SUBSKRYBUJ KANAŁ RSS

Biodiesel – trzy sposoby na wyznaczenie gęstości

Utworzone przez admin dnia 20 maja 2014

Gęstość jest jedną z niewielu wielkości jakie możemy zbadać dla biodiesla w warunkach domowych. Dzisiaj pokażę Wam trzy proste sposoby, które umożliwiają nam jej szybkie wyznaczenie.

  1. Za pomocą wagi

Pomiar polega na zważeniu znanej objętości biodiesla, a gęstość oblicza się ze znanego wzoru d = m/V. Użyta waga powinna mieć dokładność odczytu przynajmniej do 0,01g . Polecam wagi WTB200 lub WTB2000 firmy Radwag. Są to profesjonalne wagi dostępne w przyzwoitej cenie.

  1. Przy pomocy U – rurki.

Do u – rurki wypełnionej częściowo wodą dolewamy biodiesla tak by można było dokładnie określić wysokości h1 i h2. Gęstość biodiesla obliczamy ze wzoru:

dbiodiesla = h2 · dwody / h1

  1. Przy pomocy areometru.

Bardzo szybki pomiar i dość dokładny. Wystarczy zanurzyć areometr w naczyniu z biodieslem i odczytać gęstość ze skali

Reaktor do biodiesla

Utworzone przez admin dnia 12 kwietnia 2014

Proces transestryfikacji jest stosunkowo prosty i jeśli nie wytwarzamy biodiesla regularnie w większych ilościach nie potrzebujemy do tego specjalnego sprzętu. Możemy więc trzymać się powiedzenia by „ nie wyciągać armaty do ptaka” i cały proces przeprowadzić np. w większym słoiku.

Ale jeśli dysponujemy sporymi ilościami taniego oleju pożytecznie by było, gdybyśmy posiadali specjalne urządzenie do produkcji biodiesla tzw. „reaktor”.

Pozwoliłby nam przeprowadzić proces w odpowiednich warunkach i znacznie ułatwiłby całą robotę.

Urządzenia takie dostępne są po różnych cenach np. na Allegro. Moim zdaniem, konstrukcyjnie mają „przerost formy nad treścią” stąd ich nie za niska cena. W pełni użyteczne urządzenie można bez problemów skonstruować w domu a jego koszt powinien się zamknąć w 1tys. zł. Urządzenie powinno zapewniać właściwe warunki procesu dlatego powinno posiadać:

  • zbiornik reakcyjny z lejkowatym dnem – ułatwi to oddzielenie gliceryny od estrów (powinien być odporny na biodiesel, wodorotlenek i temperaturę, najprościej będzie go zrobić z blachy nierdzewnej)
  • mieszadło
  • zawór umożliwiający spuszczenie gliceryny i biodiesla
  • termoregulator – zapewni stałą temperaturę procesu
  • pompę obiegowa np. c.o.  – zapewni obieg wody grzewczej
  • grzałkę
  • ok. 3m gumowego węża

 

Biodiesel z garażu… czyli jak zrobić własne paliwo do silników Diesla

Utworzone przez admin dnia 1 marca 2013

Produkcja biopaliwa z różnego rodzaju tłuszczy jest procesem bardzo prostym i możliwym do wykonania w warunkach domowych. Nie trzeba przy tym posiadać jakiegoś specjalistycznego sprzętu i wyrafinowanej wiedzy. Więc jeśli chcesz obniżyć koszty podróży swoim samochodem czy napędzać biopaliwem ciągniki rolnicze, wystarczy, że przerobisz posiadany olej roślinny (lub tłuszcz zwierzęcy) na biodiesel stosując się do instrukcji podanej w tym artykule.

Biopaliwo będziemy produkować metodą zasadowej transestryfikacji. W tej metodzie olej roślinny (niech to będzie w naszym przypadku łatwo dostępny olej rzepakowy) ulegnie przemianie w estry metylowe kwasów tłuszczowych, które mają podobne właściwości do oleju napędowego i mogą
z powodzeniem służyć jako paliwo do silników z zapłonem samoczynnym (diesla).

Do wyprodukowania 1 litra biopaliwa potrzebujemy:

  • rafinowany olej roślinny ( np. rzepakowy) – 1 l
  • alkohol metylowy – 200 ml
  • wodorotlenek sodu lub potasu – 10 g

Jeżeli mamy już przygotowane wszystkie składniki następnym krokiem jest sporządzenie tzw. “mieszanki katalitycznej”. W praktyce oznacza to tyle, że musimy rozpuścić wodorotlenek sodu, który służy nam jako katalizator, w przygotowanym alkoholu metylowym. Następnie, olej rzepakowy podgrzewamy do temperatury ok. 60ºC.

Kolejny krok to przelanie mieszanki katalitycznej do oleju. W tym momencie zachodzi już reakcja transestryfikacji, ale ponieważ mieszanka katalityczna nie rozpuszcza się w oleju reakcja zachodzi tylko na ”styku” pomiędzy mieszanką i olejem. Aby przyspieszyć reakcję musimy intensywnie mieszać składniki przez ok. 1 godz. Po tym czasie reakcja jest praktycznie zakończona i w efekcie otrzymujemy nasze biopaliwo.

Niestety, to nie jest jeszcze koniec całego procesu, ponieważ obok biopaliwa produktem transestryfikacji jest także gliceryna, która oddzieli się samoczynnie od biopaliwa pod wpływem grawitacji. Dlatego bezpośrednio po zakończeniu mieszania musimy pozostawić na ok. 24 godz. mieszankę do odstania. Gdy cała gliceryna opadnie na dno naczynia zlewamy biopaliwo do innego pojemnika. Należy je jeszcze przepłukać wodą, przynajmniej trzykrotnie aby pozbyć się zanieczyszczeń występujących w oleju jak i tworzących sie w czasie transestryfikacji a pozostałe w biopaliwie niewielkie ilości wody można usunąć przez ogrzewanie.

W ten sposób uzyskaliśmy w pełni użyteczne paliwo, które z powodzeniem może zastępować olej napędowy w napędzaniu pojazdów z silnikiem Diesla.

Zwróć jednak uwagę, że do produkcji biopaliwa użyliśmy oleju rafinowanego, co bez wątpienia ułatwia cały proces, lecz jest ekonomicznie nieopłacalne. Przecież chciałbyś na biopaliwie zaoszczędzić… Dlatego potraktuj ten wpis jako doświadczenie pokazowe, mające na celu przybliżyć Ci sposób w jaki prowadzi się transestryfikację, a w następnych wpisach zajmiemy się produkcją biopaliwa z gorszych jakościowo tłuszczy.

O transestryfikacji

Utworzone przez admin dnia 25 lutego 2013

Transestryfikacja jak sama nazwa wskazuje oznacza przeestryfikowanie, czyli zamianę jednych estrów w inne. W  reakcji tej tłuszcze które są estrami glicerolu i wyższych kwasów tłuszczowych łączą się z alkoholem (zwykle metanolem) dając jako produkty estry alkilowe kwasów tłuszczowych i wolny glicerol. Ogólne równanie tej reakcji jest następujące:

Ze stechiometrii tej reakcji wynika że do otrzymania 3 moli estrów metylowych potrzeba zużyć 1 mol tłuszczu i 3 mole metanolu. Stosunek molowy metanolu do tłuszczu wynosi więc 3 : 1. Należy jednak zwrócić uwagę, że reakcja ta jest odwracalna o czym informuje nas podwójna strzałka w równaniu reakcji. Oznacza to że w miarę jak będzie przybywać produktów, zaczną one ze sobą reagować tworząc z powrotem substraty. Gdy szybkości obu procesów się wyrównają ustali się pewien stan równowagi, w którym ilości reagentów nie będą się zmieniać w czasie, co da złudne wrażenie że reakcja stanęła.

Wydajność reakcji w tych warunkach jest zbyt mała i konieczne jest przesunięcie stanu równowagi w kierunku powstawania produktów. Można to zrobić na przykład zwiększając ilość metanolu, co zgodnie z regułą przekory spowoduje przesunięcie stanu równowagi w prawą stronę. Badania wykazały, że optymalny stosunek molowy metanolu do tłuszczu wynosi 6 : 1, co oznacza, że musimy użyć dwa razy więcej metanolu niż wynikałoby to z zapisu reakcji.
Transestryfikację katalizuje bardzo wiele związków, jednak w domowej produkcji na niewielką skalę praktyczne znaczenie mają tylko wodorotlenek sodu i potasu. Użycie tych substancji jako katalizatorów wyznacza pewne normy jakościowe surowcom których używamy do produkcji. Mianowicie tłuszcz powinien charakteryzować się jak najmniejszą zawartością wody i wolnych kwasów tłuszczowych. Reagują one bowiem z wodorotlenkiem tworząc mydła wg równania:

Obniżają w ten sposób ilość katalizatora a powstające mydła utrudniają oddzielanie się gliceryny od fazy estrowej. Woda natomiast może reagować z tłuszczem powodując jego hydrolizę , co zwiększa ilość wolnych kwasów tłuszczowych.

Poza tym woda hamuje bezpośrednio proces transestryfikacji co ma swoje podłoże w mechaniźmie tej reakcji. Nie zachodzi ona w rzeczywistości jednoetapowo jak przedstawia rys.1 ale składa się z trzech etapów. Z tych względów także użyty alkohol powinien być bezwodny. Stężenie katalizatora nie może być zbyt małe z uwagi, że wodorotlenek może reagować z wolnymi kwasami tłuszczowymi, tworząc mydło jak również zbyt duże co mogłoby prowadzić do saponifikacji (zmydlania) tłuszczu. Z reguły powinno się ono zawierać w przedziale 0.5 – 2% w stosunku do masy tłuszczu.

Metanol wykazuje niewielką rozpuszczalność w tłuszczach, dlatego po wymieszaniu reagentów otrzymujemy układ dwufazowy: metanol z katalizatorem – tłuszcz. W takiej sytuacji reakcja zachodzi tylko na granicy pomiędzy dwoma fazami a jej szybkość uwarunkowana jest dyfuzją reagentów do tej granicy. Dlatego aby zwiększyć szybkość reakcji i skrócić jej czas konieczne jest intensywne mieszanie składników, dzięki któremu powierzchnia pomiędzy dwoma fazami zwiększa się wskutek powstawania emulsji.. Po zakończeniu reakcji nasz pierwotny dwufazowy układ metanol tłuszcz zmienia się inny układ, także dwufazowy: estry metylowe – gliceryna. Fazy te rozdzielają się samoczynnie na skutek sił grawitacji; gliceryna opada na dno naczynia reakcyjnego natomiast faza estrowa tworzy się na górze.

Na szybkość transestryfikacji bardzo duży wpływ ma również temperatura. Podwyższenie temperatury obniża lepkość składników dzięki czemu zwiększa się szybkość procesu i skraca czas jego trwania. Temperatura reagentów nie powinna być wyższa od temperatury wrzenia użytego alkoholu z uwagi na silne parowanie. Wiele prac wskazuje że w przypadku metanolizy optymalna temperatura procesu wynosi 60°C. Pozostaje to w zgodzie z ogólną zasadą, że transestryfikację powinno się prowadzić w temperaturze zbliżonej do temperatury wrzenia użytego alkoholu.

Na podstawie powyższych informacji możemy zestawić standardowe warunki prowadzenia transestryfikacji w poniższej tabelce:

Tłuszcz FFA (wolne kwasy tłuszczowe) < 2.5%
Alkohol Zwykle metanol (musi być bezwodny)
Stosunek molowy alk/tł 6:1 (ok 240 g metanolu na 1l oleju)
Katalizator NaOH lub KOH, 1% masy tłuszczu
Temperatura ok. 60°C
Mieszanie ok 600 obr/min
Czas reakcji ok. 1godz.

Ogólne informacje o biopaliwie

Utworzone przez admin dnia 22 lutego 2013

Terminem „biopaliwo” określa się wszystkie rodzaje paliw pochodzące ze żródeł odnawialnych. Mogą to być paliwa stałe np. brykiet, ciekłe np. biodiesel, oraz gazowe np. biogaz. W powszechnej opini większość osób mówiąc o „biopaliwie” ma na myśli „biodiesel” tj. paliwo wytwarzane z różnego rodzaju tłuszczy poprzez ich transestryfikację. Aby uniknąć nieścisłości we wszystkich artykułach dotyczących tego paliwa będziemy używać terminu „biodiesel”.

Pod względem chemicznym biodiesel jest estrem metylowym wyższych kwasów tłuszczowych. Na skalę przemysłową produkuje się go z różnych surowców tłuszczowych poprzez proces transestryfikacji. W procesie tym używa się różnych katalizatorów tj. substancji które przyśpieszają ten proces same jednak nie ulegając zużyciu (w rzeczywistości mogą ulegać zużyciu wskutek na przykład ich reakcji z zanieczyszczeniami) . Na niewielką skalę np. w gospodarstwie rolnym biodiesel otrzymuje się przeprowadzając tzw. transestryfikację katalizowaną zasadami np. wodorotlenkiem sodu lub potasu. W dużym uproszczeniu proces ten polega reakcji tłuszczu z alkoholem (najczęściej jest to metanol) w którym jest rozpuszczony katalizator, czyli np. wodorotlenek sodu. Produktami reakcji są estry metylowe kwasów tłuszczowych i gliceryna.

Otrzymane w ten sposób paliwo znacząco różni się od wyjściowego surowca i jest zbliżone swoimi właściwościami do oleju napędowego. Ponadto wykazuje wiele zalet w stosunku do ON niemniej jednak ma też swoje wady. Do zalet biodiesla z pewnością możemy zaliczyć pochodzenie z odnawialnych żródeł oraz biodegradowalność. Paliwo to jest wolne od siarki, nietoksyczne i przyjazne środowisku, posiada też lepsze właściwości smarne niż olej napędowy. Głównymi wadami biodiesla są niższa wartość energetyczna i ograniczone zastosowanie w niskich temperaturach. Nie powinno to jednak nas zniechęcać do jego stosowania ponieważ zyski z niego wynikające w jego zastosowaniu np. w gospodarstwie rolnym są znaczące.