logo sustentas

logo sustentas

miércoles, 12 de febrero de 2014

SINTETIZANDO BIODIESEL (fundamento químico e reportaxe fotográfica)

A continuación a explicación máis científica do que pasou o luns na síntese do biodiesel, e as fotos correspondentes.
Chegou o momento clave deste proceso: a síntese que nos permitirá obter biodiesel a partir o aceite.
A reacción química que intentaremos reproducir é bastante simple. Consiste nunha transesterificación, xa que poñemos en contacto un alcohol con un ester co obxectivo e intercambiar neste a parte alcohólica; é dicir formar un ester a partir doutro (de aí o de transesterificación).
No noso caso queremos que o glicerol que forma parte da estructura molecular do aceite reaccione co metanol nun medio básico para dar glicerol e formar o biodiesel, que non é máis que un ester de metanol e ácidos graxos 
A reacción:

Pódese ver que a estequiometría da reacción indícanos que por cada molécula de aceite que reacciona precísanse 3 de metanol para liberar 1 molécula de glicerol e 3 de biodiesel (ester metílico).
Nun cálculo simple por masa, se poñemos a reaccionar 1 litro de aceite estaremos poñendo a reaccionar 1 mol de aceite (porque o PM é moi elevado, preto de 900 e a densidade tamén anda preto dos 900g/L). Polo tanto produciríanse 1 mol de glicerol (tamén chamada glicerina en ocasións) e 3 de biodiesel, que en masa supón uns 92 gramos de glicerina e uns 900 de biodiesel. En definitiva, se a reacción sae ben obtense unha cantidade similar á cantidade de aceite empregado.
Nas probas que decidimos facer traballaremos con menos cantidade porque non temos recipientes de gran capacidade para tantas persoas e ademáis polo de agora non se persegue unha síntese a gran escala senón probar diferentes condicións de reacción a ver que pasaba. En concreto propuxéronse as seguintes para comprobar estes factores:
·        PP puro ou aceite de cociña usado (probas 1 e 4)
·      Temperatura de reacción (probas 2 e 3 con aceite sen secar e 5 e 6 con aceite secado)
·        Proporción da catalizador (probas 4, 6 e 7)
·        Secado normal ou por microondas (probas 5 e 8).

·        Axitación manual ou magnética (proba 5 e 6)

O cal se traduce neste cadro resumo:

Proba
PP
(250mL)
Condicións PP
MeOH
NaOH (g)
Tª (ºC)
Tempo reacción
1
Aceite oliva
Comercial
50 mL
1
Amb.
45min reaccionando e axitando+1 día repouso
2
Ac. usado
Filtrado
50 mL
2
Amb.
45min reaccionando e axitando+1 día repouso
3
Ac. usado
Filtrado
50 mL
2
45ºC
45min reaccionando e axitando+1 día repouso
4
Ac. usado
Filtrado e secado
50 mL
1
Amb.
45min reaccionando e axitando+1 día repouso
5
Ac. usado
Filtrado e secado
50 mL
1,5
45ºC
45min reaccionando e axitando+1 día repouso
6
Ac. usado
Filtrado e secado
50 mL
1,5
66ºC
45min reaccionando e axitando MAGNÉTICAMENTE+1 día repouso
7
Ac. usado
Filtrado e secado
50 mL
2
Amb.
45min reaccionando e axitando+1 día repouso
8
Ac usado
Filtrado e secado NO MICROONDAS
50 mL
1,5
45ºC
45min reaccionando e axitando+1 día repouso

Nel respectouse a proporción entre aceite e metanol (5:1) que parece ser a mellor para levar a cabo a reacción. O exceso de metanol é bo para desprazar os equilibrios da reacción cara a formación de productos.
A proba Nº 1 fíxoa Carlos, a Nº2 David, a Nº3 Antón, a Nº4 Nazaret, a Nº5 Bieito, a Nº6 Marta, a Nº7 Adrián e a Nº8 Nerea.

Pois mans á obra:
Para recibir aos alumnos da 3ºsesión deixamos preparado o material que tiñamos previsto usar


 Carlos empeza medindo os 50mL de metanol na probeta


 E despois introdúceos no Erlenmeyer co hidróxido sódico

Marta preparando o seu metóxido coas pertinentes gafas de seguridade postas. Advertimos que a mestura pode quentarse e as gotas que poderían desprenderse dela son potencialmente perigosas.


Xa comprobaron co simple contacto coa man que a o Erlenmeyer quecía, pero non moito. Efectivamente a temperatura subía ata uns 30ºC. O que si comprobaron foi o dificil que resulta a mestura. O hidróxido sódico disólvese mal en metanol e houbo que recurrir ao quecemento suave para conseguir o obxectivo nuns 15 minutos.


Seguimos por outro lado co aceite usado, o outro reactivo do proceso que nos ocupa. Aquí Antón e Nazaret empregando a probeta.


 E agora metendo o aceite no Erlenmeyer que será o medio de reacción neste caso


Chegou o momento de iniciar a reacción: botaron rapidamente a mestura de sosa e metanol (co metóxido sódico no seu interior) sobre o aceite, taparon e puxéronse a axitar a man (todos menos Marta que tiña a proba co axitador magnético). Volta para aquí, volta para alá...unha e outra vez durante uns 40 minutos, tempo no que demos por concluída a reacción.
Bieito foi dos que tiveron que empregar o baño termostatizado caseiro para asegurar unha temperatura maior no seu medio de reacción. A semana pasada comprobamos que nunha botella de plástico fino a calor transferíase moi ben e os 45ºC no interior do aceite acadábanse sen problema. Non obstante, cos Erlenmeyers non se superaron os 39ºC. Aínda así consideramos suficiente o valor. 



Marta deixou axitando magnéticamente a súa proba, pero a placa estaba quente e xa axustamos a temperatura a 66ºC, a pesar de que, en principio, non era esa a nosa intención


Mentras puidemos comprobar que a sosa é higroscópica. Unha lentella colocada nun vidro de reloxo un cuarto de hora ofrece este aspecto humedecido totalmente

E chegaron as cinco da tarde, demos por concluídas as probas, puxémolas todas xuntiñas...e a esperar ata o día seguinte a ver que aspecto tiñan...aínda que non facía falta esperar para comprobar que había medios de reacción limpos e outras bastante turbios. Pero para o día de hoxe, xa cumpríramos dabondo. Mañá será outro día.


No hay comentarios:

Publicar un comentario