TALLER “Haz tu propio biodiesel con aceite de cocina usado”

RESUMEN DE CONTENIDOS INTRODUCCIÓN. EL PROCESO QUÍMICO. INGREDIENTES. TEORÍA INTRODUCCIÓN. EL PROCESO QUÍMICO. INGREDIENTES. PROPORCIONES Y PROCESO. PARTES DEL PROCESADOR DE BIODIESEL. SUMINISTRO DE PRODUCTOS Y COSTES. RESIDUOS GENERADOS Y USO. SEGURIDAD. PRACTICAS REALIZACIÓN DE 40 L DE BIODIESEL. MONTAJE DE UNA MÁQUINA DE ELABORACIÓN DE BIODIESEL.

INTRODUCCIÓN. Hacia 1900 el alemán Rudolf diesel presentó en la exposición Universal de Paris el primer motor diesel como un “motor de aceite” y pretendía con ello potenciar la agricultura como fuente de energía. El avance de la petroquímica hizo que se abandonase inicialmente el uso de aceites vegetales. No obstante durante las dos guerras mundiales se recurría a los aceites para sustituir al gasóleo. El perfeccionamiento de los motores diesel impide actualmente utilizar el aceite directamente como combustible ya que puede producir: Taponamiento de filtros y conductos cuando la Tª es baja. Depósitos de carbón en la cámara de combustión. Excesivo desgaste del motor. Degradación del aceite lubricante por polimerización. Como solución a estos problemas se han planteado varias soluciones: Crear motores adaptados (muy parecidos a los iniciales) como el motor Elsbett fabricado en Alemania, Malasia y Estados Unidos.

INTRODUCCIÓN (continuación) Modificar los motores actuales para que se adapten a los combustibles alternativos. (motores con precámara o motores con sistemas de precalentamiento de aceite) Utilizar los motores actuales modificando y adaptando los combustibles de origen vegetal o animal. El biodiesel. Esta opción es la más cómoda de forma genérica y es por la que se ha optado en la actualidad. Se trata por lo tanto de conseguir que las aceites rebajen su viscosidad y su acidez. Esto se puede conseguir por varios procesos químicos. Mezclas aceite-gasóleo (máximo 20 % aceite y 80 % aceite) Pirólisis Transesterificación ( el más empleado)

INTRODUCCIÓN (continuación) El gran incremento del parque automovilístico mundial y la crisis del petróleo han originado un monopolio en torno a los cultivos denominados “energéticos” causando graves problemas de deforestación, subida de los precios de los alimentos, alteración de ecosistemas, etc.

INTRODUCCIÓN (continuación) Por todo ello es necesaria una nueva cultura del ahorro y la eficiencia energética así como obtener aceites de especies que no compitan con los terrenos cultivables o naturales. El biodiesel solo debe ser una fuente de energía de transición hacia otra más sostenible.

EL PROCESO QUÍMICO Mediante la transesterificación de los aceites vegetales con un alcohol como el metanol se obtienen ésteres (biodiesel) y glicerina.

INGREDIENTES ACEITES VEGETALES SIN USAR procedentes de plantas oleaginosas como la colza, soja, girasol, palma, ricino, cardo , jatrofa, etc. ACEITES VEGETALES USADOS, son un residuo procedente de la industria de la alimentación, domicilios y sector HORECA. GRASAS ANIMALES, procedentes de la industria cárnica. Todos ellos tienen la característica común de que están compuestos de triglicéridos. Los ácidos grasos que forman los triglicéridos pueden estar formados por ácidos grasos saturados o insaturados.

INGREDIENTES Los ácidos grasos insaturados se caracterizan por poseer dobles enlaces es su configuración molecular. Éstas son fácilmente identificables, ya que estos dobles enlaces hacen que su punto de fusión sea menor que en el resto de las gradas. Se presentan como líquidos o aceites. Los átomos de carbono en ácidos grasos saturados, están unidos por ligaduras sencillas carbono-carbono (C-C); los ácidos grasos no saturados contienen una o más dobles ligaduras. Las dobles ligaduras son más débiles que las sencillas y son más fáciles de romper. Las grasas animales mayormente tienen ácidos grasos saturados.

INGREDIENTES Hay que tener clara la procedencia de los aceites y los tipos. Las características de cada uno varían ligeramente. ACEITE CONTENIDO ACEITE DEL MATERIAL OLEAGINOSO (% EN PESO) PRAL. ÁCIDO GRASO CONTENIDO DEL PRAL ACIDO GRASO (% EN PESO) Algodón 15-24 Linoleico 40-55 Cacahuete 45-55 Oleico 42-72 Coco 65-68 Laurico 44-52 Colza 40-50 Behenico 48-60 Girasol 22-36 58-67 Maíz 33-39 Oleico/Linoleico 34-62 Oliva 15-40 65-86 Palma 45-50 Palmítico 32-47 Soja 18-20 52-60 Ricino 35-55 Ricinoleico 80-90

INGREDIENTES Los aceites usados en la zona en la mayoría de los casos son una mezcla de aceites de girasol, soja, oliva y grasas animales. Hay que eliminar mediante un adecuado filtrado de las partículas sólidas. A veces estas aceites pueden aparecer algo solidificados por el fondo debido al exceso de ácidos grasos saturados

INGREDIENTES LA JATROFA Es originaria de América central y produce unas semillas de donde se extrae un aceite no alimentario. Es tolerante al frío en su etapa de madurez, y soporta algunas heladas. Resiste salinidad tanto en la tierra como en agua. Puede crecer bien en suelos degradados. Enriquece los suelos. De acuerdo a las zonas y diagrama de siembra, la plantación pueden llegar excelentes rendimientos de aceite por hectárea. Sus semillas son de alto contenido de aceites (+/- 38%). Su aceite es ideal para la elaboración de biodiesel, índice de cetano 51, flashpoint +/- 110 grados, bajo índice de yodo. La biomasa que produce al descascarar sirve para recomponer suelos erosionados. EL subproducto resultante se utiliza como fertilizante y en una etapa industrial puede producir biogás. En los primeros anos permite otros cultivos íntersurcos o bien una explotación ganadera. Bajo costo de mantenimiento por hectárea. Producción media de 1590 litros por ha de aceite.

INGREDIENTES LA JATROFA

Aceite de Microalgas

INGREDIENTES EL METANOL El metanol, también conocido Como alcohol metílico o alcohol de madera, es el alcohol más sencillo. A temperatura ambiente se presenta como un líquido ligero (de baja densidad), incoloro, inflamable y tóxico. Su fórmula química es  CH3OH (CH4O).

INGREDIENTES PROCEDENCIA DEL METANOL DE COMBUSTIBLES FÓSILES El proceso de fabricación de metanol normalmente consiste en calentar el gas natural, mezclándolo con vapor de agua y pasarla sobre un catalizador de níquel, donde se convierte la mezcla en gas reformado: monóxido de carbono, dióxido de carbono e hidrógeno, también conocido como gas de síntesis. El gas de síntesis se enfría, se comprime y se pasa sobre un catalizador de cobre-zinc para producir metanol crudo. El metanol crudo se compone de aproximadamente el 80% de metanol y 20% de agua. El metanol crudo se destila para eliminar el agua, alcoholes superiores y otras impurezas y producir metanol de grado químico. 1 tn de metanol requiere 30 millones de BTU de metano.

INGREDIENTES PROCEDENCIA DEL METANOL DE LA MADERA Originariamente se producía metanol por destilación destructiva de astillas de madera. Esta materia prima condujo a su nombre de alcohol de madera. Este proceso consiste en destilar la madera en ausencia de aire a unos 400 °C formándose gases combustibles (CO, C2H4, H2), (gas de síntesis) empleados en el calentamiento de las retortas; un destilado acuoso que se conoce como ácido piroleñoso y que contiene un 7-9% de ácido acético, 2-3% de metanol y un 0.5% de acetona; un alquitrán de madera, base para la preparación de antisépticos y desinfectantes; y carbón vegetal que queda como residuo en las retortas..

INGREDIENTES LA SOSA CAUSTICA El hidróxido de sodio (NaOH) o hidróxido sódico, también conocido como sosa cáustica es un hidróxido cáustico  A temperatura ambiente, el hidróxido de sodio es un sólido blanco cristalino sin olor que absorbe humedad del aire (higroscópico). Es una sustancia manufacturada. Cuando se disuelve en agua o se neutraliza con un ácido libera una gran cantidad de calor que puede ser suficiente como para encender materiales combustibles. El hidróxido de sodio es muy corrosivo. Generalmente se usa en forma sólida o como una solución de 50%.

INGREDIENTES PROCEDENCIA DE LA SOSA CAUSTICA El hidróxido de sodio, en su mayoría, se fabrica por el método de caustificación es decir, juntando otro hidróxido con un compuesto de sodio: Ca(OH)2 (aq) + Na2CO3 (aq) → 2 NaOH (aq) + CaCO3 (s) Aunque modernamente se fabrica por electrólisis de una solución acuosa de cloruro sódico o salmuera. Es un subproducto que resulta del proceso que se utiliza para producir cloro

PROPORCIONES Y PROCESO -ELABORACIÓN DEL METÓXIDO Y PROPORCIONES (para 40 l de aceite) Llamamos metóxido a una mezcla de metanol y sosa caustica previamente mezclada y reposada. El proceso es el siguiente: En un recipiente de plástico duro echamos 8 l de metanol a 99,85 % de pureza. Añadimos despacio una parte de la sosa y movemos con un palo de madera para que se disuelvan las perlas de sosa. Volvemos a añadir otra parte de la sosa y movemos nuevamente. Cuando toda la sosa esté en el metanol remover durante 2 minutos y dejarla reposar 10 minutos. Volver a remover durante 2 minutos y dejarla reposar al menos 8 horas.

PROPORCIONES Y PROCESO -CALCULO DE LA CANTIDAD DE SOSA A EMPLEAR (Titración). Los aceites usados pueden variar su composición ligeramente por ello es necesario determinar que cantidad vamos a emplear de sosa. Normalmente son necesarios 140 gr de sosa para hacer 40 l de biodiesel. TITRACIÓN Recipiente A- 1 g NaOH (Sosa caustica) + 1 litro de AGUA DESTILADA Recipiente B- 1 ml aceite usado +10 ml iso-propylalcohol (isopropanol) 1) Mezclar ambas soluciones a conciencia. Calentar incluso si es necesario. Cuidado si se calienta el contenido del recipiente B (alcohol). 2) Añadir 1ml de solución del recipiente A en el recipiente B. Mezclar bien y medir PH. 3) Habrá que repetir el paso 2 tantas veces como sea necesario hasta alcanzar un PH de 8,5. El nº de repeticiones del paso 2 hasta alcanzar ese PH determinará cuantos gramos adicionales al standard. Para aceite usado (3,5g/litro) habrá que añadir. Ejemplo: Si el paso 2 se repitió 2 veces, 3,5g + 2g = 5,5g.

PROPORCIONES Y PROCESO -PREPARADO DEL ACEITE Y EL PROCESADOR Filtrado de impurezas con malla o colador fino. Llenar el procesador de biodiesel con 40 l de aceite. Llenar el depósito auxiliar con los 8 litros de metóxido y cerrar las llaves de paso de este. Colocarlo en lugar elevado. Eliminar el agua que pueda contener el aceite usado mediante el calentamiento a 55-60ºC durante 30 minutos al menos. Esto se hace en el mismo procesador encendiendo la resistencia. Cerrar o abrir las válvulas necesarias para que el combustible recircule por el depósito y poner en marcha la bomba. Mantener una temperatura por encima de 54 ºC. Abrir la llave del depósito de metóxido y la del procesador para que este comience a entrar en el depósito. En unos 20-30 minutos se realizará la mezcla. Comprobar y cerrar ambas llaves. Dejar recirculando la bomba como mínimo 1,5 horas. Cerrar las llaves y dejar reposar durante 8-10 horas.

PROPORCIONES Y PROCESO -SEPARADO DE LOS COMPONENTES Una vez que la mezcla se ha decantado observaremos como hay en la parte inferior del decantador un líquido mas oscuro. Se trata de la glicerina que sacaremos por la llave inferior a un cubo. En la parte superior queda el biodiesel de color mas claro y menos denso. Deben salir mas o menos 8 litros de glicerina y 40 litros de biodiesel.

PROPORCIONES Y PROCESO -LAVADO DEL BIODIESEL CON AGUA. El biodiesel contiene pequeñas cantidades de glicerina y metanol que se eliminan con agua. El agua debe aportarse con un pulverizador en la parte superior o con un difusor en la parte inferior. Para un adecuado lavado es necesario aportar unos 160 litros de agua de forma lenta para que limpie el biodiesel. Repetir el lavado hasta que el agua salga completamente clara. Debemos ir retirando el agua de la parte inferior como hicimos con la glicerina de lo contrario el biodiesel rebosaría por arriba. Tras el último lavado calentar durante una hora y dejar que el biodiesel decante durante 8 horas más Retirar el agua del fondo si aun queda algo El secado del biodiesel es importante ya que la presencia de agua es perjudicial para el motor

PROPORCIONES Y PROCESO -LAVADO DEL BIODIESEL CON MAGNIDON. Otro proceso de lavado del biodiesel se puede realizar con un producto químico cuyo nombre comercial es magnidón. Se trata de un silicato de magnesio y aluminio en polvo muy fino La proporción es de 4 gr/litro de biodiesel. Se recircula la mezcla durante al menos una hora y se deja decantar el lodo resultante hasta que se saca por la válvula inferior. Este proceso es mas caro pero no gasta tanta agua ya que el Kg de Magnidón es de 10 €.

PROPORCIONES Y PROCESO -FILTRADO. Si hemos realizado los procesos explicados el biodiesel estará listo para ser utilizado, no obstante se recomienda el uso de filtros de 10 micras antes de repostar el biodiesel.

PARTES DEL PROCESADOR DE BIODIESEL Depósito cónico Resistencia Interruptores PARTES DEL PROCESADOR DE BIODIESEL Válvulas Bomba recirculación

PARTES DEL PROCESADOR DE BIODIESEL Depósito cónico EL DEPÓSITO Resistencia Interruptores Válvulas Bomba recirculación

PARTES DEL PROCESADOR DE BIODIESEL LA RESISTENCIA Resistencia Es una resistencia de inmersión de 1,2 kw conectada a un termostato regulable. Para procesadores mas Grandes se utilizarán otras de mayor potencia.

PARTES DEL PROCESADOR DE BIODIESEL Válvulas LAS VÁLVULAS En total lleva 7 válvulas de bola y metálicas. 5 son de una pulgada y permiten la recirculación de la mezcla a razón de un ciclo por minuto. Dos válvulas so para el metóxido y son de 3/8 de pulgada, también metálicas.

PARTES DEL PROCESADOR DE BIODIESEL Bomba LA BOMBA DE RECIRCULACIÓN Es una bomba especial para combustibles de 350 W y un caudal de 40 l/minuto..

PARTES DEL PROCESADOR DE BIODIESEL Interruptores INTERRUPTORES DE CORRIENTE El sistema lleva dos llaves uno para la resistencia y otro para la bomba.. TERMÓMETRO Similar a los que incorporan los hornos caseros. TUBOS Tubos transparentes resistentes a ácidos y alcoholes. Los del metóxido son más finos. DEPÓSITO DE METÓXIDO Es de plástico resistente a ácidos y alcoholes

SUMINISTROS DE PRODUCTOS Y COSTES Precio Kg/KW Cantidad consumida en 40 l de biodiesel Coste en 40 l de biodiesel Aceite usado 0 € 40 litros Metanol 0,9 € 8 litros 7,2 € Sosa 0,75 € 0,160 gr 0,12 € Electricidad 0,16 € 1,9 kw 0,30 € Agua 0,001 € 160 litros Mano de obra No valorado 1 h TOTAL COSTES DE PRODUCTOS CONSUMIBLES 7,78 € Con estas cifras el coste del litro de biodiesel sale a 0,195 €

COSTES DE LA MAQUINA HECHA POR NOSOSTROS Precio unit, Unidades Total Coste Depósito 50 l 190 € 1 Depósito metóxido 12 € Tubos 16 € Resistencia y termostato 47 € Termómetro horno 20 € Llaves de paso 1´ 8 5 40 € Llaves de paso 3/8´ 3,5 2 7 € T 1´ metalica 2,85 € Bomba panther 56 115 € Abrazaderas metálicas 0,8 € 6 4,8 € Codo de latón 1,5 € Adaptadores tubo metálicos 2,5 € 4 10 € TOTAL COSTE DE MATERIALES DE LA MAQUINA DE BIODIESEL 466,15 €

PRECIOS DE MAQUINAS Y OTROS PRODUCTOS EN LA CALLE Procesador de 40 l 1800 € Procesador de 200 l 4000 € Procesador de 1000 l 15000 € Caja de 30 filtros de 5 micras 440 € Magnidón sacos de 25 kg 200 € Geohábitat asesora para que estos costes puedan reducirse a más de la mitad

COSTES DE LA MAQUINA HECHA POR NOSOSTROS Se pueden reutilizar materiales de desecho de chatarrerías sobretodo para las válvulas, etc. El depósito se puede construir por algo mas de 50 € construyéndolo nosotros con fibra de vidrio y resina de poliéster. Podemos utilizar una bomba de agua tipo espa como la que tenemos. Aunque es menos duradera ya que puede sufrir desgastes extra por las sustancias químicas.

RESIDUOS GENERADOS Y USO La Glicerina Uso para hacer jabón. Como desencofrante de obras. Codigestión anaerobia de materia orgánica para obtener metano.

RESIDUOS GENERADOS Y USO La Glicerina Obtención de hidrógeno. Obtención de gas de síntesis. Aceleración del compostaje. Nitroglicerina. Conservante E 422 debe estar pura. Conservante de plantas ornamentales. Usada en fabricación de pinturas y barnices. Industria farmaceutica.

RESIDUOS GENERADOS Y USO El agua jabonosa Se producen un mínimo de 4 l de agua jabonosa por cada litro de biodiesel. Dependiendo de su concentración se puede emplear para: Tratamientos ecológicos contra plagas pulverizando en las hojas. Para tratar pulgones y cochinillas. Para hacer jabón. Para regar si se diluye convenientemente 10 partes de agua buena y una de agua jabonosa.

SEGURIDAD Los productos mas peligrosos son: El metanol es muy inflamable y desprende gases tóxicos, es irritante en la piel y mucosas. Debes protegerte con gafas, guantes y mascarilla al manipularlo La sosa caústica emite gases en contacto con la humedad ambiental. La manipulación de estos productos se debe hacer en lugar ventilado. Adecuadamente.

SEGURIDAD

SEGURIDAD

PRACTICAS Realización de metóxido Llenado y puesta en marcha de máquina de biodiesel con 40 l de aceite. Montaje de una máquina de biodiesel. Realización de depósito en poliester Estructura. Instalación de bomba y válvulas