biodièsel domèstic: qualitat assegurada? · biodièsel domèstic: qualitat assegurada? els...

Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada?

Pseudònim : Koala

2

1 INTRODUCCIÓ...................................................................................................... 4

2 ELS BIOCOMBUSTIBLES ................................................................................... 7

2.1 Què entenem per biocombustible? ................................................................................7

2.2 Controvèrsies ................................................................................................................8

3 EL BIODIÈSEL..................................................................................................... 12

3.1 Què és el biodièsel? .................................................................................................... 12

3.2 Mode d’utilització del biodièsel ................................................................................. 13

3.3 Paràmetres de qualitat del biodièsel ............................................................................ 14

4 SÍNTESI DEL BIODIÈSEL ................................................................................. 15

4.1 Els reactius ................................................................................................................. 15

4.1.1 Els triglicèrids ..................................................................................................... 16

4.1.2 L'alcohol ............................................................................................................. 18

4.2 El catalitzador ............................................................................................................. 19

4.3 Procés de transesterificació ........................................................................................ 20

4.3.1 Definició ............................................................................................................. 20

4.3.2 Esquema simplificat de la reacció ....................................................................... 21

4.3.3 Mecanisme o cinètica de la reacció..................................................................... 21

4.3.4 Estequiometria de la reacció ............................................................................... 22

4.4 Paràmetres que afecten a la transesterificació ............................................................. 24

4.4.1 Qualitat dels reactius .......................................................................................... 24

4.4.2 Relació molar alcohol-oli ................................................................................... 25

4.4.3 Temperatura de la reacció ................................................................................... 25

4.4.4 Velocitat d’agitació............................................................................................. 26

4.4.5 Àcids grassos lliures ........................................................................................... 26

4.5 Proves de qualitat ....................................................................................................... 26

4.5.1 Densitat............................................................................................................... 27

4.5.2 Viscositat ............................................................................................................ 27

4.5.3 Acidesa (pH)....................................................................................................... 28

4.6 Altres productes de reacció: La glicerina .................................................................... 28

5 MÈTODE EXPERIMENTAL ............................................................................. 31

5.1 Seguiment del procés experimental ............................................................................ 32

ÍNDEX

3

5.1.1 Primera prova (oli net) ........................................................................................ 32

5.1.2 Segona prova (oli net) ......................................................................................... 34

5.1.3 Tercera prova (oli reciclat) ................................................................................. 35

6 ANÀLISI DELS RESULTAT .............................................................................. 39

6.1 Anàlisi comparatiu de les proves amb oli net ............................................................. 39

6.2 Anàlisi comparatiu de la prova amb oli reciclat .......................................................... 42

7 CONCLUSIONS.................................................................................................... 44

8 FONTS D’INFORMACIÓ ................................................................................... 46

Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Introducció

4

1 INTRODUCCIÓ

A l’actualitat una de les principals preocupacions dels experts i els governs és

l’exhauriment de combustible per a la producció d’energia. Un dels recursos energètics

principals és el petroli que, a més de trobar-se en quantitats limitades, contamina el

nostre planeta i pot afectar a la nostre salut. Donats els inconvenients que suposen les

fonts d’energia no renovables, una de les alternatives més atractives a ulls dels

consumidors és el biodièsel, aquell combustible ecològic del que tots hem sentit parlar.

Però, és realment la solució definitiva als problemes energètics o es tracta d’un simple

combustible més? És realment ecològic? Aquestes són algunes de les preguntes que

volem respondre amb l’elaboració d’aquest treball.

En primer lloc, hem escollit aquest tema perquè es tracta d'un tema actual del qual

podem obtenir molta informació ja que és un àmbit que està en constant

desenvolupament com és la producció de combustible. El biodièsel ha guanyat

rellevància sobretot en el sector industrial ja que el fet que pugui ser creat a partir d'oli

reciclat fa que sigui convenient tant pel consumidor com per a l’empresa. Així, aquest

treball ens servirà per explorar el reciclatge d’aquest producte juntament amb la

reutilització i l’aprofitament de recursos.

A més a més, la producció de combustible així com l’ús d’oli com a matèria primera ,

estan directament relacionats amb el medi ambient. La producció i els residus obtinguts

a partir del procés d’obtenció de combustibles poden resultar altament contaminants.

En conseqüència, l’aprofitament de l’oli usat per fer biodièsel constitueix una

alternativa al seu rebuig que pot provocar problemes de contaminació.

D'altra banda, el que nosaltres esperem d'aquest treball és poder seguir el procés

d'elaboració del biodièsel des del principi fins al final, adquirint així una sèrie de


5

conceptes bàsics i una primera experiència al laboratori tractant amb diferents productes

químics. Una motivació afegida és també el fet de poder treballar de forma autònoma al

laboratori per dur a terme la part pràctica, posant a prova la nostra capacitat de recerca i

resolució de problemes reals de manera que puguem assolir millor els continguts i

desenvolupar una habilitat de pensament estratègic. A més, hem fet ús d'una llibreta on

fèiem un seguiment de totes les pràctiques realitzades al laboratori. També és important

tenir en compte que hem gaudit del laboratori de l’ institut i el material proporcionat pel

correcte desenvolupament de l'experimentació en el nostre treball. El fet de ser

conscients del procés que seguiríem i el poder prendre decisions pròpies envers la

creació de biodièsel ens va convèncer finalment a tirar endavant aquest projecte.

El treball consta d'una part teòrica en la que es parla del biodièsel com a combustible i

de la reacció química que s’utilitza per a la seva obtenció. A la part pràctica, expliquem

la nostra experiència al laboratori, els diferents experiments que hem dut a terme per

poder desenvolupar la nostra hipòtesi, la metodologia utilitzada i s’exposen taules

comparatives amb els nostres resultats. Finalment, s’exposa un anàlisi d’aquests i una

conclusió on apareix la nostra valoració final pel que fa al conjunt de l’activitat.

La hipòtesi que ens plantegem en aquest treball de recerca és, d’una banda, determinar

si seria còmode o senzill generar biodièsel a nivell domèstic en una instal·lació comú a

cada llar, com seria la cuina, o si per contra és un procés únicament realitzable a plantes

especialitzades. Ens centrarem principalment en el que seria la logística, és a dir, des de

les tècniques i recursos utilitzats al laboratori fins al producte final. Pel que fa al

biodièsel en si, i en base a la informació obtinguda a través de diverses fonts d’accés a

públic no especialitzat, l’objectiu serà poder realitzar un treball experimental al

laboratori amb els materials dels que disposem per obtenir biodièsel a partir d’oli net i


6

oli reciclat. Per últim, es compararan els resultats obtinguts entre ells i amb valors ja

establerts per determinar la qualitat del biodièsel.

En un principi nosaltres desconeixíem si seria un procés amb molts entrebancs o si els

resultats concordarien amb els paràmetres de qualitat, ja que era la nostra primera

experiència en aquest camp. Per tant, en un principi i com a tesi inicial, esperàvem uns

resultats que, tot i amb marge d’error, es corresponguessin amb els valors tabulats i que

tot el procés no resultés excessivament complex.

Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Els biocombustibles

7

2 ELS BIOCOMBUSTIBLES

2.1 Què entenem per biocombustible?

Biocombustible és un terme que fem servir per a referir-nos a qualsevol tipus de

combustible, és a dir, qualsevol material capaç de combustió, que derivi de la biomassa

[1]. La biomassa és el conjunt de tota matèria orgànica d’origen vegetal o animal,

incloent els materials que provenen de la transformació natural o artificial. L’energia

que podem obtenir de la biomassa prové de la llum solar i es aprofitada per vegetals i

animals. A més, aquesta energia acumulada pot ser alliberada sotmetent-la a processos

d’alliberament energètic.

Donat que el diòxid de carboni que es produeix en la combustió de biomassa i passa a

l’atmosfera es aprofitat per les plantes per fer la fotosíntesi, l’impacte mediambiental

que genera és molt poc significatiu. Sent d’aquesta manera, els biocarburants reduirien

considerablement l’emissió i contaminació de CO₂ a l’atmosfera terrestre ja que la seva

matèria prima vegetal absorbiria el diòxid de carboni a mesura que creix i alliberaria

gairebé la mateixa quantitat de CO₂ que un altre combustible convencional en la seva

combustió, generant un cicle tancat. Aquest fet situaria els biocombustibles, en principi,

com una font d’energia que contribueix a la millora i conservació del medi [2].

Des de mitjans del segle XX amb el creixement de la població i la consolidació de la

industrialització així com la seva expansió, va començar a créixer la incertesa davant

l’esgotament de les reserves de petroli i el deteriorament ambiental. En conseqüència,

una altra diferència rellevant a destacar entre combustibles seria el fet que siguin

renovables o no. En la classificació de combustibles fòssils i biocombustibles, a més del

seu origen, hi influeix sobretot la naturalesa d’aquestes fonts d’energia. Les energies


8

renovables són aquelles fonts inesgotables per la seva capacitat de ser regenerades ja

sigui de forma natural o artificial. Els biocombustibles, juntament amb altres

alternatives com l’energia eòlica, l’energia solar, l’energia geotèrmica etc. Són

majoritàriament considerats com fonts d’energia renovables. En canvi, s’anomenen

combustibles fòssils aquells que existeixen a la natura en quantitats limitades i un cop

consumides no es poden renovar [3]. Tot i que la seva extracció és relativament fàcil en

general i que es tracta del tipus de combustibles que hem utilitzat majoritàriament fins

ara (carbó, petroli, gas natural), l’expectativa de poder viure gràcies a les energies

renovables, fa que aquests tipus de fonts s’estudiïn per donar solució a aquest problema

energètic. Els biocombustibles, per tant, suposen una alternativa per a la substitució de

combustibles tradicionals.

2.2 Controvèrsies

Malgrat les altes expectatives posades en els biocombustibles no tothom està d’acord en

què siguin una opció tan recomanable o idíl·lica com pot semblar a primera vista.

Alguns autors estan d’acord en el fet que, per començar, la paraula “biocombustible” no

s’ajusta a la realitat pel que fa a aquest tipus de fonts energètiques. Els prefixos “bio” i

“eco” s’utilitzen a la Unió Europea per referir-se a cultius agrícoles en què s’utilitzen

mètodes de producció específics basats en la utilització de recursos naturals i limita

estrictament l’ús de la síntesi química induïda, exemplificada en la prohibició de OMG

(Organismes Modificats Genèticament) en totes les seves formes. Donada aquesta

definició, hi ha autors que defensen que seria més correcte parlar d’agrocombustibles

(combustibles que procedeixen dels cultius) que no pas de biocombustibles ja que

aquesta paraula dóna peu a confusions respecte l’origen i les propietats del producte [4].


9

Segons la informació publicada a un article del 2007 a la web del Ministeri

d’Agricultura, Alimentació i Medi Ambient del Govern d’Espanya per l’associació

Amigos de la Tierra [5] s’afirma que no existeix una solució miraculosa pel canvi

climàtic o la contaminació atmosfèrica mentre no parlem de reduir l’ús de combustibles

en general. Com ja s’ha explicat al punt anterior, teòricament la biomassa crea un balanç

nul d’emissions de CO₂ ja que el produït durant la seva combustió es aprofitat per nova

biomassa. A la pràctica en canvi, a diferència d’aquest argument que es postula a favor

dels biocarburants, l’article explica que si tenim en compte els pesticides, l’abonament i

la maquinària entre altres elements que es necessiten per a la producció, el balanç

resulta més aviat negatiu. Corroborant aquesta afirmació, el premi Nobel de Química

alemany Hartmul Michel posa de manifest al diari El País [6] que els biocombustibles

no estalvien emissions de CO₂ sinó que almenys un 50% de l’energia continguda en

biogàs o biocombustibles prové de fonts fòssils. Tota l’energia necessària per fer el

destil·lat de l’alcohol, per exemple, s’obté de combustibles fòssils i realment seria molt

menys contaminant posar directament gasolina al cotxe que no pas seguir el procés

d’obtenció de biocombustibles que requereix emissions de CO₂ majors. De fet, segons

un informe del 2010 a Estats Units redactat per la IFPRI (International Food Policy

Research Institute) [7] la soja als EUA emet de manera indirecta uns 340 kg de CO₂ per

gigajoule (GJ) mentre que el dièsel i la gasolina es queden en 85 kg/GJ. En aquest cas

en concret, la producció de biocombustibles estaria generant 4 vegades més CO₂ que en

el cas dels combustibles fòssils tradicionals.

Per altra banda, el rendiment de la fotosíntesi és molt baix i el biocombustible que es

pot produir per unitat de superfície i any conté menys del 0,4% de l’energia solar que

han rebut els cultius en aquell lapse de temps. Això indica que la substitució de

combustibles fòssils per biocombustibles constituiria un dispendi de superfície


10

cultivable inevitable que posaria en perill el comerç internacional degut a un descens en

les reserves mundials d’aliments. Aquesta explotació del sòl seria contraproduent si

tenim en compte que per cobrir la demanda energètica d’un país s’hauria de dedicar tota

la plantació d’aquest a cultius energètics. A més, l’ús de cultius d’aliments per la

producció de combustible acaba incrementant el preu dels aliments pels consumidors,

sobretot en el cas dels cereals. Es per això que autors com Michel proposen altres fonts

més rentables i que no necessiten tant espai com l’energia solar a partir de cèl·lules

fotovoltaiques, tot i els inconvenients econòmics i d’instal·lació d’aquestes. Altres

experts consideren l’opció de produir biocombustibles a partir de gramínies i arbres

petits que contenen més cel·lulosa. Si es pogués transformar la cel·lulosa en

biocombustible seria un material molt més eficient i resistent també amb l’avantatge que

la seva combustió emetria menys CO₂ [8]. També l’ús de microalgues que contenen oli

es presenta com una alternativa de matèria primera que aportaria una productivitat molt

més alta que olis com el de colza o el de gira-sol i necessitarien una porció de superfície

cultivable molt més reduïda [9].

Els biocombustibles poden ser situats a la mateixa alçada que els aliments transgènics

al·legant possibles problemes mediambientals (contaminació genètica de cultius,

desaparició de biodiversitat, desforestació de selves per augmentar la superfície de

conreu) socio-econòmics (crisis alimentàries, abús de poder per part de països que

controlin els cultius energètics) i sanitaris (efectes secundaris desconeguts que afectin a

éssers vius). Es posa també en dubte l’aspecte renovable del biodièsel argumentant la

limitació de la biomassa com a matèria primera donat el descens en les reserves

d’aliments. Pel que fa a aquest últim punt, cal senyalar que actualment el fet d’utilitzar

camps de cultiu destinats tradicionalment per a l’alimentació genera també controvèrsia

social. La FAO (Food and Agriculture Organization) estima que al 2030 s’utilitzaran


11

per a la producció de biocombustibles 0,325 de km², el que representa un 2% de la

superfície agrícola total. Des d’aquesta perspectiva també es proposa utilitzar cultius no

comestibles desenvolupats en terres marginals per no haver d’explotar la superfície

destinada al cultiu alimentari [26]. La biomassa és una font, en principi, il·limitada

d’energia natural però en cas d’utilitzar els biocombustibles com a font primària

d’energia la sobreexplotació d’aquest recurs disminuiria la quantitat de matèria orgànica

dràsticament limitant, en conseqüència, la producció agrícola.

En l’aspecte econòmic existeixen dubtes pel que fa a la viabilitat de la producció de

biodièsel de forma generalitzada degut a que els costos de fabricació, que inclouen

l’extracció de l’oli, reactius, subministres d’operacions, l’emmagatzemament i mà

d’obra, i els preus de les matèries primeres així com instal·lacions auxiliars per l’anàlisi

del producte constitueixen una pèrdua de capital important [25]. També la utilització

d’aquesta imatge presumptament ecològica i respectuosa amb el medi ambient per part

de grans indústries constitueix alhora un punt a remarcar. En definitiva, articles com el

del Ministeri d’Agricultura, tot i que n’admeten alguns avantatges com el reciclatge

d’olis, qualifiquen els agrocombustibles com una solució parcial a més de totalment

insostenible. És notable que el prefix “bio” ha atret l’atenció del consumidor i que

aquest tipus de biocombustibles s’han exposat com una solució mundial per a

problemes mediambientals. No obstant, no tothom hi està a favor i queden exposades

diverses argumentacions al respecte.

Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? El biodièsel

12

3 EL BIODIÈSEL

3.1 Què és el biodièsel?

El biodièsel es defineix químicament com una mescla d’èsters d’àcids grassos, és a dir,

substàncies orgàniques caracteritzades per tenir un grup funcional que en aquest cas

seria un grup alcoxi (RO-, un alquil unit a un oxigen) intercanviat amb l’alcohol [13].

Funciona com a combustible sintètic i líquid i s'obté, principalment, de manera

industrial a partir d'oli vegetal o de greix animal com a matèries primeres, sent la colza,

el gira-sol i la soja les més utilitzades actualment per a aquest fi. Aquestes matèries

primeres poden haver estat utilitzades prèviament o no, però en tot cas això no influirà

en el resultat final del producte.

És creat per a ser un substitutiu total o parcial dels combustibles fòssils, en especial, els

derivats del petroli aplicats a l'automoció. Per altra banda, la definició de biodièsel

proposada per les especificacions ASTM (American Society for Testing and Material

Standard), associació internacional de la normativa de qualitat, és la següent: "El

biodièsel és un conjunt d’esters monoalquílics d'àcids grassos de cadena llarga derivats

de lípids renovables com ara olis vegetals o greixos d'animals, i que s'empren en motors

d'ignició de compressió"[14]. Els èsters més utilitzats són de metanol i etanol, ambdós

obtinguts a partir del procés de transesterificació de qualsevol tipus d'olis vegetals, de

greixos animals o de la esterificació dels àcids grassos, a causa del seu baix cost i dels

seus avantatges químics i físics.

Pel que fa a la utilització del biodièsel com a combustible d'automoció, hem

d’assenyalar que les característiques dels èsters són més semblants a les del gasoil que

les de l'oli vegetal sense modificar. Les propietats del biodièsel són pràcticament les


13

mateixes que les del gasoil d'automoció en quant a densitat i nombre de cetà, però la

viscositat de l'èster és dues vegades superior a la del gasoil enfront de deu vegades o

més de la de l'oli cru. A més, l'índex de cetà dels èsters és superior, sent els valors

adequats per al seu ús com a combustible i presenta un punt d'inflamació superior. Per

tot això, el biodièsel pot barrejar-se amb el gasoil per al seu ús en motors i, fins i tot,

substituir-lo totalment si s'adapten a aquests convenientment.

Es pot utilitzar biodièsel pur o barrejat amb gasoil en qualsevol proporció en els motors

dièsel. Per a comprovar i assegurar el correcte funcionament dels combustibles, l'ASTM

ha especificat diferents proves que s'han de realitzar en els mateixos. També poden

anomenar-se requisits de la norma ASTM D 6751.

Avui dia, la principal potència productora de biodièsel és Alemanya que concentra un

63% de la producció, seguida de França amb un 17%, EEUU amb un 10%, Itàlia amb

un 7% i Àustria amb el 3% [14].

3.2 Mode d’utilització del biodièsel

Les mescles de biodièsel i dièsel convencional constitueixen la forma més habitual

d'usar el biodièsel. La majoria de països utilitzen un sistema conegut com la "B", factor

que indica la quantitat de biodièsel en qualsevol mescla de combustible [13].

El combustible que conté un 20% de biodièsel té l'etiqueta B20, mentre que el

biodièsel pur es denomina B100.

Les mescles de biodièsel del B80, en general es poden utilitzar en motors dièsel

sense modificar.

El biodièsel també pot ser utilitzat en la seva forma pura però pot requerir

algunes modificacions del motor per evitar problemes de manteniment i de

rendiment.


14

3.3 Paràmetres de qualitat del biodièsel

El biodièsel és un producte d’àmbit internacional que requereix d’una sèrie de

paràmetres o especificacions per garantir-ne la seva qualitat. Aquests es troben exposats

a la taula següent d’acord amb les dues normes amb més aplicació en funció del

continent en què es produeixi el biodièsel:

Taula 1: Valors específics del biodièsel per a diferents paràmetres.

Paràmetre Unitat Especificacions

EN 14214-03 A.S.T.M D 6751 -02

Contingut d'ésters % massa Mín. 96,5 -----

Densitat g/cm3 0,86 – 0,90 -----

Viscositat cinemàtica mm²/s 3,50 – 5,00 1,90 – 6,00

Punt d'Inflamació °C Mín. 120 Mín. 130

Punt d'obstrucció de filtre

fred (P.O.F.F)

°C estiu Màx. 0 -----

°C hivern Màx. -20 -----

Sofre total % massa Màx. 0,001 Màx. 0,05

Residu carbonós

Conradson al 100% % massa Màx. 0,05 Màx. 0,05

Número de cetà ---- Mín. 51 Mín. 47

Contingut en cendres % massa Màx. 0,03 Màx. 0,02

Contingut en aigua mg/Kg. Màx. 500 -----

Aigua i sediments % volum - Màx. 0,05

Corrosió al coure (3h/50

°C) Grau de Corrosió Màx. 1 Màx. 3

Estabilitat a la oxidació Hores Mín. 6 -----

Índex d'acidesa mg KOH/g Màx. 0,50 Màx. 0,80

Contingut en metanol % massa Màx. 0,20 -----

Contingut en

monoglicèrids % massa Màx. 0,80 -----

Contingut en diglicèrids % massa Màx. 0,20 -----

Contingut en triglicèrids % massa Màx. 0,20 -----

Glicerol lliure % massa Màx. 0,02 Màx. 0,02

Glicerol ocluït % massa Màx. 0,23 -----

Glicerol total % massa Màx. 0,25 Màx. 0,24

Índex de iode ---- Màx. 120 -----

Fòsfor ppm. Màx. 10 Màx. 10

Sals Metàl·liques (Na+K) mg/Kg. Màx. 5

* EN: Norma Europea

**A.S.T.M: American Society for Testing and Materials

Font: National Standard for Biodiesel, Enviroment Australia. March 2003

Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Síntesi del biodièsel

15

4 SÍNTESI DEL BIODIÈSEL

Com ja s’ha dit prèviament, el biodièsel és una mescla d’èsters d’àcids grassos. Aquest

producte s’obté a partir d’olis vegetals en reaccionar amb un alcohol i amb l’ajuda d’un

catalitzador. La reacció química que es produeix s’anomena transesterificació i més

endavant en aquest punt s’especificarà el seu funcionament en el cas del biodièsel.

4.1 Els reactius

En aquesta reacció actuen dos reactius: els triglicèrids que provenen de l'oli vegetal i un

alcohol. A més, hi actua un catalitzador per agilitzar la reacció i optimitzar el procés

(per exemple KOH o NaOH). A més del biodièsel, el producte principal, a partir de la

transesterificació obtenim glicerina, un subproducte que pot tenir diferents usos.

A gran escala, depenent del tipus d’oli vegetal que s’utilitzi podrem observar que hi ha

una variació en la capacitat de llavors per hectàrea i en la quantitat d’oli produït. En

conseqüència, això afectarà a la producció de biodièsel per hectàrea tal i com es mostra

a la taula següent:

Taula 2: Comparació entre diferents olis vegetals pel que fa a la producció de biodièsel.

Font: [26].

Biodièsel

% Kg/Ha Litres/Ha Litres/Ha

Algues -mat.seca 9849 70 6894 7660 7354

Palma 25000 20 5000 5950 5712

Jatropha 3500 40 1400 1505 1445

Ricí 2500 50 1250 1344 1290

Maní 2000 50 995 1070 1027

Colza 2000 34 880 946 908

Gira-sol 1960 40 784 843 809

Tung 3000 20 600 645 619

Soja 2700 18 486 523 502

Càrtam 1200 40 480 516 495

Cotó 930 16 149 160 154

Llavor,

Kg/HaCultiu

Oli


16

Es pot observar que el rendiment en biodièsel és directament proporcional al contingut

d’oli i apreciem que el cultiu amb major contingut en olis és el cultiu d’algues. L’oli de

gira-sol, que és el que s’utilitza en aquest treball, tampoc és gaire productiu comparat

amb altres com el de ricí, el de palma o com ja hem mencionat anteriorment, comparat

amb el cultiu d’algues que té una producció de 7354L/Ha. Això és degut a que l’oli de

gira-sol només conté un 40% d’oli i la seva producció màxima serà de 809L/Ha.

4.1.1 Els triglicèrids

Els lípids més senzills obtinguts a partir dels àcids grassos son els triacilglicerols o

triglicèrids. Els triglicèrids estan compostos per tres àcids grassos units per un enllaç

èster (RCOOR’) amb un sol glicerol. Els que contenen el mateix tipus d'àcid gras en les

tres posicions es denominen triglicèrids simples. Tot i així, la majoria dels triglicèrids

naturals són mixtes i contenen dos o més àcids grassos diferents [17].

En el cas dels olis, els seus triglicèrids són mixtes perquè els àcids grassos difereixen en

longitud de cadena i grau de saturació. La majoria d'àcids grassos (RCOOH) que trobem

als olis són insaturats, és a dir, tenen com a mínim un doble o triple enllaç a la cadena, i

això fa que els olis siguin líquids a temperatura ambient. Encara que també hi trobem

alguns de saturats que tenen només enllaços simples. Els àcids grassos insaturats més

comuns en la composició de l'oli són l'àcid oleic, l'àcid linoleic, l'àcid linolènic i l'àcid

palmitoleic. Pel que fa als àcids grassos saturats podem trobar l'àcid palmític i l'àcid

esteàric [17]. Gràficament podem veure les diferències entre àcids grassos saturats i

insaturats a les imatges següents:


17

Fig. 1. Estructura química bidimensional i tridimensional de molècules d’àcid palmític i d’àcid

palmitoleic. Font: [18].

La composició en àcids grassos dels diferents olis que poden servir per a la producció

de biodièsel es mostra a la taula següent:

Taula 3: Percentatge d’àcids grassos en diferents olis vegetal. Font: [26].

Àcids grassos

Àcid Colze Ricí Gira-sol Soja

Àcid palmític 3,5 1,1 6,4 13,9

Àcid palmítoleic 0 0 0,1 0,3

Àcid esteàric 0,9 3,1 2,9 2,1

Àcid oleic 64,1 4,9 17,5 23,2

Àcid linoleic 22,3 1,3 72,9 56,2

Àcid linolènic 8,2 0 0 4,3

Àcid ricinoleic 0 89,6 0 0

% (m/m)

Pot observar-se que, pels olis de colze, gira-sol i soja, els àcids grassos més

representatius són l’oleic i el linoleic. També existeixen quantitats apreciables d’àcid

linolènic i palmític, i quantitats menors d’altres àcids grassos com el esteàric o l’erúcic.

Per l’oli de gira-sol, l’àcid linoleic és el més representatiu.

La qualitat del biodièsel que s’obté depèn en gran part de la composició dels àcids

grassos de la matèria primera. No obstant, la capacitat de qualsevol combustible com el

biodièsel pot ser influenciada per contaminants procedents de fonts de producció o

d’altres tipus. En tot cas, la natura dels components dels combustibles determinarà les


18

propietats del combustible. Algunes de les propietats poden estar relacionades amb

l’estructura dels èsters grassos que comprèn el biodièsel. De la mateixa manera, també

la fracció derivada de l’alcohol pot influir sobre les propietats del combustible. Les

propietats del biodièsel que estan relacionades amb l’estructura dels seus components

són: el nombre de cetà, la qualitat d’ignició, la calor de la combustió, el flux en fred,

l’estabilitat a l’oxidació, la viscositat i la lubricitat. En el nostre procés experimental

només determinarem la viscositat i mencionarem en el pla teòric el nombre de cetà.

Els triglicèrids participen bàsicament en quatre tipus de reaccions químiques depenent

de la molècula amb la que reaccionin. Aquestes són: la saponificació (en reaccionar amb

una base forta), la hidròlisi (en reaccionar amb aigua), la hidrogenació (en reaccionar

amb molècules d'hidrogen) i l’esterificació (en reaccionar amb un alcohol). La reacció

que analitzem en aquest punt és un tipus d'esterificació anomenada transesterificació.

4.1.2 L'alcohol

Un alcohol és un compost químic orgànic que conté un grup hidroxil (-OH) en

substitució d'un àtom d'hidrogen enllaçat de forma covalent a un àtom de carboni en un

alcà (unió covalent de carbonis enllaçats a àtoms d’hidrogen) [19]. L'alcohol que

s’utilitza en la reacció de transesterificació per a la producció de biodièsel és

habitualment el metanol. Aquest alcohol és el més simple i a temperatura ambient es

presenta com un líquid lleuger (de baixa densitat), incolor, inflamable i tòxic. El

metanol és l’alcohol més adequat per a aquest tipus de reacció degut a la seva polaritat,

la qual facilita l’atac nucleòfil al grup acil (RCO-) del triglicèrid, i la seva estructura de

cadena curta, que disminueix els impediments estèrics [20]. Aquestes dues

característiques fan del metanol un alcohol més reactiu i que augmenta les possibilitats

d’èxit de la reacció. La seva estructura química es mostra a la imatge següent:


19

Fig. 2. Estructura tridimensional d’una molècula de metanol. Font: [19].

En general, les propietats físiques i químiques així com el rendiment dels èsters etílics

són comparables als del èsters metílics però, tot i que el contingut energètic és el

mateix, la realització de proves amb motors ha demostrat que els èsters metílics aporten

una potència lleugerament superior als èsters etílics. A més, els alcohols més ramificats

(de cadena més llarga com seria l’etanol en comparació amb el metanol) no són

aconsellables com a reactius per a la transesterificació i especialment per a principiants

ja que es poden produir modificacions en la seva estructura durant el procés i presenten

majors impediments estèrics que fan que la reacció sigui més difícil (una major

quantitat de ramificacions pot, per exemple, dificultar l’atac nucleòfil) [26].

4.2 El catalitzador

Un catalitzador és aquell element en la reacció química que serveix per accelerar o

alentir el procediment de reacció perquè aquesta succeeixi a una velocitat adient. En

aquest cas, la reacció, formada per una sèrie de reaccions elementals, té una energia

d’activació menor gràcies a l’acció del catalitzador el que fa que la reacció global sigui

més ràpida. En la reacció de transesterificació podem decidir, segons convingui, entre

diferents tipus de catalitzador. Els principals són [26]:

Catalitzadors homogenis bàsics: Són els més comuns ja que proporcionen

millors rendiments i el biodièsel presenta una millor qualitat final. Tot i així

presenten inconvenients com la saponificació (punt 6.5) o la seva


20

incompatibilitat amb la presència d’àcids grassos lliures perquè un catalitzador

es torna inactiu en reaccionar amb aquests si hi ha una excessiva acidesa. Ex:

NaOH, KOH.

Catalitzadors homogenis àcids: Proporcionen alts rendiments però la reacció és

més lenta i requereixen temperatures superiors als 100°C. Són eficients en olis

que tinguin índexs d’acidesa superiors al 1,1%. Les catàlisis àcides també

requereixen quantitats d’alcohol majors que les catàlisis bàsiques per arribar al

mateix percentatge de conversió en el mateix temps de reacció. Ex: àcid sulfúric,

àcid sulfònic.

Després de valorar paràmetres com la viabilitat econòmica, la seguretat, el rendiment, el

temps o la temperatura vam decantar-nos pels catalitzadors bàsics que tot i presentar

inconvenients aquests són mínims i, en principi, es podrien solucionar mentre que els

catalitzadors àcids presentaven més problemes a l’hora de realitzar les pràctiques al

laboratori.

Quan el NaOH o el KOH es barregen amb l’alcohol formen el catalitzador real, que

seria el grup alcòxid o, específicament en el nostre cas, el que anomenem metòxid

perquè com a alcohol utilitzem el metanol.

4.3 Procés de transesterificació

4.3.1 Definició

Transesterificació és un terme general que s’utilitza per designar les reaccions

orgàniques en les quals es produeix un intercanvi o substitució del grup acil o alquil

d’un èster. En el cas dels triglicèrids el grup hidroxil de l’alcohol s’intercanvia el lloc

amb una cadena estèrica. Així, si un èster interactua amb un alcohol per substituir el

grup alquil pel de l’alcohol s’anomena alcohòlisi. Des de la perspectiva de la producció


21

de biodièsel aquest terme es podria arribar a especificar com “metanòlisi” ja que la

transesterificació seria en aquest cas la reacció mitjançant la qual els triglicèrids de l’oli

de gira-sol es combinen amb un alcohol de baix pes molecular en presència d’un

catalitzador adequat per formar glicerina i una mescla d’èsters grassos, en aquest cas

èsters metílics [20].

4.3.2 Esquema simplificat de la reacció

Font: [26]

Com es pot veure, els triglicèrids (on els diferents radicals R es corresponen a les

diferents cadenes alquíliques d’àcids grassos que els composen) reaccionen amb

l’alcohol (on R es correspon a un grup metil) amb l’ajuda d’un catalitzador per a formar

biodièsel (èsters metílics) i glicerina. És una reacció reversible, és a dir, que pot anar

tant cap a la dreta com a l’esquerra i això implica que, tot i que estiguin formats els

productes, aquests poden recombinar-se per tornar a formar els reactius.

4.3.3 Mecanisme o cinètica de la reacció

La transesterificació de grasses i olis en medi bàsic, és a dir, utilitzant com en el nostre

cas un catalitzador bàsic, és un bon exemple d'una reacció de substitució nucleofílica en

el grup acil (carbonil -CO) que transcorre a través d'un mecanisme d'addició-eliminació

amb la intervenció d'un intermedi de reacció tetraèdric [20]. L’esquema del mecanisme

de la reacció es mostra en els passos (2-5) [25]. En primer lloc, reaccionen la base i

l’alcohol, produint un alcòxid i la base protonada (2). Es produeix un atac nucleofílic de

(1)


22

l'alcòxid a l’àtom de carboni del grup carbonil del triglicèrid per formar un intermedi

tetraèdric (3) a partir del qual es forma l’ester alquílic i l’anió del diglicèrid

corresponent (4). Aquest últim desprotona el catalitzador, regenerant l’espècie activa

(5), la qual ara és capaç de reaccionar amb una altra molècula de l’alcohol, a partir d’un

altre cicle catalític. Els diglicèrids i monoglicèrids són convertits pel mateix mecanisme

a una mescla d’esters metílics (biodièsel) i glicerina.

Font: [26]

4.3.4 Estequiometria de la reacció

En la reacció de transesterificació la molècula de triglicèrid es divideix en tres

molècules de metilèster i una de glicerina. Perquè això es produeixi podem distingir tres

reaccions encadenades en les que es va repetint el mateix procés fins arribar als

productes finals.

(4)

(5)

(2)

(3)


23

Primer una cadena d’àcid gras es separa del triglicèrid i s’uneix al metanol, formant una

cadena de metilèster i un diglicèrid. Després es separa del diglicèrid una altra cadena

d’àcid gras, que s’uneix al metanol formant una segona molécula de metilèster i deixant

un monoglicèrid. Per últim, el monoglicèrid es converteix en metilèster substituint la

glicerina per metanol.

La reacció general, per tant, consisteix en una seqüència de tres reaccions consecutives

en les quals el triglicèrid és convertit en diglicèrid, monoglicèrid i glicerol, produint-se

en cada una d’elles, una molècula d’èster per cada glicèrid involucrat [20] tal i com es

veu en la imatge que apareix a continuació:

Fig.3. Esquema de la seqüència de reaccions reversibles que constitueixen la reacció global de

la transesterificació. Com a conseqüència de la conversió de triglicèrid en diglicèrid i la

conversió d’aquest en monoglicèrid s’alliberen tres molècules d’èsters metílics, és a dir, de

biodièsel. Font:[22].

Teòricament, la relació alcohol-oli és de tres mols d’alcohol per cada mol d’oli (3:1)

per donar 3 mols d’èster monoalquílic d’àcid gras i un mol de glicerina. Tanmateix,


24

donat que la reacció de transesterificació és un equilibri químic es pot aconseguir un

desplaçament d’aquest equilibri cap a la dreta utilitzant relacions de metanol:oli

superiors a l’estequiomètrica degut al caràcter reversible de les reaccions, sent apropiat

per desplaçar la reacció cap a la dreta, és a dir, cap al producte desitjat. A la pràctica,

sobretot en processos industrials, la relació alcohol-oli pot incrementar-se fins a 6:1 per

desplaçar l’equilibri cap a una major formació d’esters metílics [20]. En principi l’excés

d’alcohol no afecta a la composició dels productes de reacció o el seu rendiment sinó

que el seu excés fins a un 100% ajuda a que la reacció transcorri a una gran velocitat,

proporcionant alts rendiments d’èsters metílics [26]. Per tant, un excés d’alcohol

garantiria el consum o conversió de tots els triglicèrids, que serien el reactiu limitant, i

afavoriria l’obtenció de biodièsel.

4.4 Paràmetres que afecten a la transesterificació

Com qualsevol altre reacció química, la transesterificació pot veure’s condicionada per

agents externs a la mateixa (condicions ambientals o qualitat dels materials, per

exemple). El coneixement previ de quins són els factors que podem optimitzar per a

obtenir un bon resultat permetrà augmentar l’eficiència en el procés de síntesi del

biodièsel.

4.4.1 Qualitat dels reactius

La qualitat dels reactius és una característica important a tenir en compte ja que els olis

que ja han estat usats posseeixen unes propietats diferents a les dels olis refinats. Les

altes temperatures de cocció i l’aigua que contenen els aliments acceleren la hidròlisi

dels triglicèrids i incrementen el contingut d’àcids grassos lliures. Els olis reciclats de

baixa acidesa ajudaran a disminuir les probabilitats de que es produeixi una

saponificació que pugui dificultar la separació del biodièsel un cop la reacció s’hagi


25

produït. La utilització d’un catalitzador bàsic, com l’hidròxid de potassi, amb aquest

tipus d’olis fa que la reacció requereixi menys temperatura i temps per dur-se a terme

però d’altra banda propicia una reacció de saponificació simultània. Per evitar-ho, la

reacció ha de ser el més anhidre possible de manera que s’ha de minimitzar la presència

d’aigua. Escalfant l’oli reciclat fins a una temperatura de 100°C es podria eliminar

l’aigua del líquid. També utilitzar metanol i un catalitzador purs s’afavoriria una reacció

de transesterificació sense complicacions [20].

4.4.2 Relació molar alcohol-oli

Perquè la reacció de transesterificació arribi al seu rendiment màxim és necessari un

excés d’alcohol. Tot i que l’alcohol no es solubilitza en els triglicèrids en proporcions

molars majors a 3:1 i, en conseqüència, tenim al principi dues fases sí que és soluble en

la glicerina i els esters metílics en els triglicèrids. Això fa que després, en formar-se el

producte de reacció, aquest pugui ser difícil de separar degut al sistema monofàsic que

apareix. No obstant, a mesura que progressa la reacció augmenta la concentració de

glicerina (insoluble en esters metílics i triglicèrids) i tornem al sistema bifàsic (dues

fases) que teníem en començar abans de barrejar el metòxid amb els triglicèrids.

Aquesta formació de dos fases és el que facilitarà la formació de biodièsel i la separació

dels productes de reacció [26].

4.4.3 Temperatura de la reacció

El interval de temperatura en què es pot produir la reacció de transesterificació està

entre els 25°C i els 65°C donat que aquesta última és el punt d’ebullició del metanol

[20]. Quan la temperatura està per sobre del nivell òptim la conversió en biodièsel

disminueix perquè temperatures elevades de reacció acceleren la saponificació dels

triglicèrids. Per això, la temperatura de reacció ha de ser menor que el punt d’ebullició

del metanol i així assegurar que no es perd per evaporació [26]. El temps de reacció


26

necessari és inversament proporcional a la temperatura i depenent d’aquesta la reacció

pot estar gairebé completada als cinc minuts (84,7% d’esters metílics si està a

65ºC)[20]. En augmentar la temperatura del medi de reacció s’augmenta la solubilitat

del metanol en l’oli i el resultat és una major velocitat de reacció [26].

4.4.4 Velocitat d’agitació

Tant els reactius com els productes que s’obtenen de la reacció constitueixen un sistema

heterogeni de manera que necessiten d’una agitació constant d’unes 600 rpm idealment

[20]. L’agitació és, per tant, necessària per augmentar el grau de mescla de les dues

fases al principi, quan els triglicèrid i el metanol formen dues fases immiscibles, i per

augmentar la velocitat de la reacció de transesterificació [26].

4.4.5 Àcids grassos lliures

Els àcid grassos lliures són àcids monocarboxílics saturats o insaturats presents a

greixos i olis però que no estan relacionats amb l’estructura de la glicerina. Com més

gran sigui el nombre d’àcids grassos lliures més ho serà l’índex d’acidesa del biodièsel,

afectant a la qualitat final del producte. Els àcids grassos lliures també poden conduir a

reaccions indesitjables durant la transesterificació que s’expliquen al subapartat següent.

4.5 Proves de qualitat

Un cop finalitzat el procés de reacció, haurem de mesurar alguns paràmetres per tal de

saber si el biodièsel obtingut és un producte de qualitat o no. Determinarem el valor

d’aquests paràmetres a partir del que s’anomenen proves de qualitat. Entre totes les

proves de qualitat possibles, en referència al nostre treball en destaquem les següents

[26]:


27

4.5.1 Densitat

Per a determinar la densitat se’ns presenten dues opcions: mitjançant un densímetre o

mitjançant el càlcul tradicional de massa i volum ja que la divisió dels seus valors

donarà lloc a la densitat. Per a l’obtenció d’un valor més exacte, utilitzem ambdues

opcions.

Per a calcular la densitat amb el densímetre es precisa d’un recipient llarg de manera

que al introduir el densímetre, un cop el recipient ja està omplert de biodièsel, la seva

part inferior no arribi a tocar la part inferior del recipient.

De l’altre manera, només és necessari calcular la massa del biodièsel mitjançant una

balança i després el volum amb un recipient el més exacte possible pel que fa a la

mesura. Un cop ja es tenen els dos valors es divideix la massa entre el volum i s’obté el

valor de la densitat.

El valor mesurat amb el densímetre ha de ser similar al valor mesurat numèricament en

el cas de que s’usin els dos mètodes. Els valors que s’han d’esperar obtenir segons la

norma EN 14214-03 s’han de trobar entre 0,86-0,90 g/cm³, preferiblement 0,88g/cm³.

4.5.2 Viscositat

La viscositat és una magnitud física que mesura la resistència interna al flux d’un fluid,

la resistència al producte del fregament de les molècules unes amb les altres. Dintre del

que seria la viscositat en distingim la viscositat dinàmica o absoluta, que mesura

únicament la fricció interna del fluid a una determinada temperatura, i la viscositat

cinemàtica, que representa la pròpia capacitat del líquid per rebutjar les forces que

genera el seu moviment. Les unitats de la viscositat dinàmica són els poise (1 poise =

0,1 Pa·s) o cp (centipoise) mentre que les unitats de la viscositat cinemàtica solen ser

stokes (1 stoke = 1cm²/s), m²/s o mm²/s [23].


28

Per a calcular la viscositat d’un fluid es pot utilitzar un viscosímetre de Ostwald o algun

altre tipus de viscosímetre. En aquest cas, els valors que s’espera obtenir de la viscositat

del biodièsel han d’estar segons la norma EN 14214-03, entre 3,50-5,00 mm²/s i segons

la norma ASTM D6751-02 el valor obtingut ha d’estar entre 1,90-6,00mm²/s.

Degut a la manca d’aquesta eina hem utilitzat un mètode exposat en un treball de

recerca d’un ex-alumne del centre [24], el qual ens permet calcular la viscositat

dinàmica del biodièsel que es troba explicat a l’annex.

4.5.3 Acidesa (pH)

L’últim paràmetre escollit és el pH, el qual és calculable mitjançant un pH-metre o per

mitjà del paper de torna-sol, tot i que aquesta última no sigui la manera més exacte.

Tal i com consta als protocols (punt 7.1) el pH serà mesurat un cop finalitzada la reacció

i abans de qualsevol rentat. El valor del pH haurà d’estar entre 8 i 9. L’acidesa del

biodièsel serà mesurada un altre cop després del 3r rentat on aquest cop haurà de tenir

un valor pròxim al valor neutre (pH=7).

Immediatament després de la reacció el pH serà força bàsic degut a que hi ha un excés

de catalitzador bàsic en el producte, el qual s’elimina amb l’aigua lletosa que obtenim

després de cada rentat. Per tant, aquesta disminució d’acidesa del producte és deguda a

l’eliminació d’aquest excés de catalitzador.

4.6 Altres productes de reacció: La glicerina

La glicerina (C3H803) és un alcohol i compost orgànic líquid, incolor i inodor, també

conegut com a 1,2,3-propantriol o glicerol que té nombroses aplicacions com hidratar,

curar o matar bacteris. Té la propietat d’absorbir líquid i és soluble en l’aigua degut als

seus tres grups hidroxils. En la síntesi de biodièsel es formen entre l’oli i l’alcohol èsters


29

en una proporció del 90% i un 10% de glicerina. La glicerina representa un subproducte

molt valuós que en ser refinada a grau farmacològic pot arribar a cobrir els costos

operatius d’una planta productora [25]. Tanmateix, la glicerina pot trobar-se en el

biodièsel com a conseqüència d’un procés inadequat.

A partir de la glicerina se’n poden fer productes comercials així com productes

casolans. S’utilitza en la fabricació, conservació, estovament i humidificació de gran

qualitat dels productes que poden ser resines alquídiques, cel·lofana, tabac, explosius,

fàrmacs i cosmètics, aliments i begudes etc. La glicerina pura també pot utilitzar-se com

a ingredient en sabons humidificants, productes per després del Sol, netejadors facials,

xampú pel cabell, autobronzejadors, sabons líquids per a mans, productes per afaitar,

pasta de dents o productes d’esbandida bucal.

L’obtenció de la glicerina com a subproducte de la producció de biodièsel fa que la

comercialització d’aquesta formi part dels beneficis econòmics obtinguts. Malgrat tot, la

creixent oferta de glicerina està provocant la disminució del seu preu i això afecta

directament als beneficis de la producció de biodièsel. Al nivell actual de producció, les

glicerines tenen suficients aplicacions però es va calcular que per la magnitud de

biodièsel que es volia produir al 2010 podia existir una saturació de mercat en relació a

aquest producte. Per tant, amb l’augment de la producció de biodièsel la glicerina

s’enfronta a un repte d’investigació i desenvolupament per tenir sortides econòmiques

suficients degut a l’augment significatiu de la seva producció que s’espera en els

pròxims anys. Per tant, seria interessant trobar altres aplicacions per a aquest

subproducte o nous processos químics en què pogués actuar com a matèria primera

[25].

A continuació, es mostra la formació de glicerina a partir d’un triglicèrid i unint-se als

radicals de l’alcohol, tal i com passa a la reacció de transesterificació:


30

(9)

qw

Fig. 4. Obtenció de la glicerina a partir del procés de transesterificació.

Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Mètode experimental

31

5 MÈTODE EXPERIMENTAL

En base a la informació recollida a partir de fonts d’informació assequibles a un usuari

no expert [27,28], hem elaborat els protocols on s’especifiquen els materials i el

procediment seguit durant les nostres pràctiques al laboratori. Aquests es troben a

l’apartat 4 dels annexos. És important, però, tenir en compte que aquests procediments,

abans d’arribar a aquest resultat final, han passat per diverses modificacions ja que hem

anat canviant els passos a seguir i els materials segons si eren una opció viable i eren

eficaços o si pel contrari el procés realitzat d’aquella manera presentava dificultats. Ara

bé, tot i que hem adaptat el procediment a les nostres possibilitats, la idea base sempre

ha estat la mateixa i, en principi, els canvis realitzats als protocols no tindrien perquè

condicionar el resultat final o la qualitat del biodièsel obtingut.

A continuació especifiquem el procediment que vam seguir en el seu moment per a cada

prova (1a, 2a i 3a), els problemes als quals ens vam haver d’enfrontar i les solucions

que vam trobar. En el punt següent, s’exposen les corresponents taules comparatives

dels resultats obtinguts pel que fa a proves de qualitat per poder veure les diferències

que presenten i poder analitzar-les en base a les condicions (rigor, pèrdues, quantitats

etc.) i el tipus d’oli utilitzat en cada prova.

En tots els passos aquí exposats hem utilitzat ulleres, bata i guants ja que hem treballat

amb productes potencialment tòxics i corrosius. A l’annex de seguretat s’expliquen els

perills que suposen alguns d’aquests materials i és recomanable consultar-lo en cas de

seguir qualsevol dels passos següents.


32

5.1 Seguiment del procés experimental

5.1.1 Primera prova (oli net)

Seguint els passos indicats al protocol amb oli net vam procedir a realitzar la primera

prova amb 1L d’oli de gira-sol i 200mL de metanol a un 85% de puresa, utilitzant per

tant d’acord amb el protocol 5,8g de KOH. Destaquem en la preparació del metòxid, el

viratge de color en afegir el catalitzador ja que es passa d’un color grisenc a un to

clarament rosat. En abocar l’oli de gira-sol prèviament escalfat a l’ampolla on estava el

metòxid vam poder veure que el recipient de plàstic estava foradat i això estava

provocant pèrdues. En canviar-ho d’ampolla, vam poder seguir amb el protocol

barrejant l’oli amb el metòxid durant uns 30 minuts. Durant aquesta primera prova vam

veure que el procés d’agitació es podria optimitzar si utilitzàvem l’agitador magnètic ja

que ens estalviaria temps a l’hora de seguir amb l’experiment.

La primera decantació per separar el biodièsel de la glicerina la vam fer a ull, deixant un

espai prudencial perquè no caigués glicerina al vas de precipitats. També vam realitzar

una primera prova de qualitat abocant 150mL de biodièsel i 150mL d’aigua destil·lada

en un embut de decantació. Segons algunes fonts d’informació [28] en cas de que fos

biodièsel de qualitat després d’un mínim de 30 min. de repòs hauria d’haver quedat una

capa de biodièsel cristal·lí a dalt i una capa d’aigua lletosa a baix.

El mètode de decantació a utilitzar en els rentats va comportar dubtes al principi. En

primera instància vam decidir fer un forat al tap de l’ampolla i col·locar-la cap per avall

amb ajuda d’un suport. El forat s’havia de fer a l’ampolla abans de posar-la al suport, ja

que un cop quedés cap per avall la idea era que l’aigua neta romandria a baix i el

biodièsel cristal·lí quedaria a dalt i si es feia després corríem el risc de barrejar les dues

fases. El problema, però, residia en la manera d’evitar pèrdues. Vam provar diferents


33

maneres de tancar el forat fins que vam comprovar que la més efectiva era la cinta

aïllant. Tot i així, van haver-hi pèrdues també durant aquesta part del procés i vam

decidir canviar el mètode de decantació per l’extracció de la fase orgànica mitjançant

una xeringa

A diferència també de la quantitat d’aigua utilitzada en proves posteriors per fer els

rentats, en aquesta primera en vam utilitzar 0,5L en cadascun d’ells. Després d’un

primer dia de repòs ens vam disposar a decantar aquest biodièsel del primer rentat i

començar el segon però va arribar un punt en què l’aigua de la part de sota no queia pel

forat ja que l’aire que havia anat entrant a l’ampolla impedia seguir decantant. A més,

l’aire tornava a emulsionar part del resultat i feia indistingible el biodièsel de l’aigua,

reduint el rendiment i productivitat de l’experiment. Donada la ineficàcia del mètode

vam obrir el tap per acabar la decantació, el que va fer que aquesta fos menys precisa.

Fig.5. D’esquerra a dreta els resultat de cadascun dels tres rentats per ordre realitzats a la

primera prova. Com es pot observar, al final del procés el biodièsel va quedar cristal·lí a dalt

mentre que les emulsions i la glicerina formades van quedar per sota, tal i com s’esperava.

Com a darrera consideració en aquesta prova, a més de la necessitat de canvis pel que fa

a les proves de qualitat i la decantació després dels rentats, vam tenir en compte que

l’aigua que vam utilitzar al laboratori pels rentats era aigua de l’aixeta i no aigua


34

destil·lada (H₂O) però l’aigua de la primera prova de qualitat sí era destil·lada. En la

recerca d’informació bibliogràfica no n’hi havia cap especificació al respecte però com

a part de la recerca experimental vam poder observar que la separació entre biodièsel i

aigua durant els rentats era més nítida i l’emulsió més petita que en la prova de qualitat.

Considerem que l’aigua de l’aixeta pot ser més eficaç perquè conté sals i aquests ions

que les formen podrien ajudar a desfer l’emulsió entre l’aigua i el biodièsel.

5.1.2 Segona prova (oli net)

Durant la nostra primera prova al laboratori, després del nostre primer intent de síntesi

del biodièsel, vam poder observar tota una sèrie de aspectes a millorar. En aquest segon

intent vam intentar millorar les tècniques utilitzades, amb la finalitat d’aconseguir una

disminució de les pèrdues i un increment del rendiment, juntament amb una millora de

la qualitat del nostre biodièsel. Aquests canvis que vam realitzar i que són citats a

continuació, es troben tots en els protocols actuals del treball, ja que els altres mètodes

utilitzats en la primera prova i que van resultar ineficaços van quedar descartats.

En el primer pas del procés, la preparació del metòxid, vam intentar ser més exactes a

l’hora de mesurar les quantitats tant de metanol com de catalitzador (KOH), tot i les

dificultats que suposa treballar amb la campana d’extracció del laboratori amb alta

precisió. Un cop vam preparar el metòxid, vam barrejar-ho amb l’oli prèviament

escalfat amb l’agitador magnètic dins d’un vas de precipitats, i aquest cop vam intentar

fer-ho també amb l’agitador magnètic per estalviar el treball manual de 30min. Malgrat

això, el vam descartar perquè el imant quedava ancorat a la part de baix de l’ampolla i

costava molt que girés en el líquid. Per tant, vam haver de fer la barreja manualment

altre cop. Aquesta barreja la vam dur a terme dins d’una ampolla assegurant-nos de que

l’ampolla no estigues foradada per tal d’evitar les pèrdues que vam patir en aquest pas a

la prova 1.


35

Un cop vam acabar de barrejar, vam deixar-ho reposar uns tres dies abans d’efectuar la

decantació i posteriorment el primer rentat per poder procedir amb la decantació.

Després d’abocar el biodièsel en un altre recipient, vam mesurar el seu pH amb paper de

torna-sol.

Tot seguit vam efectuar el primer rentat, aquest cop només afegint un 10% del volum

d’oli net usat, és a dir, 0’1L d’aigua (en aquest cas de l’aixeta). Aquest va ser un altre

patró que vam canviar respecte a la prova anterior en la que vàrem utilitzar 0’5L

d’aigua. Després d’introduir l’aigua, vam agitar l’ampolla i la vam deixar reposar dos

dies més. Vam repetir aquest últim procés dues vegades més per tal d’obtenir un

biodièsel cristal·lí i un cop obtingut, vam tornar a mesurar el pH.

Per últim, vam separar l’emulsió que es va formar entre el biodièsel residual i l’aigua

lletosa. Vam intentar tractar l’emulsió afegint-hi clorur de potassi per així poder obtenir

més biodièsel i incrementar el rendiment de la prova.

5.1.3 Tercera prova (oli reciclat)

La producció de biodièsel amb oli reciclat és un procediment més complex que el

procediment amb oli net i com ja s’ha vist als protocols requereix més passos.

Fig.6. D’esquerra a dreta, l’evolució de l’aspecte després de cada rentat amb la segona prova.


36

En primer lloc vam efectuar un filtrat per eliminar les impureses que pogués contenir. El

vam fer mitjançant un embut subjectat per un suport on hi vam posar paper de filtre, de

manera que a mida que l’oli es filtrava queia per l’embut a un vas de precipitats que hi

havia a sota. Abans d’abocar l’oli per l’embut el vam escalfar a 40°C a fi de fer-lo

menys dens i poder filtrar amb més facilitat. Però no va resultar suficient perquè durant

el filtrat l’oli continuava sent excessivament dens i el filtrat era molt lent, de manera que

de tot l’oli reciclat recol·lectat, finalment, només vam filtrar-ne un litre. D’aquest litre

vam utilitzar-ne 0,5L per a executar la resta del procés.

El pas següent al filtrat era la valoració, necessària per saber els grams de catalitzador

que havíem d’usar per a la reacció amb oli reciclat ja que no existeixen uns valors

establerts. Aquesta valoració finalment va ser descartada i no consta als protocols. Vam

descartar-la perquè era molt probable que el seu resultat fos una quantitat de catalitzador

major que en el cas de l’oli net ja que les cadenes dels àcids grassos de l’oli reciclat

podien haver-se vist afectades en els processos de fritura i ser més llargues, fent la

reacció més lenta. A més, un excés de catalitzador no afectaria al producte final.

Per tal de garantir que els àcids grassos fossin el reactiu limitant de la reacció, vam

afegir un excés de metanol, concretament 200mL, la mateixa quantitat que vam utilitzar

amb 1L d’oli net. D’aquesta manera ens asseguràvem de què tots els àcids grassos

reaccionarien i així obtindríem el màxim rendiment possible.

Un cop vam tenir el metòxid preparat, el vam barrejar dins d’una ampolla amb el mig

litre d’oli reciclat i vam començar l’agitació de 30 minuts necessària per a que la reacció

es doni. L’oli introduït dins l’ampolla va ser prèviament escalfat fins a 100°C per tal

d’eliminar tota l’aigua que hi pogués contenir mitjançant la seva evaporació, i així

augmentant les possibilitats d’èxit de la reacció.


37

Vam poder observar que el biodièsel i la glicerina generats en aquest procés eren més

foscos que en el procés amb l’oli net però això en principi no implicava necessàriament

menys qualitat. El següent pas va ser la decantació del biodièsel per tal de separar-lo de

la glicerina que es va crear al fons de l’ampolla. Vam mesurar, mitjançant el paper de

torna-sol, el pH resultant de la reacció abans d’efectuar qualsevol rentat.

Després de mesurar el pH vam realitzar el primer rentat afegint 50mL d’aigua (10% de

la quantitat de l’oli utilitzada inicialment) i vam agitar la mescla durant uns minuts.

L’aigua utilitzada en aquesta prova per fer els rentats va ser destil·lada. Després de dos

dies de repòs vam decantar el biodièsel resultant separant-lo així de l’aigua lletosa

originada i vam realitzar el segon rentat seguint el mateix procediment. Després de dos

dies més de repòs, vam efectuar la seva decantació i vam mesurar el seu pH. Vam

decidir no realitzar més rentats, ja que consideràvem que el fet de fer-ne més no

canviaria el pH final o podria fins i tot acidificar-lo en excés. Per tant, vam utilitzar

aquest producte obtingut per realitzar les proves de qualitat finals.

Finalment vam intentar fer destil·lacions per a poder calcular posteriorment l’índex de

cetà i utilitzar aquest paràmetre com a prova de qualitat però, malauradament, no vam

obtenir cap resultat vàlid i, per tant, les proves van ser descartades.

Fig. 7. D’esquerra a dreta, imatges després del primer i el segon rentat amb oli reciclat.


38

També, vam mesurar la viscositat cinemàtica i el nombre de Reynolds en les diferents

proves. Tot i que el nombre de Reynolds no es pròpiament un paràmetre del biodièsel

ens informa d’una característica com és el flux del líquid que també considerem

interessant per la valoració del producte final.

Els resultats de la viscositat cinemàtica del líquid no desentonaven tant com havíem

pensat en un principi. Això fa que la nostre valoració sobre aquestes proves de viscositat

sigui en general positiva, ja que ens ha ajudat a completar els resultats amb un altre

paràmetre a més dels que ja teníem (densitat i pH).

Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Anàlisi dels resultats

39

6 ANÀLISI DELS RESULTAT

6.1 Anàlisi comparatiu de les proves amb oli net

Taula 4: Exposició dels resultats de les proves 1 i 2 amb oli net.

pH abans rentat pH després rentat Densitat (g/cm³) Rendiment (%) Viscositat (mm²/s) Nombre de Reynolds

Prova 1 8 5-6 0,846 35,5 3,04 32,39

Prova 2 8-9 6-7 0,882 50,5 + 18,5 = 69 2,97 27,07

Els resultats obtinguts pel pH inicial de la prova 1 i de la 2 els vam considerar

satisfactoris (pH 8-9) ja que la informació obtinguda sobre el pH que havia de tenir el

biodièsel abans de ser rentat coincidia amb els valors establerts. Per tant, la primera prova

de qualitat tenia un resultat vàlid i a la vegada ens indicava que havíem utilitzat una

quantitat de KOH correcte. Si el pH hagués sortit superior a 9 significaria que hi havia un

excés de catalitzador, i en el cas d’haver obtingut un valor inferior, n’indicaria una

mancança.

En la mesura del pH després de l’últim rentat, havia de sortir proper a un pH neutre (pH

7) per concordar amb els valors recercats corresponents a un biodièsel de qualitat. Al

mesurar el pH després d’aquest tercer rentat, els resultats obtinguts van ser lleugerament

inferiors als esperats. El pH obtingut a la prova 1 (pH 5-6) resultava lleugerament inferior

al desitjat però a la prova 2 (pH 6-7) es va veure una clara millora que s’apropava més al

valor establert.

Donat que la densitat estàndard del biodièsel està entre 0,86 i 0,90 g/cm³, el valor

obtingut a la prova 1 era més baix del que hauria d’haver estat mentre que la densitat de

la prova 2 corresponia exactament a la mitjana entre els extrems de l’interval de densitats

que es volia aconseguir.


40

Pel que fa al rendiment, considerem que el de la primera prova va ser molt baix tenint en

compte que vam utilitzar inicialment un litre de l’oli del qual només vam aconseguir

obtenir 355mL de biodièsel. A la prova 2, en canvi, es va poder observar una clara

millora. A la vegada, vam obtenir una quantitat elevada d’emulsió que vam intentar

tractar per augmentar aquest rendiment. Aquest intent va resultar efectiu ja que amb el

tractament de l’emulsió vam aconseguir incrementar el producte final en un 18,5%,

arribant al rendiment total del 69%.

La viscositat cinemàtica del biodièsel de la prova 1 comparant-la amb els valors de la

norma ASTM D6751-02 comprovem que està dintre de l’interval correcte (1,90-6,00).

Encara que es troba lleugerament per sota dels criteris establerts per la norma europea

EN 14214-03, podem considerar que el producte final s’adequa als paràmetres de

viscositat que estableixen la seva qualitat ja que, com s’ha pogut veure a la Taula 2 (punt

3.4), el paràmetre de la viscositat és relatiu a la situació geogràfica. En el cas de la prova

2 tornem a obtenir un valor que es troba dintre de l’interval correcte segons la norma que

s’estableix a EUA i Canadà, però també, com en el cas anterior, segueix sent un valor

lleugerament inferior al interval correcte segons la norma europea.

Segons la llei d’Stokes que vam utilitzar per fer els càlculs corresponents, tant el nombre

de Reynolds de la primera prova com el de la segona, queden entre 5 i 100, el que fa que

no es pugui considerar un fluid de flux laminar o turbulent. Malgrat això, de manera

qualitativa, podem dir que per la velocitat que portava l’esfera en els fluids s’acostaria

més a un règim turbulent que no pas al laminar. No obstant, podem observar que el

nombre de Reynolds de la prova 2 és inferior al de la prova 1 i per tant, podríem dir que

el biodièsel d’aquest segon intent s’acosta més al règim laminar que el biodièsel generat a

la primera prova.


41

Finalment, amb el nou mètode de decantació i les noves proves de qualitat vam

aconseguir incrementar el rendiment fins a gairebé el doble que a la primera prova i a

més vam obtenir un producte de millor qualitat atenint-nos als paràmetres recercats. En

aquesta segona prova vam poder superar tots els inconvenients patits a la prova 1 i vam

aconseguir treballar amb menys por i amb més tranquil·litat al laboratori, la qual cosa es

veu reflectida en els resultats obtinguts.


42

6.2 Anàlisi comparatiu de la prova amb oli reciclat

Taula 5: Exposició dels resultats de la prova 3 amb oli reciclat

pH abans rentat pH després rentat Densitat (g/cm³) Rendiment (%) Viscositat (mm²/s) Nombre de Reynolds

Prova 1 9 6 0,865 72,5 2,5 42,78

En la prova 3 el resultat del pH inicial va ser de 9, el que entrava dins dels resultats

esperats i també és equiparable als resultats de les proves prèvies. Durant els rentats a

l’igual que amb l’oli net el pH ha d’anar neutralitzant-se de la mateixa manera que

passava amb les proves anteriors.

Després dels rentats el pH resultant va ser de 6, un valor inferior al desitjat. Tot i haver

fet un rentat menys hem pogut comprovar que el pH final no presentava cap diferencia

respecte els experiments anteriors i, per tant, aquesta dada no hauria canviat

significativament. La densitat, tot i que entra dins dels valors establerts, es troba en un

dels extrems de l’interval. Aquest valor és més baix que en el cas de la prova 2 i més alt

que a la prova 1.

La viscositat cinemàtica de la prova 3 és inferior a la obtinguda a la prova 1 i la prova 2,

el que indicaria que en el cas del biodièsel fet a partir d’oli reciclat aquest presentaria

menys capacitat per rebutjar el moviment en el seu si. També entra dintre dels paràmetres

de la ASTM D 6751-02 i segueix quedant fora la norma europea (EN 14214-03), que és

notablement més restrictiva pel que fa a aquest aspecte.

Pel que fa al nombre de Reynolds vam obtenir un valor entre 5 i 100, el que indicava un

cop més que el biodièsel obtingut es trobava dins de l’interval de valors on el flux és

inestable i no es considera ni laminar ni turbulent. Tot i així es pot apreciar un augment

del número de Reynolds si el comparem amb els de les proves 1 i 2 ja que en el cas de

l’oli reciclat tenim una mescla d’èsters amb més components degut als processos de

fritura i resulta lògic, per tant, que s’acosti més al 100 i, per tant, sigui més turbulent.


43

El valor en el que sí veiem una clara millora és el rendiment, el qual és superior al de les

proves anteriors. Atribuïm el fet que aquest rendiment hagi estat lleugerament més alt a

què, d’una banda no vam realitzar un tercer rentat, procés que normalment suposa

pèrdues, i d’altra banda a què el resultat podria haver augmentat degut a una decantació

de l’equilibri de reacció per l’excés d’alcohol en les quantitats dels reactius. En menor

mesura, també hi podria tenir a veure la nostra experiència prèvia al laboratori, el que va

fer que aquesta prova es fes amb més agilitat i seguretat que les anteriors, evitant les

pèrdues.

Sorprenentment, tot i que caldria esperar que els resultats del procés amb oli reciclat

s’allunyessin més dels valors desitjats que en el cas de les proves amb oli net, hem

obtingut uns resultats relativament similars en els dos casos si comparem ambdues taules.

Això sembla indicar que, almenys seguint aquests passos, en el pla teòric la qualitat d’un

i un altre biodièsel (amb oli net o amb oli reciclat) seria, si més no, semblant o

equiparable.

Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Conclusions

44

7 CONCLUSIONS

Tot i que a nosaltres se’ns ha proporcionat tot el material necessari per poder realitzar la

síntesi de biodièsel, comprenem que un usuari estàndard pugui tenir dificultats a l’hora

de trobar un proveïdor d’aquests productes (com el metanol o l’hidròxid de potassi) i els

materials específics del treball experimental (provetes, vasos de precipitats, densímetres

etc.).

Tot i així, som conscients que hi ha gent que té grans produccions en instal·lacions

pròpies i que generen el seu propi combustible però és un procés que no considerem

apte, còmode ni segur per l’habitatge comú en instal·lacions com, per exemple, la cuina.

Això es degut a que un dels reactius, el metanol, i el catalitzador són molt tòxics i

podrien suposar un perill per a la salut si no es disposa de mesures de seguretat

adequades. La producció de biodièsel casolà seria, a més, un procés lent ja que es

necessitarien grans quantitats d’oli reciclat per omplir un dipòsit amb biodièsel i els

passos experimentals requereixen també d’un seguiment exhaustiu així com una

comprovació de la qualitat del producte final per tal de no fer malbé vehicles o

dispositius.

En relació al biodièsel obtingut, tant el produït a partir d’oli net com el d’oli reciclat,

creiem que comparant els resultats amb els paràmetres de qualitat establerts, la qualitat

del producte és acceptable. Encara que no en tots els casos els nostres resultats

concorden exactament amb els valors model no hem obtingut cap resultat que es desviï

exageradament de la tendència esperada i considerem que es podrien donar per vàlids en

el pla teòric. En aquest aspecte, valorem positivament la nostra activitat al laboratori i la

síntesi del biodièsel en general.

Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Conclusions

45

Malgrat l’obtenció d’uns bons resultats, considerem que resulta més adient i còmode

que els ciutadans reciclin l’oli d’una manera més convencional, utilitzant recursos com

l’envàs proporcionat per l’Ajuntament de les ciutats com Barcelona. Aquest s’han de

portar als Punts Verds des d’on s’entregaran a institucions encarregades de producció de

biocombustible a gran escala (annex de les alternatives pel reciclatge d’olis).

Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Fonts d’informació

46

8 FONTS D’INFORMACIÓ

Biocombustibles

[1]http://www.naturalenergy.es/joomla/index.php?option=com_content&view=article&i

d=57&Itemid=60

[2] http://es.wikipedia.org/wiki/Biocarburante

[3]http://www.biodisol.com/que-son-los-biocombustibles-historia-produccion-noticias-

y-articulos-biodiesel-energias-renovables/

Controvèrsies:

[4] http://europa.eu/legislation_summaries/agriculture/food/f86000_es.htm

[5] Sánchez, David (Amigos de la Tierra). (2007, setembre). “Agrocarburantes:

¿oportunidad o amenaza?” Revista Ambienta del Ministeri d’Agricultura i Medi

Ambient. Pàg. 74. Versió en línia:

http://www.magrama.gob.es/ministerio/pags/biblioteca/revistas/pdf_AM/AM_2007_69

_74_74.pdf

[6] Salomone, Monica. “Con los biocombustibles no se ahorran emisiones de CO₂” El

País. (2007, 12 de setembre). Entrevista a Hartmurt Michel, Premi Nobel de Química.

Versió en línia: http://elpais.com/diario/2007/09/12/futuro/1189548004_850215.html

[7]http://realagenda.wordpress.com/2010/08/14/biocombustibles-emiten-400-por-

ciento-mas-co2-que-los-fosiles/

[8]http://www.nationalgeographic.es/medio-ambiente/calentamiento-global/biofuel-

profile

http://www.naturalenergy.es/joomla/index.php?option=com_content&view=article&id=57&Itemid=60

http://www.naturalenergy.es/joomla/index.php?option=com_content&view=article&id=57&Itemid=60

http://www.biodisol.com/que-son-los-biocombustibles-historia-produccion-noticias-y-articulos-biodiesel-energias-renovables/

http://www.biodisol.com/que-son-los-biocombustibles-historia-produccion-noticias-y-articulos-biodiesel-energias-renovables/

http://europa.eu/legislation_summaries/agriculture/food/f86000_es.htm

http://www.magrama.gob.es/ministerio/pags/biblioteca/revistas/pdf_AM/AM_2007_69_74_74.pdf

http://www.magrama.gob.es/ministerio/pags/biblioteca/revistas/pdf_AM/AM_2007_69_74_74.pdf

http://elpais.com/diario/2007/09/12/futuro/1189548004_850215.html

http://realagenda.wordpress.com/2010/08/14/biocombustibles-emiten-400-por-ciento-mas-co2-que-los-fosiles/

http://realagenda.wordpress.com/2010/08/14/biocombustibles-emiten-400-por-ciento-mas-co2-que-los-fosiles/

http://www.nationalgeographic.es/medio-ambiente/calentamiento-global/biofuel-profile

http://www.nationalgeographic.es/medio-ambiente/calentamiento-global/biofuel-profile


47

[9] Diversos autors. (2009). Biodiésel a partir de microalgas. Revista BioTecnología

(Tijuana, Mexico), 13 (3): 45-46.

Tipus de biocombustibles

[10]http://www.argenbio.org/adc/uploads/pdf/biocombustibles.pdf

[11]http://www.bioenergeticos.gob.mx/index.php/introduccion/tipos-de-

biocombustibles.html

[12]http://etecnologia.com/medio-ambiente/biocombustibles

Biodièsel:

[13]http://ca.wikipedia.org/wiki/Biodi%C3%A8sel

[14] http://www.astm.org/SNEWS/SPANISH/SPJF09/nelson_spjf09.html

[15]https://biodis.wordpress.com/historia-del-biodiesel/

Avantatges i desavantatges del biodièsel:

[16]http://www.ina.ac.cr/mecanica_de_vehiculos/Transferencia%20tecnologica%20sob

re%20ventajas%20y%20desventajas%20de%20la%20utilizacion%20del%20biodiesel.p

df

Els triglicèrids:

[17] Leningher, Albert I. (2014). Lípidos. David L. Nelson, Michael M. Cox (Omega).

Principios de bioquímica. Edició núm. 6. Capítol 10.

[18] http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2bachillerato/biomol/contenidos9.htm

http://www.bioenergeticos.gob.mx/index.php/introduccion/tipos-de-biocombustibles.html

http://www.bioenergeticos.gob.mx/index.php/introduccion/tipos-de-biocombustibles.html

http://etecnologia.com/medio-ambiente/biocombustibles

http://ca.wikipedia.org/wiki/Biodi%C3%A8sel

https://biodis.wordpress.com/historia-del-biodiesel/

http://www.ina.ac.cr/mecanica_de_vehiculos/Transferencia%20tecnologica%20sobre%20ventajas%20y%20desventajas%20de%20la%20utilizacion%20del%20biodiesel.pdf



http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2bachillerato/biomol/contenidos9.htm


48

Metanol:

[19] http://es.wikipedia.org/wiki/Metanol

Mecanismes i funcionament de la reacció de transesterificació:

[20] Torossini Baudino, F.D. (2006). Reacciones en contexto: la transesterificación en

la producción de biodiésel a partir de aceite de fritura usado. Revista Anales de la Real

Sociedad Española de Química, 102 (3): 43-49.

[21] http://www.cubasolar.cu/biblioteca/Ecosolar/Ecosolar22/HTML/articulo02.htm

Reaccions paral·leles a la transesterificació

[22] http://www.biodisol.com/biodiesel-que-es-el-biodiesel-definicion-de-biodiesel-

materias-primas-mas-comunes/la-produccion-de-biodiesel-materias-primas-procesos-

calidad/

Proves de qualitat: Viscositat

[23]http://www.planetseed.com/es/ticket/que-es-la-viscosidad-dinamica-que-es-la-

viscosidad-cinematica-y-la-r

[24] Moreno Abajo, Álvaro. (2014). La viscositat de les mescles. IES Ausiàs March.

Treball de recerca.

Glicerina

[25]http://www.miliarium.com/Bibliografia/Monografias/Biocombustibles/Biodiesel

http://es.wikipedia.org/wiki/Metanol

http://www.biodisol.com/biodiesel-que-es-el-biodiesel-definicion-de-biodiesel-materias-primas-mas-comunes/la-produccion-de-biodiesel-materias-primas-procesos-calidad/




49

Informació general pel que fa al marc teòric:

[26] Dinis Vicente Pardal, Ana Cristina. (2012). Obtención del biodiesel por

transesterificación de aceite vegetal: nuevos métodos de síntesi. UNEX (Universidad de

Extremadura). Tesi doctoral. Pàgs. 17- 24, 28-31, 4-48.

Protocols:

[27] http://www.biodisol.com/como-hacer-biodiesel-produccion-y-fabricacion-de-

biodiesel-casero/

[28] http://es.journeytoforever.org/biocombustibles/como-hacer-biodiesel.cgi

http://www.biodisol.com/como-hacer-biodiesel-produccion-y-fabricacion-de-biodiesel-casero/

http://www.biodisol.com/como-hacer-biodiesel-produccion-y-fabricacion-de-biodiesel-casero/

http://es.journeytoforever.org/biocombustibles/como-hacer-biodiesel.cgi

50

ANNEXOS

51

ÍNDEX DELS ANNEXOS

1 CÀLCUL DE LA VISCOSITAT ......................................................................... 52

2 REACCIONS PARAL·LELES A LA TRANSESTERIFICACIÓ ................... 54

3 ÍNDEX DE CETÀ ................................................................................................. 56

4 PROTOCOLS ........................................................................................................ 58

4.1 Protocol amb oli net ................................................................................................... 58

4.2 Protocol amb oli reciclat ............................................................................................. 63

5 SEGURETAT ........................................................................................................ 66

6 NORMES QUE REGEIXEN LES PROPIETATS DEL BIODIÈSEL ............ 69

7 ALTERNATIVES PEL RECICLATGE D’OLIS .............................................. 71

Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Annexos

52

1. CÀLCUL DE LA VISCOSITAT

- Primer es prepara una proveta de 500mL i s’omple amb el biodièsel obtingut

omplint fins a una altura superior a aquest volum. Es fan dues marques, una on

s’engegarà el cronòmetre i l’altre on s’haurà d’aturar. A continuació, es llancen

boles de diàmetre molt reduït (en el nostre cas 6mm) i en funció de l’espai

recorregut i el temps mesurats en calculem la velocitat. En principi, si es pot dur

a terme l’experiment, la bola en arribar a la segona marca haurà assolit una

velocitat límit i uniforme que es mantindrà fins que aquesta arribi al fons del

recipient.

- Un cop calculada la velocitat la podrem incorporar a la fórmula següent:

Tenint la viscositat dinàmica es pot calcular la viscositat cinemàtica, la qual resulta del

següent quocient en què correspon a la viscositat cinemàtica:


53

Aquesta dada de viscositat és la que s’utilitzarà per comparar-la amb els valors fixats

per les diferents normes que estableixen la qualitat del biodièsel (ASTM D 6751-02 i N

14214-03).

Utilitzarem també la dada de la viscositat dinàmica per introduir-la en la fórmula que

serveix per a calcular el que s’anomena nombre de Reynolds. Aquesta fórmula,

anomenada llei d’Stokes, s’utilitza quan un objecte està en moviment en el si d’un fluid,

és a dir,quan el fluid exerceix sobre el cos una força de fricció equiparable a si el líquid

es mogués al voltant del cos:

En aquest cas, d es correspondria al diàmetre de l’esfera que es deixes caure pel líquid.

El càlcul del número de Reynolds ens informarà de si el biodièsel té un flux laminar o

turbulent. Un flux laminar és aquell en el que el fluid es comporta com si estigués

distribuït en capes o làmines que llisquen unes sobre les altres mentre que un flux

turbulent seria aquell en què l’avenç del líquid seria caòtic. Si el número de Reynolds és

inferior a 5 el flux al voltant de l’objecte és laminar mentre que si sobrepassa el valor de

100 és turbulent. Entre aquests dos valors el flux és inestable i pot variar d’un tipus de

flux a l’altre [23].


54

2. REACCIONS PARAL·LELES A LA TRANSESTERIFICACIÓ

Algunes de les reaccions secundàries que poden desencadenar-se a partir de la

transesterificació són les següents [22]:

Reacció de saponificació: S’ha d’eliminar l’aigua mitjançant evaporació abans de la

transesterificació dels olis i alcohols perquè aquesta afavoreix la saponificació però,

inclús utilitzant una mescla d’oli:alcohol lliure d’aigua, sempre es produeix aigua en el

sistema de la reacció general per la reacció del hidròxid amb l’alcohol. Aquesta aigua

dóna lloc a la hidròlisi d’alguns dels èsters produïts amb la consegüent formació de

sabó. La saponificació redueix el rendiment de l’èster i augmenta la dificultat de

recuperació de la glicerina degut a la formació d’emulsions. Aquestes emulsions poden

impedir la separació del biodièsel i la glicerina, provocant la pèrdua del producte i

problemes per a la separació i purificació dels èsters. A més, la formació de sabons

consumeix catalitzador de la reacció principal [26].

Fig.1. Reacció de saponificació en què un triglicèrid s’uneix al catalitzador per a formar sabó i

glicerina. Font:[22]

Reacció de neutralització dels àcids grassos lliures: Els àcids grassos presents a l’oli

vegetal, és a dir, que tenen un grup àcid però no estan units a un alcohol, poden

reaccionar amb el catalitzador bàsic en presència d’aigua produint també sabó al igual

que en el cas anterior.


55

Fig.2. Reacció d’un àcid gras lliure amb catalitzador bàsic formant en conseqüència sabó i

aigua. Font: [22]

Reacció d’esterificació: El procés que s’utilitza per a la producció de biodièsel és la

transesterificació però l’esterificació s’aplica a aquesta de manera combinada per

aprofitar el subproducte d’àcids grassos i produir més biodièsel. Donada la importància

dels èsters en aquesta reacció són nombrosos els processos per augmentar el rendiment.

El més comú és l’escalfament de la mescla d’alcohol i d’un àcid, utilitzant el reactiu

més econòmic en excés per augmentar el rendiment i desplaçar l’equilibri de la reacció

cap a la dreta. L’àcid preferiblement sulfúric en aquest cas actua com a catalitzador i

com a substància higroscòpica, és a dir, que absorbeix l’aigua que es forma a la reacció.

Alguns inconvenients que presenta aquest procés són que l’alcohol pot patir reaccions

d’esterificació amb el propi àcid sulfúric i que l’àcid pot patir una descarboxilació.

Fig.3. Reacció en què intervé un catalitzador àcid per fer reaccionar un àcid gras amb alcohol i

augmentar el rendiment de la reacció de transesterificació i, per tant, el nombre d’esters

metílics. Font: [22]


56

3. ÍNDEX DE CETÀ

La temperatura corresponent al 50% del destil·lat és un paràmetre utilitzat per a la

determinació del índex de cetà [26] en els combustibles que s’utilitzen en els motors

dièsel. El procés es porta a terme en una instal·lació de destil·lació col·locada dins

d’una campana extractora de gasos i constituïda per: un matràs de destil·lació de

250mL, un refrigerant, una proveta de 100mL, una placa calefactora i un termòmetre. El

procediment experimental es regeix per la norma UNE 51-011-81 i consta de les

següents etapes:

- Es col·loquen 100mL de biodièsel en el matràs de destil·lació.

- Es verifiquen les unions i s’asseguren.

- S’obre la clau del fluid refrigerant.

- Es connecta la placa calefactora.

- S’anota la temperatura de destil·lació quan el destil·lat hagi arribat a 50ml;

aquesta temperatura correspon al 50% del destil·lat.

L’índex de cetà mesura la facilitat d’inflamació d’un combustible pel motor dièsel. El

comportament del combustible es compara amb dos hidrocarburs purs elegits com a

referència, el n-cetà o hexadecà, al que se l’atribueix el nombre de cetà 100 i l’α-

metilnaftalè que rep el número de cetà 0. La mesura normalitzada del nombre de cetà

s’efectua en un motor dissenyat especialment per aquesta funció (norma ASTM D613 i

la norma EN ISO 51565) i a partir del número s’obté l’índex de cetà. Tanmateix,

existeixen correlacions com la inclosa a la norma que mostra com determinar l’índex de

cetà, directament, a partir de la temperatura del 50% del destil·lat i de la densitat.

S’ha demostrat que el nombre de cetà disminueix amb la disminució de la longitud de

cadena, l’augment de les ramificacions i l’augment de la insaturació dels àcids grassos.


57

Per tant, els èsters formats per àcids grassos saturats tenen un nombre de cetà alt, el que

pot resultar convenient ja que això fa que es congelin a temperatures relativament altes.

En canvi, els formats per àcids grassos insaturats, especialment poliinsaturats, presenten

punts de fusió més baixos i nombres baixos de cetà [26].

Per a la determinació de l’índex de cetà del biodièsel s’utilitza la correlació indicada:

I.cetà = 454,74 – 1641,416ρ + 0,774ρ2 – 0,554T + 97,803 (logT)2

Sent:

- ρ la densitat en g/ml.

- T la temperatura del 50% del destil·lat en °C.

Finalment aquesta prova de qualitat no va poder ser efectuada ja que no vam poder

realitzar la destil·lació de cap de les tres proves realitzades al laboratori.


58

4. PROTOCOLS

4.1 Protocol amb oli net

Material:

200mL de metanol (99% de puresa)*

KOH hidròxid de potassi**

1L d'oli de gira-sol***

Balança de 0,1g de resolució

Vas de precipitats 0'5L i 1L

2 embuts

Bunsen

Ampolles de plàstic de 1,5 o 2L

Termòmetre

Xeringa

Paper de torna-sol /pH-metre

Provetes de 500mL, 200mL i 100mL

Boles de plàstic de 6mm de diàmetre (viscositat)

Cronòmetre (viscositat)

Procés:

1. Preparació del metòxid

La preparació del metòxid s’ha de donar sempre dins d’una campana d’extracció

per raons de seguretat. Primer, mesurem 200mL de metanol i els aboquem amb

un embut dins d'una ampolla de 2L. El metanol absorbeix humitat de l'aire i per

aquest motiu s'ha de tancar ràpid l'ampolla després d'abocar-lo. Afegim el

catalitzador (KOH) dins del recipient amb el metanol mitjançant un segon

embut. Encaixem i enrosquem el tap fermament. Agitem l'ampolla unes poques

vegades, de costat a costat horitzontalment (no verticalment). L'ampolla


59

s'escalfarà durant la reacció degut a que aquesta és exotèrmica. Agitem bé durant

1 minut a intervals de 5 o 6 minuts perquè així el catalitzador es dissolgui en el

metanol formant metòxid de potassi.

2. Reacció/Procés de Transesterificació

Escalfem l'oli fins a una temperatura de 55°C i l’aboquem dins l’ampolla de

plàstic on hem preparat prèviament el metòxid. Barregem durant 20-30min i, si

és possible, és aconsellable fer-ho durant una estona més. No cal que el sacseig

sigui molt ràpid, n’hi ha prou amb un ritme lent. Quan acaba la reacció, deixem

reposar la mescla perquè es dugui a terme la reacció de transesterificació. La

barreja es contraurà en refredar-se deformant l'ampolla. És possible que haguem

de deixar que entri una mica d'aire després d'una estona. Durant la

transesterificació els àcids grassos es separaran de la glicerina i el metanol

s'unirà a ells formant metilèsters.

Fig.4. Muntatge per escalfar l’oli amb placa calefactora i agitador magnètic, al costat està el

metòxid dins l’ampolla de plàstic.


60

3. Separació/Decantació

Deixem la mescla en repòs un o dos dies i preferiblement una mica més. La

glicerina formarà una capa fosca al fons clarament separada de la capa de

biodièsel de color clar. El biodièsel obtingut pot ser cristal·lí o una mica tèrbol,

però la seva coloració en aquesta prova no afectarà al resultat final.

Després de la separació, aboquem el biodièsel en una ampolla de plàstic amb

una xeringa evitant que entri glicerina. Si es decanta alguna quantitat de

glicerina, el deixem reposar perquè la glicerina torni a precipitar i fem una

segona decantació. Un cop el biodièsel ja es trobi separat de la glicerina podrem

procedir amb els rentats, tot i que abans hem de mesurar el pH del biodièsel

resultant.

4. Rentat i secat (per agitació)

En el procés de rentat utilitzarem el mètode més comú, el mètode d'agitació.

Aquest mètode consisteix en afegir aigua en una proporció del 10% de l'oli

utilitzat i agitar suaument uns 5 minuts. Un cop agitat, l'introduirem dins d'una

ampolla de 2L i la deixarem reposar un mínim d'unes 8h per decantar l'aigua

present. Un cop l’aigua s’hagi decantat, romandrà a la part inferior de l’ampolla

amb un aspecte lletós. En cas de que entre l’aigua lletosa i el biodièsel s’hagi

format una capa d’emulsió, s’intentarà tractar aquesta capa per tal d’augmentar-

ne el rendiment. La formació d’una emulsió pot ser deguda a que la reacció no

s’hagi completat o degut a un gran excés de catalitzador.

L’objectiu del rentat és principalment l’eliminació de catalitzador bàsic per

obtenir, al final, un pH gairebé neutre (com queda indicat a la taula 8). Un cop el


61

biodièsel s'hagi separat de l'aigua, tallarem la part de dalt de l'ampolla i anirem

extraient el biodièsel, que quedarà a la part superior, amb una xeringa de

laboratori. Perquè el biodièsel quedi totalment net és recomanable realitzar

aquest procés 2 o 3 cops fins que es vegi translúcid, indicador de que ja està net.

Finalment es pot escalfar el biodièsel fins a uns 100°C per evaporar les restes

d'aigua que poden haver quedat barrejades amb el biodièsel, tot i que aquest és

un pas del procediment opcional. S’haurà de mantenir aquesta temperatura fins

que deixin de sortir bombolles. Acabat el procés farem una última prova de

qualitat per comprovar si el biodièsel és realment apte per a ser utilitzat.

5. Proves de qualitat

Per les proves de qualitat ens basarem en tres característiques intrínseques del

biodièsel: la densitat amb càlculs i densímetre, el pH amb paper de torna-sol i

pH-metre i la viscositat. Segons l'ASTM la seva densitat ha d'estar entre

0,86g/cm³ i 0,90g/cm³ (idealment 0,88g/cm³) i el seu pH hauria de ser neutre (7)

o gairebé neutre. Pel que fa al pH, s’hauran de fer dos mesures, una abans del

primer rentat i una després de l’últim. Els resultats de les dues mesures hauran

de concordar aproximadament amb els valors de la taula següent:

Taula 1: Valors de pH que s’esperen segons l’estat del biodièsel.

Estat del biodièsel pH

Sense rentar 9,3

Després de rentar 7,5

Font: [28]


62

Si es supera aquesta prova inicial, és a dir, el seu pH ronda el 9 abans de rentar

podrem procedir a fer els rentats i seguir el procés tal i com s’indica als passos

següents.

La viscositat es calcularà seguint el mètode exposat a l’apartat 1 de l’annex. En

cas de no tenir un aparell de mesura de la viscositat especialitzat es recomana

consultar aquest mètode explicat prèviament. El material necessari per a la seva

realització ja consta en el material. Bàsicament seran necessaris una proveta de

500mL, boles de plàstic petites, preferiblement d’uns 6mm de diàmetre o menys,

i un cronòmetre.

* Per què utilitzar metanol i no etanol? Elegim metanol pel seu baix cost i els seus

avantatges físico-químics. El metanol pot reaccionar a baixa temperatura i amb rapidesa

amb els triglicèrids i a més, facilita la dissolució del catalitzador [26]. En el cas

d’utilitzar etanol en lloc de metanol, es necessitaria un etanol del 99% de puresa,

l’obtenció del qual resulta menys econòmica i pràctica. L'etanol farmacèutic, que és el

de més fàcil obtenció, té una puresa del 96% i per tant no resultaria del tot eficaç per a

aquest procés de síntesi.

** Per què KOH i no NaOH? Elegim KOH perquè en la preparació del metòxid, el

KOH és dissol en molt menys temps i amb molta més facilitat que l'NaOH, de manera

que garanteix tota la conversió de l’oli durant la reacció, tot i que se’n necessita més

quantitat que de NaOH. A més, teòricament dóna millors resultats i és més fàcil

d'utilitzar, sent recomanable per a principiants. Si s'utilitza NaOH (almenys amb un

97% de puresa) la quantitat exacta són 3,5g. Si s'utilitza KOH, la quantitat depèn de la

puresa: puresa del 99% (poc comú), 4,9g; 92% de puresa (més comú), 5,3g; 90% de

puresa, 5,5g; 85% de puresa, 5,8g. Serveix qualsevol d'aquestes pureses.


63

***Per què utilitzar oli de gira-sol? Perquè per a la producció de biodièsel és necessari

utilitzar olis vegetals i dintre d'aquests, el de gira-sol és el de més fàcil obtenció ja que

es troba a l’abast de tothom. L'oli de gira-sol es pot trobar a qualsevol supermercat i té

una acidesa apta pel procés. Altres olis no recomanats poden ser més àcids i poden

afectar el procés de producció del biodièsel.

4.2 Protocol amb oli reciclat

Material:

200mL de metanol (99% de puresa)

KOH

0,5L d’oli de gira-sol usat

Balança de 0,1g de resolució

Vas de precipitats 1L

2 embuts

Bunsen

Termòmetre

Ampolles de plàstic

Xeringa

Paper de filtre

Provetes 500mL, 200mL i 50mL

Paper de torna-sol/ pH-metre

Boles de plàstic de 6mm de diàmetre (viscositat)

Cronòmetre (viscositat)


64

Procés:

1. Filtrat de les impureses de l’oli

A diferència de l'oli net, l'oli usat necessita un filtrat previ per extreure les

impureses o restes de menjar que hi puguin quedar. Per fer-ho, escalfem l'oli fins

a 35°C aproximadament perquè sigui més fluït de manera que ens faciliti el seu

filtratge. Aquest filtratge el fem utilitzant un embut i paper de filtre. L'oli que es

va filtrant el recollim amb el vas de precipitats d'1L. És important que no hi hagi

restes d’impureses en el biodièsel filtrat, per això és aconsellable filtrar canviant

el paper de filtre sovint.

Fig.5. Aspecte de l’oli reciclat i sistema de filtratge a partir d’un embut i paper de filtre.

2. Eliminació de l'aigua present en l'oli

L'oli que ha estat utilitzat per a cuinar és més propens a retenir aigua, el que fa

més lenta la reacció de transesterificació i afavoreix la saponificació. Per tant, és

necessari reduir tot el possible la quantitat d'aigua abans de seguir amb el procés.

Per eliminar l'aigua escalfem l'oli filtrat fins als 100°C i mantenim la

temperatura mentre l'aigua s'evapora durant uns 10 minuts. És important agitar


65

constantment per a evitar que es formin bombolles de vapor que poden esquitxar

oli calent. Després deixem d'escalfar i esperem a què es refredi.

Després d’aquests dos passos previs que requereix el procés amb oli reciclat seguirem

els mateixos passos que en el protocol amb oli net. Haurem de preparar un metòxid, fer

la mescla, dur a terme els rentats corresponents i per últim realitzar les proves de

qualitat. En general, no s’hauria d’apreciar cap canvi significatiu respecte a les proves

amb oli net més enllà d’un canvi en la coloració del biodièsel, ja que el biodièsel

resultant de la síntesi amb oli reciclat serà d’un color més fosc comparat amb el

resultant de la síntesi amb oli net.


66

5. SEGURETAT

La part pràctica al laboratori ha estat una de les bases més importants a l’hora d’extreure

conclusions i valorar els resultats obtinguts. Després d’una quantitat considerable

d’hores de treball al laboratori ens vam haver d’acostumar a les mesures de seguretat

necessàries que cal prendre sempre que es realitza un experiment amb productes tòxics

o corrosius com eren en el nostre cas el metanol, l’hidròxid de sodi o el metòxid que

generàvem amb la mescla d’aquests dos components.

Segons les Fitxes Internacionals de Seguretat Química el metanol és altament

inflamable i, fins i tot, la seva mescla amb el vapor o l’aire pot resultar explosiva. Tota

la primera part de les proves experimentals que consistia en preparar el metòxid es va

realitzar, per tant, a la campana d’extracció. L’exposició al metanol ja sigui per

inhalació, per contacte amb la pell, els ulls o la ingestió pot tenir efectes que van des de

la inflamació, el dolor i les nàusees fins a alteracions en la vista o en casos extrems la

mort.

Fig. 6. Pictogrames d’advertència que apareixen en l’envàs de metanol. El primer a l’esquerra

indica que el producte pot inflamar-se per contacte amb una font d’ignició (flama, espurna,

electricitat etc.) per calor o per fricció, en contacte amb l’aire o amb l’aigua o si s’alliberen

gasos inflamables. El segon a la detra indica que el producte pot tenir efectes adversos per a la


67

salut inclús en petites dosis (nàusees, vòmits, cefalea, pèrdua de coneixement o, fins i tot, la

mort).

D’altra banda, el catalitzador utilitzat en les proves experimentals, l’hidròxid de potassi,

també havia de ser manipulat amb compte perquè, tot i que es pot considerar d’efectes

adversos més lleus que en el cas del metanol, l’envàs també du una sèrie d’advertències

de seguretat. En principi, no és inflamable o explosiu llevat que s’exposi a un contacte

prolongat amb humitat o aigua ja que podria generar calor suficient per provocar la

ignició de materials combustibles. L’exposició a l’hidròxid de potassi pot causar tos,

mal de gola, sensació de cremor per inhalació, dolor i cremades a la pell, visió borrosa

si entra en contacte amb els ulls i cremades a la boca, nàusees, vòmits i shock o

col·lapse per ingestió.

Fig.7. Pictogrames de seguretat que apareixen a l’envàs d’hidròxid de potassi. El primer a

l’esquerra indica corrosió, que pot causar danys irreversibles en la pell i els ulls en cas de

contacte o projecció. El segon a l’esquerra indica efectes adversos en dosis altes així com

irritació als ulls, la gola, el nas i la pell. També expressa la possible aparició d’al·lèrgies

cutànies, somnolència i/o vertigen.

En dissoldre el KOH en metanol obtenim el metòxid potàssic que posteriorment es

barrejarà amb l’oli perquè es produeixi la reacció entre l’alcohol i els triglicèrids.


68

Aquest metòxid és altament inflamable i pot ser explosiu en contacte amb l’aigua, aire

humit i metalls. La exposició al metòxid pot ocasionar tos, dificultat respiratòria,

cremades, visió borrosa, shock etc. En el seu etiquetat inclou el pictograma de la flama

(Fig.6) i el que indicia corrosió (Fig.7).

Cal remarcar que en tot moment hem manipulat aquests productes en envasos tancats de

plàstic i han quedat sempre guardats a la campana d’extracció per evitar qualsevol gas o

fuga que pogués ser nociva per nosaltres o el laboratori en general. Per manipular-los

hem utilitzat ulleres, bates i guants per evitar el contacte directe. Al principi, la

organització per treballar a la campana i portant la protecció ens va resultar una mica

complicat però a mesura que anàvem fent experiments aquest procediment es va

convertir en habitual i hem comprés la importància d’aquest per a la nostre seguretat i la

de les instal·lacions. També hem abocat els residus que contenien aquest tipus de

productes a contenidors especialitzats per evitar la contaminació de les aigües o la seva

inhalació.


69

6. NORMES QUE REGEIXEN LES PROPIETATS DEL

BIODIÈSEL

Al llarg del treball apareixen un seguit de normes que contenen els estàndards establerts

sobre els paràmetres de qualitat que ha de seguir el biodièsel. En total n’apareixen cinc

de diferents, les quals seran explicades a continuació. Aquestes són:

1. ASTM D 6751-02

2. EN 14214-03

3. UNE 51-011-81

4. EN ISO 51565

5. ASTM D 613

ASTM D 6751-02: Aquesta norma determina les especificacions pel biodièsel barrejat

amb combustibles destil·lats mitjans. Aquesta especificació estàndard especifica

diversos mètodes de prova que s’han d’usar en la determinació de certes propietats de

les mescles del biodièsel. Entre les proves esmentades es troben el punt d’inflamació i la

viscositat cinemàtica. Aquesta norma és establerta per l’organisme de normalització de

“ASTM International” i és vigent als Estats Units de Nord-Amèrica i Canadà. Difereix

lleugerament de la norma Europea ja que passen per alt alguns paràmetres de mesura.

L’ASTM International coneguda com la Societat Americana per Proves i Materials és

una de les majors organitzacions de desenvolupament de normes voluntàries del món.

Inclou les normes tècniques per a materials, productes, sistemes i serveis, les quals

tenen un paper important en la infraestructura d’informació que orienta el disseny, la

fabricació i el comerç internacional.


70

EN 14214-03: És una norma europea que es descriuen els requisits i mètodes d'assaig

per el tipus més comú de biodièsel. Només s’aplica als èsters de metil, és a dir, el

biodièsel produït usant metanol.

Els estàndards d’aquesta norma són establerts pel C.E.N (Comitè Europeu de

Normalització) al qual pertanyen Islàndia, Noruega i Suïssa a més de tots els països

integrants de la Unió Europea.

UNE 51-011-81: Correspon a la norma espanyola que determina les característiques de

destil·lació dels productes petrolífers.

EN ISO 51565: Correspon a la norma espanyola que determina la qualitat d’ignició

dels combustibles dièsel mitjançant el mètode del motor de cetà.

ASTM D 613: És la norma que determina el mètode d’assaig d’arbitratge per

determinar el nombre de cetà. Segons aquesta norma el nombre de cetà es determina

usant un procediment mitjançant un volant que varia la relació de compressió de la

mostra proporcionada i de dos combustibles de referència per obtenir un retard d'ignició

específic. Això permet que el nombre de cetà es pugui determinar mitjançant la

interpolació de la lectura del volant.


71

7. ALTERNATIVES PEL RECICLATGE D’OLIS

Des del 28 de febrer de l’any 2008 les llars barcelonines poden disposar de l’oli-pot, un

recipient dissenyat per a recollir i emmagatzemar les restes de l’oli domèstic per

facilitar el seu posterior reciclatge. L’oli-pot té una capacitat de 750mL, està fet de

plàstic i pot aguantar temperatures de fins a 180°C. Al 2010 es van recollir a Barcelona

uns 195136 litres d’oli domèstic, un 2,5% de l’oli total generat (cada any es generen 8

milions de litres d’oli). Aquest recipient es troba disponible a tots els Punts Verds dels

barris de la ciutat de Barcelona.

Al llarg del 2010 van ser 87700 els barcelonins que van portar fins als Punts Verds els

olis domèstics per al seu reciclatge. De mitjana, a cada aportació s’abocaven uns 1,8

litres i es calcula que cada ciutadà genera una mitjana anual entre 5 i 6 litres d’olis usats.

Fins el moment en què va començar la iniciativa de l’oli-pot, les garrafes buides o els

pots de vidre eren els envasos que s’utilitzaven per transportar l’oli fins al Punt Verd

però ara l’oli-pot es pot tancar hermèticament amb el seu tap de rosca i la seva nansa

permet agafar-lo, el que el fa una alternativa més neta i còmode.

Fig.8. A l’esquerra, el cartell que formava part de la campanya de difusió d’informació de l’oli-

pot realitzada per l’ajuntament de Barcelona l’any 2011. A la dreta, el cartell de l’any 2014.


72

L’oli-pot pretén que no s’aboqui l’oli usat a l’aigüera o el lavabo per evitar que es

contaminin les aigües i, en general, el medi ambient ja que es calcula que només un litre

d’oli pot arribar a perjudicar mil·lilitres d’aigua. A més, l’oli és indissoluble en aigua i,

per tant, s’estén formant taques de gran extensió sobre aquesta afectant al mar, els rius i

els llacs. Aquestes taques d’oli generen capes que impedeixen l’oxigenació correcta de

l’aigua i que en conseqüència alteren dramàticament la vida dels ecosistemes aquàtics

dificultant la respiració de peixos i plantes. Tot i l’existència de depuradores, els olis

abocats a l’aigüera interfereixen en el funcionament d’aquestes infraestructures i alguns

tractaments de depuració, comportant el seu encariment. L’encariment de la depuració

fa que els costos incideixin en el que finalment paguen els consumidors en els canons

per al seu manteniment. Tampoc és recomanable abocar els olis al terra ja que això té

efectes nocius en la fertilitat del sòl.

D’altra banda, amb només un litre d’oli usat es pot obtenir gairebé el mateix litre de

biodièsel que pot ser emprat com a combustible alternatiu als derivats d’hidrocarburs. A

més, amb la reacció de transesterificació necessària per la producció de biodièsel amb

100kg d’oli usat podem obtenir prop de 130 kg de sabó degut a què s’obté la glicerina

com a producte secundari.

biodièsel domèstic: qualitat assegurada? · biodièsel domèstic: qualitat assegurada? els...

Documents