Agora que case non falta nada para rematar os ensaios de caracterización das distintas probas, escapamos por momentos e imos facendo as medidas segundo podemos.
Hoxe, nun cuarto de hora libre que tiñamos, empregamos o HIDRÓMETRO para comprobar a densidade das probas 2, 3 e 4.
O hidrómetro é un utensilio moi preciso que temos para medir densidades de líquidos. Está baseado no principio de Arquímedes polo que un corpo flota nun fluído e queda en equilibrio cando a forza de gravidade que o atrae cara a baixo (peso) é compensada co empuxe que experimenta cara arriba ao somerxelo no fluído. O hidrómetro ten unha parte inferior chea de metal a modo de plomada que o mantén vertical no fluído e unha parte superior graduada nunha escala de densidade. Esta escala calíbrase con líquidos de densidade coñecida e así podemos asociar o que se afunde o hidrómetro á densidade do fluído no que se somerxe.
Experimentalmente chégannos uns 70mL de biodiesel para facer a proba. Metémolos nunha probeta e nela introducimos o hidrómetro, que flota o suficiente para marcar a densidade do biodiesel.
Tamén dicir que o hidrómetro empregado ten un rango de 800 a 900 g/mL, o cal é o apropiado para o noso composto.
Os resultados obtidos foron os seguintes:
Proba
Densidade
hidrómetro
2
0,878 g/mL
3
0,877 g/mL
4
0,880 g/mL
Valores que no caso das probas 2 e 4 confirman os resultados obtidos por outros métodos e no caso da proba 3 pon de manifesto que os obtidos en probeta ou pesando directamente un volume fixo eran moi raros...xa nos estrañaban valores de 0,8 ou 0,84...0,877 é máis axeitado. Repetiremos as medidas en probeta para ver que valor obtemos.
Aquí vos deixo unhas fotiños do aparello na medida de hoxe da proba 2
Hoxe xoves 27 de febreiro démoslle outra volta á densidade determinada onte. Pensamos que ao traballar con tan pouca cantidade eramos susceptibles de cometer bastante erro nas medidas. Por iso decidimos pesar un volume máis significativo de biodiesel.
Ocorréusenos traballar cun matraz aforado sen estrear (de 56,5 g de masa sen tapón). Pero para meter o biodiesel dentro unha vez posto sobre a balanza empregariamos unha pipeta de 10 mL para tomar datos de masa de 10 en 10 mL. Procuramos meter todo o biodiesel sen tocar a parte interior da boca do matraz que queda por riba do aforo para non perturbar as medidas. E obtivemos o seguinte:
Masa (g)
Volume (mL)
Densidade (g/mL)
8,7
10
0,870
17,3
20
0,865
25,9
30
0,863
34,6
40
0,865
43,2
50
0,864
51,8
60
0,863
60,4
70
0,863
69,1
80
0,864
77,7
90
0,863
86,4
100
0,864
Datos dunha precisión magnífica que se axustan perfectamente a unha recta na grafica masa-volume, cun coeficiente de correlación de ¡¡1!! e unha pendente (densidade) de 0,863 g/mL.
Pero o máis curioso xurdiu ao rematar as medidas. Coas 10 adicións con pipeta cabería supoñer que o volume fose 100 mL...pois non. Mirade como quedaba o aforo do matraz
¡faltáballe 1 ml exactamente para chegar ao aforo¡
Ou sexa, ou estaba mal aforado ou a pipeta estaba mal graduada. tendo en conta que o matraz era a estrear cabe supoñer que a pipeta puido sufrir por sucesivas dilatacións e contraccións pola temperatura algunha descalibración. De todos os xeitos ao final era 1 mL en 100 mL, é dicir só un 1%, algo asumible na nosa modesta investigación.
De todos os xeitos, completado o volume ata o aforo a masa medida foi de 143,5g, o cal da para o biodiesel un valor de 87g (despois de restarlle os 56,5g do matraz baleiro). En definitiva unha densidade de 0,870 g/mL, valor similar ao ofrecidos polos ensaios de onte e hoxe.
A conclusión das probas realizadas é que a densidade sitúase arredor de 0,87 g/mL, o cal concorda perfectamente co estipulado nas normas de calidade ASTM D6751 americanas, por exemplo ou as UNE EN 14214 europea e española, que marcan un rango permitido de 0,860 a 0,900 g/mL a 15ºC.
Antes de irnos de vacacións de antroido botámoslle unha ollada ás probas de reacción de onte.
A feita con skipp da lavadora non ofrece evidentemente bo aspecto pero resulta esperanzador que haxa unha capa superior máis clariña (aínda que moi reducida)...¿será biodiesel? sería sorprendente que se produxera algo nas condicións en que foi posta a proba...
Desde logo nada que ver coa proba co aceite lavado...a glicerina escura debaixo e unha separación de fase supernítida:
E a proba con máis metanol do habitual tampouco ten moi mal aspecto
E polo de agora nada máis. Mañá analizaremos as probas de vídeo para medir a viscosidade polo método de Stokes e despois do antroido entraremos na recta final da investigación.
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)
