logo sustentas

logo sustentas

viernes, 28 de febrero de 2014

BIODIESEL: REMATANDO AS PROBAS DE REACCIÓN E METÉNDONOS A CARACTERIZAR O PRODUCTO

Hoxe mércores 26 volvemos ao laboratorio, desta volta só con Carlos, David e Silvia. Urxía ir rematando as probas de reacción e ir empezando a ver como nos saían as determinacións das características máis salientables do biodiesel: a densidade e a viscosidade.
O día de hoxe serviu para extraer algunha que outra conclusión.
O primeiro que nos propuxemos foi levar a cabo a valoración ácido-base do aceite de partida tal como se describe na bibliografía. Agora xa tiñamos isopropanol co cal estabamos en condicións de determinar a cantidade de ácidos graxos libres (AGL) que contiña o noso aceite.
Fixéronse 6 valoracións. As 3 primeiras sobre o aceite filtrado en quente que se empregou na maioría das probas anteriores e as 3 últimas sobre es mesmo aceite pero lavado con auga quente para extraerlle os AGL.
Os resultados foron os seguintes:

Mostra
mL de sosa gastados
1ª proba
mL de sosa gastados
2ª proba
mL de sosa gastados
3ª proba
mL de sosa gastados
media
Aceite usado filtrado
1,4
1,2
1,2
1,3
Aceite usado lavado
1
1,1
1,1
1,1

Empregamos a bureta tal como amosan as imaxes:



Efectivamente o aceite lavado contén menos AGL xa que precisa menos sosa na valoración. Non é unha cantidade moi elevada. Estas cantidades implican que a mellor proporción de sosa na reacción sexa de 1,1 +3,5 = 4,6g por cada litro. Como as nosas probas son de 250 mL, será necesario engadir preto de 1,2g.
Estes valores tamén explican por qué as probas anteriores saíron mellor con 1,5g. Empregar 1g resultaba insuficiente para neutralizar todos os AGL do aceite e seguramente fixo que non se completara a reacción ao consumirse a sosa na neutralización destes. Empregar 2 g puido ser excesivo e provocou moita turbidez por formación de xabóns...
1,2g, en teoría, é a cantidade a empregar.

Unha medida directa co pH metro sobre disolución de aceite en isopropanol confirmou estes resultados. O aceite só filtrado en quente deu un pH = 5,74. 


O lavado arroxou un valor de pH=6,04. Os dous son ácidos (hai AGL) pero o lavado é algo máis débil
Esta etapa é unha das máis importantes porque condiciona o resto do proceso.
Saber a acidez do aceite de partida é moi importante traballando con aceite usado porque este estivo sometido a condicións extremas de temperatura, estivo en contacto con multitude de alimentos...e todo iso provocou a liberación de bastantes ácidos que poden conlevar problemas ao reaccionar coa sosa máis rápido que os ésteres.
Vistos estes resultados puxemos a reaccionar o aceite usado con:
  • Lipasa en metanol. A idea disto era reproducir unha referencia bibliográfica que empregou deterxente de lavadora que supostamentamente contán lipasa (un enzima que rompe as graxas). Non depositamos moitas esperanzas nela... Coa sonda comprobouse que a temperatura nos baixaba de 60ºC, situándose preto do punto de ebulición do metanol.
O aspecto foi o seguinte

Deixámola 45 minutos reaccionando e despois pasamos o contido do matraz a un funil de decantación. Pero nin vemos separación de fases. Hai restos de deterxente no matraz

  • NaOH en máis metanol que o empregado ata o de agora. Xa que noutra referencia bibliográfica comproban que una relación molar 1:8 é preferible á 1:5 ou 1:6 empregada nas nosas anteriores probas. Así que en vez de 50 mL de metanol, empregamos 80 mL sobre 250 mL de aceite e usando 1 gramo de sosa como catalizador. Fixémolo a temperatura ambiente. Nada máis mesturar o metóxido co aceite apreciouse a separación de fases
Deixámola 45 minutos axitando a temperatura ambiente, o cal comprobamos continuamente cun termómetro acoplado ao tapón do matraz (estivo entre 25 e 30ºC todo o tempo)


  • A última proba pretendía reproducir as mellores condicións atopadas pero axustando a cantidade de sosa pois íase facer sobre o aceite lavado. Depositáronse 250 mL deste no matraz pero como non tiña un aspecto cristalino claro qeuntámolo 1 minuto no microondas e entón si que se tornou transparente. Sobre el depositouse o metanol (50 mL) cos 1,2 g de sosa que nos due a valoración. Levouse a reacción a uns 60ºC durante 45 minutos, tralo cal se detivo e deixou repousar nun funil de decantación. A separación de fases foi evidente e clara. A glicerina, de aspecto escuro, ocupou a parte inferior.




Un dos problemas que se dan nesta reacción é a dificultade que existe para disolver a sosa no metanol. Sempre rematamos por quentar un pouco o medio para acelerar o proceso pero nunca se tarda menos de un cuarto de hora. Aquí temos un pequeno video onde se pode comprobar as correntes que se forman no metanol do matraz a medida que se vai disolvendo a sosa.



E aquí temos as tres probas despois de rematar


Por outra banda Carlos, Silvia e David empezaron as primeiras determinacións de densidade e viscosidade de Biodiesel.
Hoxe traballaron co da proba Nº 6, de aspecto moi cristalino.
Empregaron 2 métodos:

  • Método A
Botaron biodiesel gota a gota sobre unha probeta de 10mL (que medía de 0,2 en 0,2 mL) colocada sobre balanza (que apreciaba ata a décima de gramo) e obtiveron estes resultados:
Masa (g)
Volume (mL)
Densidade (g/mL)
0,8
1
0,8
1,7
2
0,85
3,8
4,2
0,90
6,1
7
0,87
8,7
10
0,87
Este método implica pouca precisión porque coa probeta é complicado medir os volumes, sobre todo cando os volumes son moi pequenos. Ademais, neste caso a balanza apenas detecta os cambios de masa e leva aparellado moito erro, por iso o primeiro dato podemos catalogalo de anómalo e eliminalo. Con outros catro datos obtemos un valor medio para a densidade de 0,87 g/mL á temperatura de traballo que era duns 23ºC.



  • Método B
Substituíuse a probeta por un elemento de medida máis preciso como é unha pipeta de 5 mL. Neste caso íase anotando a masa do biodiesel que se ía baleirando desde unha pipeta. Obtivéronse os seguintes resultados

Masa (g)
Volume (mL)
Densidade (g/mL)
1,3
1,6
0,81
2,2
2,5
0,88
3,5
3,9
0,90
5,6
6,3
0,89
7,1
8
0,89
De novo volvemos a desprezar o dato inicial porque a valores tan baixos, esta balanza non ofrece resultados moi precisos. Con outros 4 datos danos unha densidade de 0,89 g/mL.



Estes resultados están dentro dos valores establecidos polos organismos internacionais para o biodiesel (entre 0,86 e 0,9 g/mL a 15ºC)


No hay comentarios:

Publicar un comentario