Proceso en dos etapas basado en el método de Mike Pelly

Nota: Muchos productores caseros usan este método y consiguen un producto de muy buena calidad. Aleks ha mejorado el proceso. Consulta el Método ácido-base.
Los procesos de dos etapas son complicados, no para principiantes. Empieza aprendiendo lo más básico, debes empezar por el método sencillo de una etapa.
Introducción
Desde hace tiempo mucha gente produce biodiésel apartir de aceite de cocina usado. En internet hay muchos artículos magníficos que pueden enseñarte cómo empezar.
Aquí propongo un método alternativo, que puede producir un biodiésel un poco más puro. Funciona bien en invierno, ya que se forma menos cera y da menos problemas al arrancar, o eso espero.
Supongo que todos conoceran ya el método de Mike Pelly (si todavía no lo has leído, deberías hacerlo pronto). Ese artículo da una buena explicación de las reacciones químicas relacionadas con el proceso, y es una buena manera de empezar las primeras pruebas. El método de Mike es un buen punto de partida para los principiantes, y produce un combustible que es adecuado para la mayoría de los climas (y para la mayoría de los conductores).
Pero yo no estaba satisfecho con el resultado. Te explicaré por qué: soy químico profesional e hice algunos cálculos antes de empezar. Faltaba parte de la glicerina, no mucha, pero me parecía una chapuza. Probé, pesé, medí, leí artículos, hice más pruebas y compré un coche diesel para comprobar el resultado.
Como ninguno de los miembros de nuestro grupo de discusión se quejaba de la pérdida de glicerina pensé que mis cálculos debían ser erróneos; llené el depósito de mi jeep de segunda mano y fuí a dar una vuelta. El motor funcionaba bien y decicí continuar mi producción de biodiésel.
Pero el motor sonaba raro en las mañanas frías y volví a investigar. Después de un tiempo contacté con Camillo Holecek, quien me dio buenos consejos.
Teoría
Si recuerdas tus clases de química, en muchas reacciones químicas hay algo que se llama equilibrio. Algunas reacciones ocurren solo en un sentido, pero otras son reversibles. Observa esta reacción:

A+B —> C+D

A+B <— C+D

Es una reacción reversible. La transesterificación también lo es. Cuando los reactivos y los productos alcanzan el equilibrio, la reacción para. Eso no es bueno porque parte del aceite queda sin reaccionar. Cuando eso ocurre el resultado es una mezcla de aceite y biodiésel. No se pueden separar porque el biodiésel es un buen disolvente para el aceite. Un motor diesel normal no funciona bien con aceite vegetal, por eso hay que evitar que la reacción quede incompleta.
La adaptación
Supón que A y B son los reactivos (aceite y metanol) y que C y D son los productos (biodiésel y glicerina). Para desplazar la reacción hacia el lado de los productos, es decir, para convertir todo el aceite en biodiésel, hay dos soluciones:
1. Añadir más metanol
2. Sacar la glicerina del reactor
Añadir metanol no sirve de mucho porque para conseguir una pequeña mejora hace falta más del doble de lo normal. Tanto metanol sería carísimo. Separando la glicerina sí se consiguen buenos resultados. Se consigue un tercio más de biodiésel. Pero separarla durante la reacción es difícil y hace falta una centrifugadora, que es cara. Casi había abandonado la idea cuando Camillo me propuso una solución muy sencilla: dividir la reacción en dos etapas.
El proceso
Este es un resumen del proceso de Mike Pelly:
• Medir el pH
• Calentar el aceite
• Preparar el metóxido
• Mezclar el aceite con el metóxido
• Extraer la glicerina
• Lavar y secar
Sólo hay dos diferencias entre el proceso de Mike y el proceso de dos etapas: en el segundo no hay que medir el pH, y hay dos mezclas de metóxido. ¿Por qué no hace falta medir el pH? Cualquier analista químico te dirá que para conseguir resultados exactos los productos deben estar en buen estado y hay que hacer cada medida al menos tres veces. Por eso calculé empíricamente una cantidad de lejía (NaOH) que ha dado buenos resultados en todas mis pruebas: 6,25 gr de lejía por cada litro de aceite. Para la segunda etapa no hace falta ningún equipamiento nuevo, sólo más tiempo.

ADVERTENCIA:
Ponte guantes resistentes a los productos químicos, un delantal grueso y gafas protectoras. No respires los gases. El metanol puede causar ceguera y la muerte, y no hace falta beberlo porque es absorbido através de la piel. El hidróxido de sodio puede causar quemaduras graves y la muerte. Juntos forman metóxido de sodio, que es extremadamente caústico. Son productos peligrosos, ¡tratalos con mucho cuidado! Siempre tiene que haber cerca agua corriente. El lugar de trabajo debe estar muy bien ventilado. No puede haber cerca niños ni animales. Para más información consulta Seguridad.
Primera etapa
1. Mide la cantidad de aceite que vas a procesar y ponlo dentro del reactor.

2. Prepara el metóxido de la siguiente manera: mide una cantidad de metanol puro equivalente al 25% del volumen de aceite, y mézclalo con (6,25 gr/litro de aceite) de lejía (NaOH).

3. Calienta el aceite hasta 48-52º C (118-126º F).

4. Pon con el aceite 3/4 del metóxido. Guarda el resto en un recipiente hermético lejos de niños y de llamas o chispas... O también puedes preparar dos lotes de metóxido: mide las cantidades de los productos y luego divide cada una de esas cantidades en 3/4 y 1/4.

5. Mezcla entre 50 y 60 minutos manteniendo la temperatura inicial.

6. Deja que la mezcla repose durante doce horas.

7. Separa la glicerina del biodiésel. Te darás cuenta de que hay mucha menos glicerina de lo normal.

Segunda etapa
8. Vuelve a poner enl reactor el biodiésel de la primera etapa.

9. Caliéntalo hasta 48-52º C (118-126º F).

10. Añade el resto del metóxido (recuerda que guardaste 1/4).

11. Mezcla entre 50 y 60 minutos manteniendo la temperatura inicial.

12. Deja que repose doce horas.

13. Separa la glicerina del biodiésel. Ahora la glicerina es una masa gelatinosa. Sobre la capa de glicerina habrá una fina capa de cera de color cremoso, que NO DEBE mezclarse con el biodiésel. Recuerda, la cera es una de las substancias que pueden atascar los inyectores.

14. Lava y seca el biodiésel. Yo prefiero el método de lavado con burbujas, pero puedes hacerlo como quieras.
Método de Lavado Con Burbujas de la Universidad de Idaho
Quiero explicar el método en este artículo porque el lavado del combustible es crucial. Por favor, no intentes usar en tu coche el combustible producido según las instrucciones de este artículo sin haberlo lavado adecuadamente (el combustible, no el coche). Este combustible es muy caústico al final de la segunda etapa y podría dañar la bomba de inyección.

Esto es lo que necesitas: un gran recipiente de plástico (con el doble de volumen que el reactor), una bomba de aire para acuario, barata, pero con suficiente flujo de aire, un difusor de acuario grande (piedra difusora) y un tubo de goma para unir la bomba con la piedra. Yo tengo un medidor de pH electrónico, pero también sirve el papel indicador de pH (con una resolución de 1/2 unidad de pH). El medidor electrónico es la opción más barata (15 US$) si piensas hacer más de veinte lotes.
Explicación sobre el pH
El pH no tiene una unidad real, ya que su fórmula es "pH= –log (concentración de iones H+)". Es un número que no depende del volumen. Los químicos necesitan expresar de alguna manera la concentración de iones H+ en un volumen desconocido de un líquido.

Después de la segunda etapa el pH del biodiésel debe ser 7, que es el valor de referencia de la escala de pH (es como el cero en otras escalas). El rango de esta escala es de 0 a 14: de 0 a 7 es ácido, por encima de 7 es alcalino, y 7 es neutro.

Por ejemplo, si mezclas 10 litros de un líquido con pH 9 (dos unidades por encima de 7) con 10 litros de un líquido con pH 5 (dos unidades por debajo de 7), el resultado es un líquido con pH 7 aproximadamente, es decir, neutro. Este es el truco que usaremos luego en el labado.
El lavado
Primero mide el pH de tu biodiésel y anota el resultado. Luego mide el volumen de biodiésel que vas a lavar y pon un volumen equivalente de agua en el recipiente donde vayas a hacer el lavado. El agua y el biodiésel deben estar aproximadamente a la misma temperatura (a temperatura ambiente). Limpia y seca el electrodo del medidor de pH, sumérgelo en el agua y hecha vinagre concentrado hasta que el pH alcance tantas unidades POR DEBAJO de 7 como tenga el pH medido antes POR ENCIMA de 7. Mezcla con una cuchara de madera mientras añades pequeñas cantidades de vinagre.

Por ejemplo: si el pH del biodiésel es de 8,7 (7 + 1,7) tienes que conseguir que el pH del agua sea de 5,3 (7 - 1,7). Ahora pon el biodiésel en el recipiente donde está el agua, deja en el fondo la piedra difusora y pon en marcha la bomba de aire. Pronto aparecen columnas de burbujas que atraviesan el biodiésel elevando cada burbuja una gotita de agua hasta la superficie. Cuando llegan arriba las burbujas estallan, y las gotitas de agua vuelven al fondo arrastrando el jabón y el metanol. el vinagre neutraliza la lejía.

El burbujeo debe durar seis horas como mínimo. Después hacen falta otras doce horas de reposo. El agua queda en el fondo, totalmente blanca, y el biodiésel flota encima con un color mucho más claro que el que tenía antes. Saca el agua, con cuidado de que salga toda. Puedes usar un tubo transparente o una llave cerca del fondo, pero en los dos casos debes dejar que salga también un poco de biodiésel al final para asegurarte de que sacas TODA el agua. Calienta el biodiésel hasta 100º C (212º F) y mantén la temperatura hasta que dejen de formarse burbujas de vapor. El pH del producto final será de 7 +/- 0,25, que es el adecuado. Deja que se enfríe y fíltralo. Ahora ya está terminado y puedes usarlo.

Consulta: Lavado con burbujas
Conclusión
He probado el biodiésel fabricado con este método en mi Jeep Cherokee. Funciona mejor que el biodiésel "clásico", y mejor que el diesel mineral (el motor ronronea felizmente). Ahora que se acerca el invierno, pondré un pequeño calentador junto al filtro para evitar sorpresas desagradables.

Mientras termino este artículo fuera hace frío y llueve un poco. Me he servido un dedo de whisky escoces y lo bebo a pequeños sorbos. Mi gato ronronea en mi regazo mientras yo pienso en la próxima primavera; me gustaría viajar. Puede que algún día nos reunamos todos, puede que cerca de un campo de girasoles florecientes.

Aclaración
He recibido quejas del proceso, parece ser que se forma "gelatina". ¡Quita toda el agua! Cuanto más caústico sea el metóxido (cuanta más lejía haya) más jabón se formará, si hay agua, por poca que sea. Esto es lo que ocurre: la cantidad de lejía no tiene que ser obligatoriamente 6,25 gr por litro de aceite. Tendrás problemas si el aceite contiene de agua. Para que te sea más fácil al principio, prueba con 6,00 gr/litro y aumenta esa cantidad gradualmente, o caliente el aceite para secarlo antes de empezar. Cuanta más lejía haya, más rápida y limpia será la separación.
COMENTARIO
En uno de los primeros mensajes que Aleks Kac envió a la Lista de Correo de los Biocombustibles decía que estaba haciendo pequeñas pruebas de biodiésel y que el resultado era bueno con aceite que no ha sido cocinado, pero "con el aceite usado el biodiésel huele a vómito ... tiene un olor muy desagradable. ¿Cómo puedo evitarlo?" Aleks se convirtió pronto en uno de los principales expertos en biocombustibles (ten en cuenta que es químico profesional). Cinco meses después de enviarnos aquel mensaje había desarrollado el proceso en dos etapas que aquí se describe. ¡Felicidades Aleks!



Mike Pelly
Steve Spence
http://www.green-trust.org/

Joshua Tickell:
VeggieVan
http://www.veggievan.org/

Camillo Holecek de ENERGEA -- Email: camillo.holecek@donauwind.at
http://www.energea.at/en_info.html




http://journeytoforever.org/es/biodiesel_aleks.html