Biodiesel

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Biodiesel prodotto da Fablab genova.

Biodiesel è un nome comune con il quale vengono generalmente indicati i prodotti di raffinazione dell'olio vegetale esausto attraverso un procedimento che li rende adatti ad essere utilizzati come combustibile per svariate applicazioni.

Come potete vedere nelle sezioni dedicate alla fornace fusione metalli e al bruciatore a nebulizzazione il progetto originale del procedimento di fusione dei metalli prevedeva l'utilizzo di olio esausto come combustibile. Dopo svariate prove ci siamo resi conto che nebulizzare un liquido viscoso come l'olio è estremamente difficile e richiede temperature molto elevate, dunque un prolungato pre-riscaldamento a benzina (incompatibile con la nostra esigenza di fusioni-lampo con piccole quantità di materiale). Una soluzione a questo problema è l'esecuzione di un trattamento di transesterificazione dei trigliceridi presenti nell'olio con conseguente fluidificazione dello stesso e abbassamento del flash point.

Principio di funzionamento

L'olio esausto (così come il comune olio vegetale) è principalmente composto da trigliceridi: molecole piuttosto ingombranti composte da tre catene idrocarburiche di acidi grassi condensati. A causa delle enormi dimensioni di queste molecole, esse hanno difficoltà a muoversi liberamente e a raggiungere lo stato di gas (requisito necessario per una migliore combustione). È però possibile scollegare tra loro le tre catene legandole ciascuna ad una molecola di dimensioni molto minori, ad esempio un alcol, come l'alcol metilico (questa scelta è anche dettata dal fatto che il metanolo, nelle giuste condizioni, reagisce completamente a dare i composti desiderati). La reazione di trasformazione di un estere (in questo caso un tri-estere, trigliceride) in un'altro estere è nota sotto il nome di reazione di transesterificazione. Al fine di far avvenire la reazione in tempi ragionevoli viene aggiunto idrossido di sodio (soda caustica) che catalizza la reazione permettendole di avvenire a temperatura ambiente, senza riscaldamento.

Realizzazione

Le prime due bottiglie di biodiesel prodotte in fablab, è visibile l'imbuto utilizzato per la filtrazione.

I passi da seguire per ottenere un biodiesel adeguato ad essere bruciato in una fornace (dunque meno raffinato di quello che potreste mettere nel motore di un auto) sono pochi e piuttosto semplici, ma vanno seguiti con attenzione ed osservando alcune fondamentali norme di sicurezza:

  • Indossare guanti in lattice o simile.
  • Indossare un paio di occhiali.
  • Proteggere le vie aeree.

Per realizzare il biodiesel abbiamo utilizzato:

Miscelazione dei reagenti Per prima cosa è necessario sciogliere l'idrossido di sodio nel metanolo, questa operazione è piuttosto lenta e può impiegare una decina di minuti. È necessario agitare, facendo molta attezione a non venire direttamente a contatto con il liquido ottenuto, che è leggermente tossico (nel caso è sufficente lavare le parti esposte). Durante la miscelazione il metanolo dovrebbe scaldarsi leggermente.

Aggiunta dei reagenti Una volta ottenuta una soluzione omogenea, si può procedere all'aggiunta. Poichè nelle condizioni di reazione l'acqua reagisce analogamente all'alcol producendo dei saponi (solidi) è necessario mantenere il recipiente di reazione sigillato ed eventualmente aggiungere all'interno dell'olio un agente anidrificante (come il solfato di sodio anidro). Durante l'aggiunta è bene mescolare energicamente in modo da rendere l'olio omogeneo (l'olio assumerà una colorazione marrone chiara), in questo modo si rende la reazione più veloce. A questo punto è necessario attendere dai 3 ai 4 giorni, al termine dei quali avremo ottenuto un liquido bruno poco viscoso ed un accumulo di glicerina sul fondo (una poltiglia di colore scuro). La glicerina è un prodotto secondario della reazione e la sua presenza indica l'avvenuta della reazione.

Separazione Il grezzo ottenuto non è utilizzabile nella fornace, poichè la presenza di glicerina e di residui della cottura dell'olio potrebbero intasare l'ugello vaporizzatore del bruciatore a nebulizzazione causando non pochi problemi, è dunque necessaria una filtrazione (che può essere anche molto grezza, poichè il diametro interno dell'ugello è di 1 mm). Abbiamo proceduto alla filtrazione utilizzando una porzione di tessuto pulito, che ha trattenuto le impurezze.

Utilizzo come combustibile

Riscaldamento del campione sotto esame.
Il biodiesel mantiene la fiamma accesa, malgrado la sue temperatura sia piuttosto bassa (un centinaio di gradi circa).

I primi test sulle proprietà di combustione del biodiesel ottenuto hanno dato ottimi risultati. È sufficiente un blando riscaldamento per raggiungere la temperatura alla quale il liquido forma i vapori necessari alla combustione autonoma, il prodotto è dunque più infiammabile del comune diesel, necessiterà dunque di un pre-riscaldamento molto breve della fornace.