.

La razón de empezar a sacar la glicerina transcurrida sólo media hora desde que terminamos la primera trans es que el 80% de la glicerina se posa en esa primera media hora, y en el caso de utilizar NaOH como catalizador, esa glicerina tiende a formar grumos que pueden atascar la válvula de drenaje. Si por el contrario utilizamos KOH como catalizador, los jabones generados son mucho mas fluidos y no se presenta ese problema. Resumiendo: Si usais NaOH como catalizador, no dejeis pasar mas de media hora desde el final de la primera trans, y la primera evacuación de glicerina.

Y todavía hay mas: aprovechamos que el reactor y su contenido aún están bastante calientes. Con esto tenemos tres grandes ventajas:

1. La glicerina está bastante fluida al estar caliente y su salida del reactor es más fácil. Aprovecho esto para decir porqué es mejor hacerBD en verano que en invierno. La glicerina de por sí es bastante más densa que el BD. Tiene una densidad de aproximadamente 1.5. Pero no sólo eso: a 25ºC la glicerina ya está en un estado pastoso muy viscoso que hace muy difícil que ésta salga del reactor. Y a 14ºC o menos, la glicerina sencillamente se congela. Y no saldrá del reactor. Esa es la diferencia entre hacer BD en Julio o hacerlo en Febrero. Es mejor hacer BD en los meses estivales. El calor ayuda, el frío pone trabas.

2. Si decidimos someter esa glicerina a destilación para recuperar el metanol sobrante, resulta que como la glicerina está caliente, ahorraremos energía en el destilador, pues partimos desde una temperatura claramente superior a la ambiental.

3. Al iniciar la segunda trans y haber transcurrido solo dos horas desde la primera trans, el reactor y su contenido aún conservan gran parte del calor, por lo que no será necesario aportar apenas calor. Ahorro energético es esto.

Otra cosa que quiero aclarar es que cuando decimos "glicerina" somos conscientes de que no es glicerina pura (que más quisiéramos). El componente principal de ese residuo es glicerina, si. Pero también contiene: Ácidos grasos, jabones, casi todo el catalizador, y también la mayor parte del metanol sobrante. Todo esto en conjunto tiene esa apariencia tan oscura, pues la glicerina pura sería transparente.

Este producto lo trataremos con precaución pues es bastante cáustico y puede provocar quemaduras. Tiene un pH mayor de 11 debido a que contiene casi todo el NaOH del proceso. En caso de salpicadura nos lavaremos la zona afectada con abundante agua. También hay que tener presente que la glicerina lleva metanol, y por lo tanto no debemos exponernos a respirar sus vapores, pues son tóxicos.

Lamentablemente destilar y purificar ese subproducto para obtener glicerina pura no está al alcance de tecnología doméstica y ni siquiera lo está para una empresa "mediana". Hacen falta equipamientos muy especiales para destilar la glicerina, con alto punto de ebullición y con el inconveniente de que cuando se alcanza dicho punto de ebullición se descompone la glicerina con liberación de acroleína, una sustancia altamente tóxica. Para bajar el punto de ebullición y evitar el inconveniente anterior se usan destiladores al alto vacío.

Sin embargo, sí podemos darle un uso a este subproducto, para elaborar jabón. Antes de ponerse a hacer jabón con la glicerina hay que desproveerla del metanol que lleva en disolución. Bastará con calentarla a 60º C removiendo de vez en cuando.

http://www.permaculture.com/book_menu/136/137/535


Y aquí teneis una buena página (en inglés) sobre otros posibles usos para la glicerina obtenida del BD:

http://www.journeytoforever.org/biodiesel_glycerin.html

[JoseManu]

4.6 Segunda transesterificación

Ya hicimos la primera trans utilizando el 75% del metóxido, y también sacamos la glicerina producida. En el tanque reactor ahora mismo tenemos varias cosas, no sólo BD:

La mayor parte es BD, pero aún queda algo de aceite por convertir. También hay algo de metanol y de catalizador, pero no es suficiente: Utilizaremos el 25% por ciento de metóxido que reservamos para hacer la segunda y última trans.

La forma de hacer esta segunda trans es exactamente igual que la primera, lo único que cambia es que ahora utilizaremos menos cantidad de metóxido, concretamente el 25% del total, que reservamos en un bidón aparte.



Al principio, yo hacía la segunda trans pasadas 24 horas de la primera, pero hace ya dos años que sólo dejo transcurrir unas 3 horas. Es decir, hago las dos trans en el mismo día. Con esto tenemos dos ventajas:



1. Acortamos el tiempo de fabricación de un lote en prácticamente un día.



2. No es necesario dejar 24 horas para que se pose la glicerina después de la primera trans. El 95% (como mínimo) se deposita transcurridas sólo 3 horas después de terminada la primera trans. Como consecuencia de esto, nos beneficiamos con el importante hecho de que el reactor y su contenido aún conservarán gran parte del calor por lo que no será necesario apenas aportar calor extra para hacer la segunda trans. Ahorro energético es esto. A lo sumo será suficiente con –al principio- activar sólo unos minutos la resistencia calefactora del reactor para llevar la temperatura a los 55ºC requeridos.

En la segunda trans actuaremos como en la primera:



Trasvasamos al reactor el 25% de metóxido que reservamos para esta segunda trans, ponemos en marcha la bomba mezcladora y dejamos pasar un tiempo entre una hora y una hora y media.



Vigilamos temperatura, la presión (o vacío) que se puedan generar, aliviando con la válvula en caso necesario.<BR style="mso-special-character: line-break"><BR style="mso-special-character: line-break">

Transcurrido el tiempo de trans, apagamos todo y pasada una media hora mas o menos, haremos la segunda decantación de la glicerina, en el siguiente punto:




4.7 Segunda decantación de glicerina

Aquí si que no hay diferencia respecto a la primera decantación. Todo igual: Dejamos reposar media hora y sacamos la glicerina. Luego, durante 2 horas, cada media hora -mas o menos- veremos que al abrir la válvula de desagüe sale mas glicerina. La cantidad de glicerina recolectada ahora es menor que en la primera decantación.

No he hablado hasta ahora de la cantidad de glicerina que se recoge y voy a hacerlo ahora. Es un asunto importante: Es un indicador de que el proceso ha ido bien. Si lo que sale no es glicerina, o sale en cantidad insuficiente, es que algo ha ido mal.

1. Si lo que sale no es glicerina:
Ya comenté que la glicerina, al salir por la válvula, cae en un chorro que parece inmóvil y sin ruido o con muy poco ruido. Y tiene un color marrón oscuro. Si lo que sale no tiene estas propiedades es que el proceso no se ha realizado correctamente.

2. Sí sale glicerina, pero en cantidad insuficiente
La cantidad de glicerina que debe salir está regida por las leyes estequiométricas de la química, que nos dicen en qué proporción actúan los productos en una reacción química. Sólo diré que para 150 litros de aceite convertidos a otros tantos 150 litros de biodiesel (mas los 25 litros de metóxido) debemos esperar recolectar unos 25 litros de glicerina.

Mas no podemos recolectar. Es imposible.
Pero si podemos recolectar menos, o mucho menos o incluso...nada.

Si la cantidad recolectada es sensiblemente menor a la citada (25 litros), es una clara señal de que no todo el aceite se ha convertido en BD, y por lo tanto lo que tenemos ahora en el bidón no es BD puro, sino una mezcla de BioD, aceite(triglicéridos), diglicéridos y monoglicéridos. Esto es que ha habido una reacción defectuosa, incompleta. Si en vez de 25 litros de glicerina recogemos por ejemplo 14, no podemos seguir con ese lote. Habrá que re-procesarlo con otra "segunda" trans, que en realidad sería la "tercera".

Esto no debería ocurrir (a mí no me ha ocurrido nunca, uff!) pero leyendo la literatura sobre el tema, sé que es un problema que se puede dar, sobretodo cuando se es principante). Pienso que si se hacen las cosas con cuidado ni siquiera a un principante debería ocurrirle. Será buena idea no comenzar a hacer lotes de 150 litros de BD. Para hacer las primeras pruebas es mejor hacer lotes pequeños. Los errores serán mas baratos. Si haces por ejemplo un reactor de pruebas de 4 litros, aplica la regla de tres a las proporciones de metanol y NaOH que aquí doy para 150 litros. Los tiempos no cambian, permanecen iguales independientemente de la cantidad de BD a hacer.

Resumiendo: Si recolectamos entre las dos decantaciones unos 25 litros de glicerina, es que el proceso ha ido bien. Eso significaría que no pueden quedar en el BD ni trigliceridos ni diglicéridos ni monoglicéridos, pues la glicerina está toda fuera (25 litros).

Todavía queda lavar el BD y podemos meter la pata si no llevamos cuidado, pero ya tenemos el 80% de la partida ganada: Nuestro aceite se ha convertido en BD con una profundidad, con una eficacia de al menos un 95%, lo que corresponde a un buen BD.

Las causas mas frecuentes de una reacción incompleta o defectuosa son:

- Presencia de agua: En el aceite, en el metanol, en los recipientes (por haberlos lavado antes) o incluso humedad atmosférica en días húmedos y no tener cerrado el reactor.

- NaOH de mala calidad o echado a perder.
El NaOH hay que usarlo del 98% (mínimo) de pureza. Desconfiad si vale menos de 1 euro/Kg, a no ser que seais amigos de un fabricante noruego. Cerrad bien los frascos que queden a medio.

- Equivocarse en el pesaje del NaOH, o balanza defectuosa.

- Aceite demasiado "maltratado", demasiado refrito.

- Temperatura incorrecta de proceso. La temperatura adecuada es: 50º-55ºC

- Tiempo de agitación incorrecto. Pasarse de tiempo no es malo. Quedarse corto sí.

- El sistema de mezclado es inadecuado.


En el próximo post hablaré del Lavado. Un procedimiento que deja al biodiesel libre de impurezas y lo hace apto para ser conservado durante muchos meses.

[The DaRk MaN]

Hoy he visto esta noticia en El Pais online:

http://blogs.elpais....sel-casero.html

Te estas haciendo famoso con el invento.

Saludos.

[pirata-1]

han colocado tambien el enlace del foro, por lo que veo las opiniones son muy dispares

[ranasazules]

Hola JoseManu,
Como estas? me parecio excelente tu descripcion del proceso. Yo vivo actualmente en el sur de Chile, en pleno campo (asi que espacio necesario tengo), y me gustaria si pudieras pasarme algun boceto o diseño de esta "maquina", para poder armarla aqui, con todas las medidas de seguridad. Mi vecino y yo estamos muy interesados en fabricar nuestro propio biodiesel, porque aqui no hay nadie que nos venda o fabrique este producto.
Muchisimas gracias, saludos

[ranasazules]

JoseManu, no habia terminado de leer... demasiado novata y acelerada, no? En base a todas tus explicaciones y fotos, vere si logramos armar algo, sino, vuelvo a escribirte pidiendo ayuda.
Me gusto mucho tu proyecto. Gracias por compartirlo.
Saludos
Silvina

ranasazules, en 05 agosto 2011 - 23:10:25, dijo:

Hola JoseManu,
Como estas? me parecio excelente tu descripcion del proceso. Yo vivo actualmente en el sur de Chile, en pleno campo (asi que espacio necesario tengo), y me gustaria si pudieras pasarme algun boceto o diseño de esta "maquina", para poder armarla aqui, con todas las medidas de seguridad. Mi vecino y yo estamos muy interesados en fabricar nuestro propio biodiesel, porque aqui no hay nadie que nos venda o fabrique este producto.
Muchisimas gracias, saludos

[CloudyX]

Wenas JoseManu te he mandado un prv, cuando puedas pégame un toke...
gracias x tu tiempo

[Alex Boats]

Mucho cuidado con el biodisel en los motores diesel modernos con inyectores piezoelectricos que son muy delicados y si se dañan, valen un dineral. En los motores "antiguos" tipo solé, perkins, etc, no hay problema, pero cuidado con los motores nuevos, tanto si son de coche, como de barco.

Un saludo.

[azote]

te lo as currado y bien,en cuanto saldría una planta mas o menos?????