Haga su propio biodiésel por 80¢ por galón
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Por Jeffrey Yago, P.E., CEM |
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| Número 101 – Septiembre/Octubre, 2006 |
Mi Ford F-250 diesel crew-cab pickup no fue la causa de que me interesara en hacer mi propio combustible bio-diesel. No, la gota que colmó el vaso de combustible de 48 galones, con un coste de 150 dólares, fue lo que me hizo decidirme a averiguar de qué iba todo este revuelo del biodiésel.
Creo que me llevó más tiempo que a la mayoría considerar el biocombustible, ya que todo lo que oí o leí sobre el biodiésel provenía de la gente de «Salvar la Tierra» que conducía viejos autobuses escolares diésel, cubiertos de pegatinas de «flower power» y «Stop Global Warming», indicadores que exigen ser borrados inmediatamente de mi memoria. En realidad, un amigo de la familia llamado Jack Jones, que posee varios vehículos diésel, me preguntó un día si sabía cómo fabricar biodiésel, y esto me inició en la búsqueda.
Independientemente de quiénes fueran los primeros promotores, fabricar tu propio combustible para alimentar camiones diésel, tractores agrícolas y generadores de reserva es algo perfecto para cualquiera que viva fuera de la red o en una granja. No sólo es fácil fabricar combustible diesel, sino que requiere muy poco equipo para empezar. Como todos los pasatiempos que pueden convertirse en una obsesión, es ciertamente posible refinar el proceso con equipos más caros más adelante, así que voy a empezar con lo básico.
Dónde empezar
Necesitarás un suministro local y continuo de aceite de cocina desechado, y sin él, sólo estás perdiendo el tiempo. Esto significa que tiene que hacerse amigo de los gerentes de los restaurantes de comida rápida cercanos.
Hay disponibles muchos tanques químicos de diferentes tamaños y formas para hacer biodiésel. (Foto cortesía de Utah Bio-Diesel Supply)
Todos los procesos de producción de biodiésel comienzan con aceite vegetal de desecho (WVO) procedente de freidoras comerciales, y pueden incluir manteca de cerdo y otras grasas de cocina. En la mayoría de los casos, este aceite de cocina residual se vierte al final de cada día en tanques de almacenamiento temporales detrás de los restaurantes. Actualmente, la mayoría de los locales de comida rápida pagan a alguien para que retire este aceite desechado cada semana junto con los demás residuos del restaurante. Sin embargo, a medida que la popularidad del biodiésel se generaliza, pronto estaremos protegiendo nuestras propias fuentes y luchando por quién llega primero cada semana. Dado que no se puede simplemente acercarse a un tanque de 500 libras de aceite usado líquido y verterlo en un cubo, se necesitará un tanque de 50 a 100 galones en la plataforma de su camión o en un pequeño remolque. También necesitará una bomba de combustible que funcione con baterías; pero no se preocupe, todos estos artículos son fáciles de encontrar, y enumeraré los proveedores de todo el equipo del que se habla al final de este artículo.
He hecho hincapié en que primero debe encontrar una fuente de aceite vegetal usado. Si tiene que conducir 100 millas hasta una ciudad para localizar un restaurante de comida rápida, puede estar utilizando más combustible recogiendo aceite de desecho que el que puede fabricar, así que tenga esto en cuenta.
Proceso químico
No voy a entrar en una descripción detallada del proceso químico real que tiene lugar, ya que lo aprenderá fácilmente cuando se involucre más. Como es tan fácil hacer biodiésel, Internet y las revistas de bricolaje están llenas de anuncios de kits que son bastante baratos y que le facilitarán mucho el comienzo. Una vez que haya comenzado realmente a producir su propio combustible diésel, hay kits de prueba de combustible, filtros de combustible y otros dispositivos que puede comprar para mejorar la calidad y la consistencia de su fabricación de combustible.
Independientemente del kit de fabricación de combustible que compre (y hay muchos), se necesitan cuatro cosas para hacer biodiésel: Aceite vegetal usado, metanol (combustible de carreras), hidróxido de sodio (lejía doméstica) y agua. No importa lo sencillo o complejo que sea el proceso que elijas, estos elementos son imprescindibles.
Cuestiones de seguridad
Antes de salir al patio trasero y echar una lata de desatascador (lejía) y el combustible de aeromodelismo de tu hijo (metanol) en una lata de café llena de aceite de cocina, conviene tomar algunas precauciones de seguridad. Debido al equipo mínimo que se necesita para fabricar biodiésel, es ciertamente posible construir tu propio procesador desde cero. Sin embargo, la forma en que se mezclan estos productos químicos tan reactivos y su manipulación durante esta mezcla presenta algunos problemas de seguridad serios.
En primer lugar, el metanol es extremadamente inflamable, pero a diferencia de la mayoría de otros líquidos inflamables, no tiene una llama visible cuando arde. Es posible que haya visto carreras de coches deportivos de alto rendimiento cuando un miembro del equipo de boxes empieza a rodar por el suelo de repente sin razón aparente. Estos coches se alimentan con metanol, y los derrames de combustible son comunes durante las paradas rápidas en boxes, lo que a veces hace que un miembro de la tripulación sufra graves quemaduras aunque no se vean llamas ni humo. Una vez mezclado con la lejía, el metóxido de sodio resultante arderá en cualquier lugar que toque la piel desnuda. Además, no se dará cuenta de que se está quemando, ya que mata inmediatamente todas las terminaciones nerviosas.
Kit básico para hacer biodiesel usando un calentador de agua residencial. (Foto cortesía de Utah Bio-Diesel Supply)
Si alguna vez ha utilizado la lejía común del hogar para abrir los desagües obstruidos o hacer jabón, usted sabe que la lejía también es muy peligrosa para su piel y se pone extremadamente caliente cuando se vierte en el agua. La lejía también corroe rápidamente el aluminio, las sartenes de hojalata, los revestimientos de zinc y la mayoría de las pinturas, así que utilice sólo recipientes de vidrio, acero inoxidable o polietileno de grado químico cuando manipule estos productos químicos cáusticos.
Una última advertencia: Los vapores de metóxido de sodio (mezcla de metanol y lejía) son extremadamente peligrosos de respirar, por lo que su área de trabajo para la fabricación de combustible debe estar bien ventilada (preferiblemente un cobertizo exterior). Tenga un extintor y una manguera de agua cercana que descargue constantemente agua fresca en un cubo durante el proceso real de mezcla.
Kits para hacer biodiésel
Aunque hay un sinfín de posibles diseños de tuberías y tanques, he encontrado que la mayoría de los kits para hacer biodiésel se pueden dividir en dos categorías generales, y el lugar donde vives y la calidad del combustible deseado pueden tener mucho que ver con el proceso que utilices.
En el nivel más básico está el proceso sin calentamiento que consiste en dos tanques, generalmente con fondos en forma de embudo. Casi todos estos kits anunciados harán un promedio de 40 a 44 galones de combustible diesel por ciclo, por lo que el tanque más grande será de unos 60 galones de tamaño. Este tanque contendrá el aceite de cocina de desecho al inicio del proceso.
Montado al lado del tanque más grande hay un tanque mucho más pequeño, normalmente de unos 15 galones, que contendrá la mezcla de metanol (combustible de carreras) e hidróxido de sodio (lejía doméstica). La cantidad real de estos dos productos químicos que se bombeará en el tanque de residuos de aceite vegetal después de que se mezclan depende de la calidad y el contenido de agua del aceite de cocina que se utiliza. Como guía general, necesitará aproximadamente un 20% de metanol por volumen de aceite usado, lo que supone una media de 8 galones por cada 40 galones de aceite vegetal. Esta reacción química también generará aproximadamente 5 galones de glicerina por ciclo, que se formará en el fondo del tanque de mezcla después del tiempo de reacción de 24 horas. Dado que la glicerina es biodegradable, normalmente se drena y se desecha.
El aceite vegetal de desecho contendrá partículas de alimentos y varios niveles de humedad que deben ser eliminados antes de comenzar. La mayoría de los sólidos en suspensión se pueden eliminar pasando primero el aceite usado por un colador mientras se llena el tanque de mezcla. La mezcla de lejía con aceite vegetal y agua hace un jabón excelente, así que demasiada agua en el aceite vegetal usado y su gasóleo puede resultar un jabón líquido realmente bueno.
Equipo para hacer biodiesel sin calefacción. (Foto cortesía de Summit Enterprises, LLC y EZ Bio-diesel)
Para reducir los efectos de la temperatura ambiente más fría y mejorar la eliminación de la humedad, algunos kits de bio-diesel utilizan un calentador eléctrico de agua caliente revestido de vidrio para el tanque de mezcla. El tanque se modifica añadiendo diferentes tuberías y conexiones de válvulas a las aberturas originales de agua caliente, fría y de drenaje. Esto es una excelente manera de calentar el aceite usado a 130 °F antes de comenzar, lo que ayuda a evaporar cualquier humedad restante en el aceite usado.
Los kits de biodiesel que no implican calentar el aceite primero para eliminar la humedad pueden funcionar mejor en climas cálidos, ya que no puedo imaginarme tratando de hacer esto en un granero de Wisconsin en febrero. Sin embargo, los kits sin calentamiento producen biodiésel si se siguen las instrucciones y se evita que la mezcla se enfríe demasiado durante el proceso de mezcla y reacción. Algunos kits incluyen mantas de aislamiento del tanque para retener el calor producido por la reacción química.
Aunque los kits de biodiésel sin calentamiento pueden producir biodiésel de calidad, personalmente creo que el proceso de calentamiento puede introducir un mayor nivel de control de calidad y reduce la posibilidad de que se produzcan jabones no deseados y exceso de glicerina. Sin embargo, cada sistema y tipo de tanque tiene ventajas y desventajas que deben ser consideradas.
Comprando los productos químicos
El metanol es un combustible popular para las carreras de automóviles, y las tiendas de motores de alto rendimiento y las pistas de carreras son un buen lugar para comprar pequeñas cantidades. Los distribuidores de petróleo suelen vender metanol en bidones más grandes de 30 y 55 galones si puede permitirse comprar esta cantidad de una sola vez. No te sorprendas si recibes una visita del sheriff local, ya que este es también el principal ingrediente de los laboratorios de metanfetamina («meth») que fabrican drogas ilegales. Asegúrese de que saben quién es usted y qué va a hacer con el metanol.
También es una buena idea discutir sus planes de almacenamiento de metanol con el jefe de bomberos de su condado, ya que los bomberos voluntarios no esperan encontrar bidones llenos de productos químicos altamente tóxicos y potencialmente explosivos cuando se les llama para combatir un incendio en un viejo granero o garaje. La mayoría de los jefes de bomberos agradecerán que tenga en cuenta la seguridad de sus voluntarios, que serán los primeros en responder si tiene un día muy malo.
Dado que utilizará muy poca lejía por lote de biodiésel, su tienda local de comestibles será su mejor fuente. Además, al comprar la lejía en pequeñas latas selladas, hay muchas menos posibilidades de que la humedad reduzca su eficacia después de haberla abierto varias veces.
Kit de biodiésel (Foto cortesía de Home Bio-diesel)
Mezcla de los ingredientes
Independientemente de si va a utilizar un tanque de mezcla tipo calentador de agua o un tanque de mezcla con fondo de embudo de polietileno, la mezcla de metanol y lejía en el tanque más pequeño se transferirá al tanque de mezcla más grande que ya contiene el aceite usado. La mayoría de los kits de biodiésel incluyen al menos una bomba eléctrica a prueba de explosiones preconectada a una serie de válvulas de bola manuales que permiten utilizar una sola bomba para llenar los tanques, mezclar los líquidos en los tanques y vaciar los tanques, dependiendo de las válvulas que se abran o se cierren.
La prueba real, la medición y la mezcla duran aproximadamente una hora. A continuación, se deja que tenga lugar el proceso químico, que dura 24 horas. La mayoría de los kits incluyen un temporizador para apagar la bomba de mezcla en el momento adecuado, por lo que no es necesario estar de pie y esperar. La glicerina no deseada se depositará en el fondo del tanque de mezcla durante este tiempo, y luego se drenará y se desechará.
Titulación
Como se mencionó anteriormente, aunque se necesitará muy poco, la cantidad real de lejía necesaria será ligeramente diferente para cada lote de aceite de cocina usado. Si añade más cantidad de lejía de la necesaria, su tanque de mezcla podría acabar lleno de jabón tipo gel. Si utiliza muy poca lejía, sólo una parte del aceite de cocina se convertirá en biodiésel, y una gran capa de glicerina se depositará en el fondo del tanque de mezcla.
Dado que la determinación de la cantidad de lejía a utilizar es tan crítica, la mayoría de los kits de biodiésel incluyen un kit de prueba de PH para el aceite de desecho, como los que se utilizan para probar el agua de la piscina antes de añadir productos químicos. Sin embargo, la prueba del aceite usado es un poco más detallada, ya que utiliza un proceso llamado «titulación». Esta prueba requiere que las muestras se midan con precisión y se mezclen de acuerdo con instrucciones específicas antes de que la muestra resultante se someta a una prueba de nivel de PH. Si se introducen los resultados de la prueba en una tabla de mezclas, se obtiene el peso exacto de lejía que necesitará este lote concreto de aceite de cocina usado para convertirse completamente en biodiésel. Como orientación general, la mayoría de los aceites de cocina usados necesitarán entre seis y siete gramos de lejía por cada litro de aceite de cocina usado.
El aceite vegetal no se combina directamente con el metanol, por lo que la lejía sirve de catalizador para esta reacción química, y la cantidad necesaria es fundamental para el éxito del producto final. Por eso es tan importante la prueba de valoración antes de empezar cada nuevo lote.
Lavado con agua
Me doy cuenta de que mis advertencias iniciales describían cómo cualquier agua en el aceite de cocina usado hará que la lejía produzca jabón, así que ¿por qué necesitamos añadir agua, especialmente al combustible? Yo mismo lo pasé mal con esto cuando empecé. Esta agua se añade después de que la mezcla del aceite usado, el metanol y la lejía haya tenido lugar y se haya creado el combustible biodiésel.
El propósito de añadir agua en esta etapa final es eliminar cualquier producto residual restante. Independientemente de lo bien que haya medido y mezclado, siempre habrá algo de «basura» no deseada que necesita ser eliminada del producto final, incluyendo restos de lejía, glicerina, jabón y metanol sin procesar. Todos estos residuos son solubles en agua y pueden eliminarse fácilmente del biodiésel con un lavado con agua. Sin embargo, esto no significa que haya que meter la manguera de agua a todo trapo en el tanque de mezcla. Si alguna vez ha cogido un bote medio lleno de cualquier aceite, ha añadido agua y lo ha agitado enérgicamente, ha terminado con una mezcla de espuma lechosa que era casi imposible de separar en las dos capas originales de aceite y agua.
El proceso de lavado por pulverización de agua implica pequeñas boquillas de pulverización de «niebla» situadas en la parte superior del tanque de mezcla que introduce suavemente el agua en la superficie del aceite en gotas muy pequeñas sin causar ninguna mezcla física con el aceite. Al cabo de unas horas, esta niebla de agua bajará a través del biodiésel y absorberá los productos de desecho antes de asentarse en el fondo del tanque, donde se drena manualmente.
Los procesos más sofisticados utilizan un lavado de burbujas similar a un aireador de acuario. Un tanque se llena lentamente con 1/3 de agua y 2/3 de combustible biodiésel terminado sin mezclar. Una pequeña bomba de aire envía aire al fondo de este tanque a través de un tubo que termina con una «piedra de aire» de acuario, que produce muchas burbujas de aire diminutas. Las burbujas de aire ascendentes hacen que los contaminantes no deseados del aceite se disuelvan en el agua sin mezclarse. El agua se drena y este proceso se repite al menos tres veces durante un periodo de varias horas antes de que se hayan eliminado todos los contaminantes.
Una vez completado el proceso de lavado, el biodiésel terminado se deja reposar de nuevo durante la noche, dando tiempo a que el agua restante se deposite en el fondo del tanque, donde se drena. A continuación, se invierten las válvulas de las tuberías y la bomba transfiere el producto final a un bidón de aceite de 55 galones para almacenarlo hasta que esté listo para su uso. Algunos kits incluyen un filtro de combustible especial de 5 micras en esta línea de entrega para eliminar cualquier partícula restante que pueda dañar los inyectores u otras partes del motor diesel.
Conclusiones
Aunque esto ha sido más bien una visión general, debería darle una comprensión básica de cómo se hace el bio-diesel y lo fácil que puede hacerlo usted mismo utilizando uno de los muchos kits disponibles. La mayoría de los kits básicos cuestan alrededor de 1.800 dólares para los que utilizan el proceso de tanque no calentado, y 2.900 dólares para los kits que utilizan componentes de mayor calidad comercial. También he encontrado varias fuentes que venden los paquetes de fontanería que contienen sólo la bomba a prueba de explosivos y el conjunto de válvulas preconectadas por menos de 1.000 dólares, que puede conectar fácilmente a su propio tanque de agua caliente eléctrica que puede comprar localmente.
Independientemente del kit que decida comprar, o el nivel de sofisticación que su proceso implicará, por favor, siga todas las instrucciones de seguridad y use gafas de protección adecuadas, guantes resistentes a productos químicos, respirador y ropa a prueba de salpicaduras. Trabaje sólo en una zona bien ventilada. También debe saber que transportar y almacenar metanol es extremadamente peligroso, y el Código Nacional de Incendios sólo permite almacenar dos latas de 5 galones en un mismo lugar residencial. En el pasado se quemaron casas de personas involucradas en carreras de automóviles y karts que almacenaron por descuido un bidón de 55 galones de metanol en su garaje adjunto.
Los siguientes enlaces web tienen una excelente información gratuita sobre la fabricación de biodiésel. El sitio web de la Comunidad de Bio-diesel y el Foro de Discusión de Bio-diesel tienen amplia información gratuita y fotografías que describen cada fase del proceso de fabricación de bio-diesel, incluyendo: Química, pruebas, mezcla, lavado y filtrado. Los proveedores de equipos de biodiésel que también se enumeran a continuación tienen de todo, desde accesorios de tuberías individuales hasta kits completos. Asegúrese de consultar todos los enlaces para obtener más información.
Fuentes de información gratuita sobre la fabricación de biodiésel
Sitio web de la comunidad de biodiésel sin ánimo de lucro: www.biodieselcommunity.org
Foro de discusión sobre biodiésel: www.biodiesel.infopop.cc/eve/
Fotos gratuitas de sistemas de biodiésel caseros: www.biodieselpictures.com
Mike Pelly, defensor del biodiésel con consejos prácticos para los principiantes: www.journeytoforever.org
Fuentes para kits y equipos de biodiésel de calidad
| Utah Bio-diesel Supply: www.utahbiodieselsupply.com sólo fax: 801-660-4054Kits de biodiésel caseros: www.homebiodieselkits.com P.O. Box 5515 Bella Vista, AR 72714 800-679-1398 9:00 am a 7:00 pm Lun.-Vie.Fri. EZ Bio-diesel: |
Almacén de biodiesel: www.diyfuel.com 3-6 Simm Lane Newtown, CT 06470 203-426-1876B100 Supply, LLC: www.b100supply.com P.O. Box 1184 Woodstock, GA 30188 678-528-1899 Bio-diesel Solutions: |