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
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Introducció
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
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Introducció
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
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Els biocombustibles
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].
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Els biocombustibles
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
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Els biocombustibles
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
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Els biocombustibles
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
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? El biodièsel
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.
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? El biodièsel
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
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Síntesi del biodièsel
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:
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Síntesi del biodièsel
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
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Síntesi del biodièsel
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:
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Síntesi del biodièsel
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
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Síntesi del biodièsel
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
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Síntesi del biodièsel
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)
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Síntesi del biodièsel
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)
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Síntesi del biodièsel
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,
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Síntesi del biodièsel
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
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Síntesi del biodièsel
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
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Síntesi del biodièsel
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]:
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Síntesi del biodièsel
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].
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Síntesi del biodièsel
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
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Síntesi del biodièsel
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:
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Síntesi del biodièsel
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.
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Mètode experimental
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
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Mètode experimental
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
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Mètode experimental
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.
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Mètode experimental
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.
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Mètode experimental
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.
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Mètode experimental
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.
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Mètode experimental
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.
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Anàlisi dels resultats
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.
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Anàlisi dels resultats
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.
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Anàlisi dels resultats
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.
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Anàlisi dels resultats
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
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Fonts d’informació
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
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Fonts d’informació
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
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Fonts d’informació
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
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:
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Annexos
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].
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Annexos
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.
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Annexos
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]
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Annexos
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.
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Annexos
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.
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Annexos
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
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Annexos
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.
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Annexos
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
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Annexos
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]
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Annexos
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.
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Annexos
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)
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Annexos
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
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Annexos
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.
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Annexos
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
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Annexos
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.
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Annexos
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.
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Annexos
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.
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Annexos
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.
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Annexos
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.
Biodièsel domèstic: Qualitat assegurada? Annexos
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.