Fai il tuo biodiesel per 80¢ al gallone
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Di Jeffrey Yago, P.E, CEM |
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| Issue #101 – September/October, 2006 |
Il mio pick-up Ford F-250 diesel crew-cab non mi ha fatto interessare a produrre il mio carburante bio-diesel. No, la goccia finale è stata quando ho riempito il suo serbatoio da 48 galloni al costo di 150 dollari che mi ha fatto decidere di scoprire di che cosa si trattasse questa agitazione per il bio-diesel!
Penso che mi ci sia voluto più tempo di molti per prendere in considerazione il bio-diesel; poiché tutto quello che ho sentito o letto sul bio-diesel proveniva dalla folla “salva-terra” che andava in giro con vecchi scuolabus diesel, tappezzati di adesivi “flower power” e sbiaditi “stop al riscaldamento globale”, indicatori che richiedono l’immediata cancellazione dalla mia memoria. In realtà, un amico di famiglia di nome Jack Jones, che possiede diversi veicoli diesel, un giorno mi ha chiesto se sapevo come fare il bio-diesel, e questo mi ha fatto iniziare la ricerca.
A prescindere da chi fossero i primi promotori, fare il proprio carburante per alimentare camion diesel, trattori agricoli e generatori di riserva è perfetto per chiunque viva fuori dalla rete o in una fattoria. Non solo il gasolio è facile da fare, ma richiede pochissime attrezzature per iniziare. Come tutti gli hobby che possono trasformarsi in un’ossessione, è certamente possibile raffinare il processo con attrezzature più costose in seguito, quindi inizierò con le basi.
Dove iniziare
Avrete bisogno di una fornitura locale e continua di olio da cucina scartato, e senza di essa, state solo perdendo tempo. Questo significa che devi fare amicizia con i manager dei vicini ristoranti fast-food.
Molte diverse dimensioni e forme di serbatoi chimici sono disponibili per fare bio-diesel. (Foto per gentile concessione di Utah Bio-Diesel Supply)
Tutti i processi di produzione di biodiesel iniziano con olio vegetale di scarto (WVO) proveniente da friggitrici commerciali, e possono includere lardo e altri grassi di cucina. Nella maggior parte dei casi, questo olio da cucina usato viene scaricato alla fine di ogni giorno in serbatoi di stoccaggio temporanei dietro i ristoranti. Attualmente, la maggior parte dei fast-food paga qualcuno per rimuovere questo olio scartato ogni settimana insieme agli altri rifiuti del ristorante. Tuttavia, man mano che la popolarità del bio-diesel diventa più diffusa, presto proteggeremo le nostre fonti e lotteremo per chi arriva prima ogni settimana! Dal momento che non si può semplicemente fare retromarcia fino a un serbatoio di 500 libbre di olio usato liquido e scaricarlo in un secchio, è necessario un serbatoio da 50 a 100 galloni nel letto del camion o su un piccolo rimorchio. Avrete anche bisogno di una pompa del carburante alimentata a batteria; ma non preoccupatevi, tutti questi articoli sono facili da trovare, e io elencherò i fornitori di tutte le attrezzature discusse alla fine di questo articolo.
Ho sottolineato che è necessario trovare una fonte di olio vegetale usato prima. Se dovete guidare per 100 miglia in una città per trovare un ristorante fast-food, potreste usare più carburante per raccogliere l’olio di scarto di quello che potete produrre, quindi tenetelo a mente.
Processo chimico
Non mi addentrerò in una descrizione dettagliata dell’effettivo processo chimico che ha luogo, perché lo imparerete facilmente quando sarete più coinvolti. Poiché è così facile fare bio-diesel, Internet e le riviste di fai-da-te sono piene di pubblicità di kit che sono abbastanza economici e ti renderanno molto più facile iniziare. Una volta che hai effettivamente iniziato a produrre il tuo carburante diesel, ci sono kit di test per il carburante, filtri per il carburante e altri dispositivi che puoi acquistare per migliorare la qualità e la consistenza della tua produzione di carburante.
A prescindere dal kit di produzione di carburante che compri (e ce ne sono molti), ci vogliono quattro cose per fare bio-diesel: Olio vegetale di scarto, metanolo (carburante da corsa), idrossido di sodio (liscivia domestica) e acqua. Non importa quanto semplice o complesso sia il processo che scegliete, questi sono un must assoluto.
Problemi di sicurezza
Prima che vi dirigiate nel cortile di casa e lasciate cadere una lattina di soda caustica (liscivia) e il carburante per aeroplani di vostro figlio (metanolo) in un barattolo di caffè pieno di olio da cucina, alcune precauzioni di sicurezza sono in ordine. A causa dell’attrezzatura minima richiesta per fare bio-diesel, è certamente possibile costruire il proprio processore da zero. Tuttavia, il modo in cui queste sostanze chimiche molto reattive sono mescolate insieme e la loro manipolazione durante questa miscelazione presenta alcuni seri problemi di sicurezza.
In primo luogo, il metanolo è estremamente infiammabile, ma a differenza di molti altri liquidi infiammabili, non ha una fiamma visibile quando brucia. Vi sarà capitato di assistere a gare di auto sportive ad alte prestazioni quando un membro della squadra ai box ha improvvisamente iniziato a rotolare per terra senza una ragione apparente. Queste auto sono alimentate con metanolo, e le fuoriuscite di carburante sono comuni durante i pit stop veloci, che a volte si traducono in un membro dell’equipaggio con gravi ustioni anche se non si vedono fiamme o fumo. Una volta mescolato con la liscivia, il metossido di sodio risultante brucerà ovunque tocchi la pelle nuda. Inoltre, non vi renderete conto che vi state bruciando, perché uccide immediatamente tutte le terminazioni nervose.
Kit di base per la produzione di biodiesel utilizzando uno scaldabagno residenziale. (Foto per gentile concessione di Utah Bio-Diesel Supply)
Se hai mai usato la comune liscivia domestica per aprire gli scarichi intasati o fare il sapone, sai che la liscivia è anche molto pericolosa per la tua pelle e diventa estremamente calda quando viene versata in acqua. La liscivia corrode anche rapidamente l’alluminio, le pentole di latta, i rivestimenti di zinco e la maggior parte delle vernici, quindi usa solo contenitori di vetro, acciaio inossidabile o polietilene di grado chimico quando maneggi queste sostanze chimiche caustiche.
Un ultimo avvertimento: I vapori di metossido di sodio (miscela di metanolo e liscivia) sono estremamente pericolosi da respirare, quindi la tua area di lavoro per la produzione di carburante dovrebbe essere ben ventilata (preferibilmente un capannone esterno). Avere un estintore e un tubo d’acqua nelle vicinanze che scarichi costantemente acqua fresca in un secchio durante il processo di miscelazione.
Kit per la produzione di biodiesel
Anche se ci sono infinite possibilità di tubature e serbatoi, ho scoperto che la maggior parte dei kit per la produzione di biodiesel possono essere divisi in due categorie generali, e dove si vive e la qualità del carburante desiderato possono avere molto a che fare con il processo da usare.
A livello molto semplice è il processo senza riscaldamento che consiste in due serbatoi, di solito con il fondo a imbuto. Quasi tutti questi kit pubblicizzati faranno una media di 40 – 44 galloni di gasolio per ciclo, quindi il serbatoio più grande sarà di circa 60 galloni. Questo serbatoio conterrà l’olio da cucina di scarto all’inizio del processo.
Montato accanto al serbatoio più grande è un serbatoio molto più piccolo, di solito circa 15 galloni, che conterrà la miscela di metanolo (carburante da corsa) e idrossido di sodio (liscivia domestica). La quantità effettiva di queste due sostanze chimiche che saranno pompate nel serbatoio dell’olio vegetale usato dopo essere state mescolate dipende dalla qualità e dal contenuto d’acqua dell’olio da cucina usato. Come guida generale, avrete bisogno di circa il 20% di metanolo per olio di scarto in volume, il che significa una media di circa 8 galloni per 40 galloni di olio vegetale. Questa reazione chimica genererà anche circa 5 galloni di glicerina per ciclo, che si formerà sul fondo del serbatoio di miscelazione dopo le 24 ore di reazione. Poiché la glicerina è biodegradabile, di solito viene drenata e scartata.
L’olio vegetale di scarto conterrà particelle di cibo e vari livelli di umidità che devono essere rimossi prima di iniziare. La maggior parte dei solidi sospesi può essere rimossa passando prima l’olio usato attraverso un colino mentre si riempie il serbatoio di miscelazione. Mescolando la liscivia con l’olio vegetale e l’acqua si ottiene un ottimo sapone, quindi troppa acqua nell’olio vegetale usato e il vostro gasolio potrebbe rivelarsi un ottimo sapone liquido.
Kit per la produzione di biodiesel non riscaldante. (Foto per gentile concessione di Summit Enterprises, LLC e EZ Bio-diesel)
Per ridurre gli effetti della temperatura dell’aria ambiente più fredda e migliorare la rimozione dell’umidità, alcuni kit di biodiesel usano un riscaldatore elettrico di acqua calda rivestito di vetro per il serbatoio di miscelazione. Il serbatoio viene modificato aggiungendo diverse tubazioni e connessioni di valvole alle aperture originali per il caldo, il freddo e lo scarico. Questo è un modo eccellente per riscaldare l’olio di scarto a 130° F prima di iniziare, il che aiuta a far evaporare l’umidità residua nell’olio di scarto.
I kit bio-diesel che non prevedono il riscaldamento dell’olio per rimuovere l’umidità possono funzionare meglio nei climi caldi, poiché non posso immaginare di provare a farlo in un fienile del Wisconsin a febbraio. Tuttavia, i kit senza riscaldamento producono bio-diesel se si seguono le indicazioni ed evitano di lasciare che la miscela diventi troppo fredda durante il processo di miscelazione e reazione. Alcuni kit includono coperte isolanti per trattenere il calore prodotto dalla reazione chimica.
Anche se i kit biodiesel senza riscaldamento possono produrre biodiesel di qualità, personalmente penso che il processo di riscaldamento possa introdurre un livello più alto di controllo della qualità e riduce la possibilità che vengano prodotti saponi indesiderati e glicerina in eccesso. Tuttavia, ogni sistema e tipo di serbatoio ha vantaggi e svantaggi che devono essere considerati.
Acquistare i prodotti chimici
Il metanolo è un carburante popolare per le corse automobilistiche, e i negozi di motori ad alte prestazioni e le piste sono un buon posto per acquistare piccole quantità. I distributori di petrolio di solito vendono metanolo in fusti più grandi da 30 e 55 galloni, se potete permettervi di comprarne così tanto in una volta sola. Non essere sorpreso se ricevi una visita dallo sceriffo locale, poiché questo è anche l’ingrediente principale per i laboratori di metanfetamina (“meth”) che producono droghe illegali. Assicurati che sappiano chi sei e cosa farai con il metanolo.
È anche una buona idea discutere i tuoi piani di stoccaggio del metanolo con il comandante dei vigili del fuoco della tua contea, perché i vigili del fuoco volontari non si aspettano di trovare fusti pieni di sostanze chimiche altamente tossiche e potenzialmente esplosive quando sono chiamati a combattere un incendio in un vecchio fienile o garage. La maggior parte dei vigili del fuoco apprezzeranno che consideriate la sicurezza dei loro volontari che saranno i primi a rispondere se avete una giornata molto brutta.
Siccome userete pochissima liscivia per ogni lotto di bio-diesel, il vostro negozio di alimentari locale sarà la vostra migliore fonte. Inoltre, comprando la liscivia in piccoli barattoli sigillati, c’è molta meno possibilità che l’umidità riduca la sua efficacia dopo che è stata aperta diverse volte.
Bio-diesel kit (Foto per gentile concessione di Home Bio-diesel Kits)
Miscelazione degli ingredienti
A prescindere dal fatto che si utilizzi un serbatoio di miscelazione tipo scaldabagno o un serbatoio di miscelazione in polietilene con fondo a imbuto, la miscela di metanolo e liscivia nel serbatoio più piccolo sarà trasferita nel serbatoio di miscelazione più grande che contiene già l’olio usato. La maggior parte dei kit di bio-diesel include almeno una pompa elettrica a prova di esplosione pre-collegata a una serie di valvole a sfera manuali che permettono di usare una sola pompa per riempire i serbatoi, mescolare i liquidi nei serbatoi e drenare i serbatoi, a seconda di quali valvole vengono aperte o chiuse.
La prova effettiva, la misurazione e la miscelazione richiedono circa un’ora. Poi si lascia che il processo chimico abbia luogo, il che richiede 24 ore. La maggior parte dei kit include un timer per spegnere la pompa di miscelazione al momento giusto, quindi non c’è bisogno di stare ad aspettare. La glicerina indesiderata si depositerà sul fondo del serbatoio di miscelazione durante questo tempo, per poi essere drenata e scartata.
Titolazione
Come detto prima, anche se ne servirà poca, la quantità effettiva di liscivia necessaria sarà leggermente diversa per ogni lotto di olio da cucina usato. Se si aggiunge più della quantità necessaria di liscivia, il serbatoio di miscelazione potrebbe finire per riempirsi di sapone tipo gel. Se si usa troppo poco liscivio, solo una parte dell’olio da cucina si convertirà in bio-diesel, con un grande strato di glicerina che si deposita sul fondo del serbatoio di miscelazione.
Siccome determinare quanto liscivio usare è così critico, la maggior parte dei kit di bio-diesel includono un kit di test del PH per l’olio usato, come quelli usati per testare l’acqua della piscina prima di aggiungere prodotti chimici. Tuttavia, il test dell’olio usato è leggermente più dettagliato, poiché utilizza un processo chiamato “titolazione”. Questo test richiede che i campioni siano accuratamente misurati e mescolati secondo istruzioni specifiche prima che il campione risultante sia testato per il livello di PH. Inserendo i risultati del test su una tabella di miscelazione si ottiene il peso esatto della soda di questo particolare lotto di olio da cucina usato per convertirlo completamente in bio-diesel. Come linea guida generale, la maggior parte dell’olio da cucina usato richiede da sei a sette grammi di soda per ogni litro di olio da cucina usato.
L’olio vegetale non si combina direttamente con il metanolo, quindi la soda serve come catalizzatore per questa reazione chimica, e la quantità necessaria è fondamentale per il successo del prodotto finale. Questo è il motivo per cui il test di titolazione è così importante prima di iniziare ogni nuovo lotto.
Lavaggio con acqua
Mi rendo conto che i miei avvertimenti iniziali descrivevano come qualsiasi acqua nell’olio da cucina usato causerà la liscivia per produrre sapone, quindi perché abbiamo bisogno di aggiungere acqua, specialmente al carburante? Anch’io ho avuto difficoltà con questo quando ho iniziato. L’acqua viene aggiunta dopo che la miscelazione dell’olio usato, del metanolo e della liscivia ha avuto luogo e il carburante bio-diesel è stato creato.
Lo scopo di aggiungere acqua in questa fase finale è quello di rimuovere qualsiasi prodotto di scarto rimanente. Indipendentemente da quanto bene abbiate misurato e miscelato, ci sarà sempre un po’ di “spazzatura” indesiderata che deve essere rimossa dal prodotto finale, compresi i residui di liscivia, glicerina, sapone e metanolo non lavorato. Tutti questi prodotti di scarto sono solubili in acqua e possono essere facilmente rimossi dal carburante biodiesel con un lavaggio ad acqua. Tuttavia, questo non significa girare il tubo dell’acqua a tutto spiano nel serbatoio di miscelazione. Se avete mai preso un barattolo mezzo pieno di qualsiasi olio, aggiunto acqua e agitato vigorosamente, vi siete ritrovati con una miscela di schiuma lattiginosa che era quasi impossibile da separare nei due strati originali di olio e acqua.
Il processo di lavaggio con acqua-spray comporta minuscoli ugelli “nebulizzatori” situati nella parte superiore del serbatoio di miscelazione che introducono delicatamente l’acqua sulla superficie dell’olio in piccolissime gocce senza causare alcuna miscelazione fisica con l’olio. Dopo qualche ora, questa nebbia d’acqua migrerà verso il basso attraverso il carburante biodiesel e assorbirà i prodotti di scarto prima di depositarsi sul fondo del serbatoio dove verrà drenata manualmente.
I processi più sofisticati utilizzano un lavaggio a bolle simile a un aeratore per acquari. Un serbatoio viene lentamente riempito per 1/3 di acqua e per 2/3 di carburante biodiesel finito, senza mescolarlo. Una piccola pompa d’aria manda aria sul fondo di questo serbatoio attraverso un tubo che termina con una “pietra d’aria” per acquari, che produce molte piccole bolle d’aria. Le bolle d’aria che salgono fanno sì che i contaminanti indesiderati nell’olio si dissolvano nell’acqua senza mescolarsi. L’acqua viene drenata, e questo processo viene ripetuto almeno tre volte per un periodo di diverse ore prima che tutti i contaminanti siano stati rimossi.
Dopo che il processo di lavaggio è stato completato, il bio-diesel finito viene lasciato riposare di nuovo durante la notte, dando il tempo all’acqua rimanente di depositarsi sul fondo del serbatoio dove viene drenata. Le valvole delle tubature vengono quindi invertite e la pompa trasferisce il prodotto finale in un fusto di olio da 55 galloni per lo stoccaggio fino al momento dell’uso. Alcuni kit includono uno speciale filtro del carburante da 5 micron su questa linea di consegna per rimuovere qualsiasi particella rimanente che potrebbe danneggiare gli iniettori o altre parti del motore diesel.
Conclusioni
Anche se questa è stata più di una panoramica, dovrebbe darvi una comprensione di base di come il carburante bio-diesel è fatto e quanto facile si può fare questo da soli utilizzando uno dei molti kit disponibili. La maggior parte dei kit di base partono da circa 1.800 dollari per quelli che usano il processo del serbatoio non riscaldato, e 2.900 dollari per i kit che usano componenti di qualità più commerciale. Ho anche trovato diverse fonti che vendono i pacchetti idraulici che contengono solo la pompa a prova di esplosione e il gruppo valvola pre-tubato per meno di 1.000 dollari, che si può facilmente collegare al proprio serbatoio elettrico di acqua calda che si può acquistare localmente.
A prescindere dal kit che si decide di acquistare, o quale livello di sofisticazione il processo coinvolgerà, si prega di seguire tutte le istruzioni di sicurezza e indossare occhiali protettivi adeguati, guanti resistenti alle sostanze chimiche, respiratore e abbigliamento a prova di schizzi. Lavorare solo in un’area ben ventilata. Devi anche sapere che il trasporto e l’immagazzinamento del metanolo è estremamente pericoloso, e il National Fire Code permette solo a due taniche da 5 galloni di essere immagazzinate in un unico luogo residenziale. Ci sono state case bruciate in passato da persone coinvolte in corse automobilistiche e go-cart che hanno incautamente conservato un fusto da 55 galloni di metanolo nel loro garage annesso.
I seguenti link web hanno alcune eccellenti informazioni gratuite sulla produzione di bio-diesel. Il sito web della Bio-diesel Community e il forum di discussione sul bio-diesel hanno ampie informazioni gratuite e fotografie che descrivono ogni fase del processo di produzione del bio-diesel, tra cui: Chimica, test, miscelazione, lavaggio e filtraggio. I fornitori di attrezzature per il biodiesel elencati qui sotto hanno tutto, dai singoli raccordi ai kit completi. Assicuratevi di controllare tutti i link per ulteriori informazioni.
Fonti di informazioni gratuite sul biodiesel
Sito web no-profit della comunità bio-diesel: www.biodieselcommunity.org
Forum di discussione sul bio-diesel: www.biodiesel.infopop.cc/eve/
Foto gratuite di sistemi bio-diesel fatti in casa: www.biodieselpictures.com
Mike Pelly, sostenitore del bio-diesel con consigli pratici per i principianti: www.journeytoforever.org
Fonti per kit e attrezzature biodiesel di qualità
| Utah Bio-diesel Supply: www.utahbiodieselsupply.com fax only: 801-660-4054Home Bio-Diesel Kits: www.homebiodieselkits.com P.O. Box 5515 Bella Vista, AR 72714 800-679-1398 9:00 am to 7:00 pm Mon.-Fri. EZ Bio-diesel: |
Bio-diesel Warehouse: 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: |