Zrób swój własny biodiesel za 80 centów za galon
|
By Jeffrey Yago, P.E., CEM |
 |
| Issue #101 – September/October, 2006 |
Mój Ford F-250 diesel crew-cab pickup nie spowodował, że zainteresowałem się produkcją własnego paliwa biodiesel. Nie, ostateczny przełom nastąpił, gdy napełniłem jego 48-galonowy zbiornik paliwa kosztem 150 dolarów, co sprawiło, że postanowiłem dowiedzieć się, o co w tym zamieszaniu z biodieslem chodzi!
Myślę, że rozważania na temat biopaliwa zajęły mi więcej czasu niż większości; jako że wszystko, co kiedykolwiek słyszałem lub czytałem o biodieslu, pochodziło od tłumu ratującego Ziemię, jeżdżącego starymi autobusami szkolnymi z silnikami diesla, pokrytymi naklejkami „flower power” i wyblakłymi naklejkami „stop globalnemu ociepleniu”, które wymagają natychmiastowego usunięcia z mojej pamięci. Właściwie, przyjaciel rodziny o nazwisku Jack Jones, który posiada wiele pojazdów z silnikiem diesla, zapytał mnie pewnego dnia, czy wiem, jak zrobić bio-diesel i to rozpoczęło moje poszukiwania.
Niezależnie od tego, kim byli pierwsi promotorzy, robienie własnego paliwa do zasilania ciężarówek z silnikiem diesla, ciągników rolniczych i zapasowych generatorów jest doskonałym rozwiązaniem dla każdego, kto żyje poza siecią lub na farmie. Paliwo dieslowskie jest nie tylko łatwe do wytworzenia, ale wymaga też bardzo niewiele sprzętu, aby zacząć. Jak w przypadku każdego hobby, które może przerodzić się w obsesję, z pewnością możliwe jest dopracowanie procesu z droższym sprzętem później, więc zacznę od podstaw.
Gdzie zacząć
Będziesz potrzebował lokalnych i ciągłych dostaw wyrzuconego oleju kuchennego, a bez niego, po prostu marnujesz swój czas. Oznacza to, że musisz zaprzyjaźnić się z kierownikami pobliskich restauracji typu fast-food.
Dostępnych jest wiele różnych rozmiarów i kształtów zbiorników na chemikalia do produkcji biodiesla. (Zdjęcie dzięki uprzejmości Utah Bio-Diesel Supply)
Wszystkie procesy wytwarzania biodiesla rozpoczynają się od wyrzucania odpadów oleju roślinnego (WVO) z komercyjnych frytownic, mogą też zawierać smalec i inne tłuszcze kuchenne. W większości przypadków ten zużyty olej jest wyrzucany na koniec każdego dnia do tymczasowych zbiorników magazynowych znajdujących się za restauracjami. Obecnie większość lokali typu fast-food płaci komuś za cotygodniowe usuwanie tego zużytego oleju wraz z innymi odpadami z restauracji. Jednak wraz z rosnącą popularnością biodiesla, wkrótce będziemy chronić nasze własne źródła i walczyć o to, kto będzie tam pierwszy każdego tygodnia! Ponieważ nie można po prostu podjechać do 500-funtowego zbiornika z płynnym olejem odpadowym i wylać go do wiadra, potrzebny będzie zbiornik o pojemności 50-100 galonów w skrzyni ładunkowej ciężarówki lub na małej przyczepie. Będziesz także potrzebował pompy paliwowej zasilanej bateriami, ale nie martw się, wszystkie te elementy są łatwe do znalezienia, a ja wymienię dostawców wszystkich urządzeń omówionych na końcu tego artykułu.
Podkreśliłem, że musisz znaleźć źródło odpadów oleju roślinnego pierwszy. Jeśli musisz jechać 100 mil do miasta, aby zlokalizować restaurację fast-food, możesz używać więcej paliwa zbierając olej odpadowy niż możesz wyprodukować, więc pamiętaj o tym.
Proces chemiczny
Nie wchodzę w szczegółowy opis rzeczywistego procesu chemicznego, który ma miejsce, ponieważ łatwo się tego nauczysz, gdy będziesz bardziej zaangażowany. Ponieważ tak łatwo jest produkować paliwo biodiesel, Internet i czasopisma dla majsterkowiczów pełne są reklam zestawów, które są dość niedrogie i znacznie ułatwiają rozpoczęcie pracy. Po rozpoczęciu produkcji własnego oleju napędowego, istnieją zestawy do testowania paliwa, filtry paliwa i inne urządzenia, które można kupić, aby poprawić jakość i spójność produkcji paliwa.
Niezależnie od tego, czyj zestaw do produkcji paliwa kupisz (a jest ich wiele), do produkcji biodiesla potrzebne są cztery rzeczy: Odpadowy olej roślinny, metanol (paliwo wyścigowe), wodorotlenek sodu (ług domowy) i woda. Bez względu na to jak prosty lub złożony proces wybierzesz, te rzeczy są absolutną koniecznością.
Kwestie bezpieczeństwa
Zanim wyruszysz na podwórko i wrzucisz puszkę otwieracza do kanalizacji (ług) i paliwo do modelu samolotu twojego syna (metanol) do puszki po kawie pełnej oleju spożywczego, kilka uwag na temat bezpieczeństwa jest w porządku. Ze względu na minimalne wyposażenie wymagane do produkcji biodiesla, z pewnością możliwe jest zbudowanie własnego procesora od podstaw. Jednak sposób mieszania tych bardzo reaktywnych substancji chemicznych i obchodzenia się z nimi podczas mieszania budzi poważne obawy o bezpieczeństwo.
Po pierwsze, metanol jest bardzo łatwopalny, ale w przeciwieństwie do większości innych łatwopalnych cieczy, nie ma widocznego płomienia podczas spalania. Być może oglądałeś wyścigi samochodów sportowych o wysokich osiągach, gdy członek załogi pit-stopu nagle zaczął się toczyć po ziemi bez wyraźnego powodu. Samochody te są zasilane metanolem, a wycieki paliwa są częste podczas szybkich postojów w pit stopie, co czasami skutkuje poważnymi poparzeniami członka załogi, mimo że nie widać płomieni ani dymu. Po zmieszaniu z ługiem, powstały metotlenek sodu będzie płonął wszędzie tam, gdzie dotknie gołej skóry. Ponadto nie zdajesz sobie sprawy, że jesteś poparzony, ponieważ natychmiast zabija wszystkie zakończenia nerwowe.
Podstawowy zestaw do produkcji biodiesla przy użyciu domowego podgrzewacza wody. (Zdjęcie dzięki uprzejmości Utah Bio-Diesel Supply)
Jeśli kiedykolwiek używałeś zwykłego domowego ługu do otwierania zatkanych kanalizacji lub robienia mydła, wiesz, że ług jest również bardzo niebezpieczny dla twojej skóry i staje się bardzo gorący, gdy wlewa się go do wody. Ług będzie również szybko korodował aluminium, patelnie cynowe, powłoki cynkowe i większość farb, więc używaj tylko szkła, stali nierdzewnej lub pojemników z polietylenu klasy chemicznej podczas pracy z tymi żrącymi chemikaliami.
Ostatnie ostrzeżenie: Opary metotlenku sodu (mieszanina metanolu i ługu) są bardzo niebezpieczne do oddychania, więc miejsce pracy przy produkcji paliwa powinno być dobrze wentylowane (najlepiej zewnętrzna wiata). Miej gaśnicę i wąż z wodą w pobliżu, stale spuszczający świeżą wodę do wiadra podczas procesu mieszania.
Zestawy do produkcji bio-diesla
Mimo że istnieje nieskończenie wiele możliwych konstrukcji rurociągów i zbiorników, stwierdziłem, że większość zestawów do produkcji bio-diesla można podzielić na dwie ogólne kategorie, a to gdzie mieszkasz i jakość pożądanego paliwa może mieć wiele wspólnego z tym, którego procesu używasz.
Na bardzo podstawowym poziomie jest proces bez ogrzewania, który składa się z dwóch zbiorników, zwykle mających lejkowate dna. Prawie wszystkie z tych reklamowanych zestawów będzie średnio 40 do 44 galonów oleju napędowego na cykl, więc większy zbiornik będzie około 60 galonów w rozmiarze. Ten zbiornik będzie trzymać odpadów oleju spożywczego na początku procesu.
Zamontowany obok większego zbiornika jest znacznie mniejszy zbiornik, zwykle około 15 galonów, który będzie trzymać metanolu (paliwo wyścigowe) i wodorotlenku sodu (ługu domowego) mieszaniny. Rzeczywista ilość tych dwóch substancji chemicznych, które będą pompowane do zbiornika na zużyty olej roślinny po ich wymieszaniu zależy od jakości i zawartości wody w używanym oleju spożywczym. Jako ogólny przewodnik, trzeba będzie około 20% metanolu do odpadów oleju przez objętość, która wynosi średnio około 8 galonów na 40 galonów oleju roślinnego. Ta reakcja chemiczna będzie również generować około 5 galonów gliceryny na cykl, który będzie tworzyć na dnie zbiornika mieszającego po 24-godzinnym czasie reakcji. Ponieważ gliceryna jest biodegradowalna, jest ona zwykle odprowadzana i wyrzucana.
Odpadowy olej roślinny będzie zawierał cząstki żywności i różne poziomy wilgoci, które muszą być usunięte przed rozpoczęciem. Większość zawiesin można usunąć przepuszczając najpierw zużyty olej przez sitko, gdy napełniasz zbiornik do mieszania. Mieszanie ługu z olejem roślinnym i wodą tworzy doskonałe mydło, więc zbyt dużo wody w zużytym oleju roślinnym i oleju napędowym może okazać się naprawdę dobrym mydłem w płynie.
Nienagrzewający się zestaw do produkcji biodiesla. (Zdjęcie dzięki uprzejmości Summit Enterprises, LLC i EZ Bio-diesel)
Aby zmniejszyć wpływ niższej temperatury otoczenia i poprawić usuwanie wilgoci, niektóre zestawy do produkcji biopaliwa używają elektrycznego podgrzewacza gorącej wody w szklanej obudowie zbiornika mieszającego. Zbiornik jest modyfikowany poprzez dodanie różnych połączeń rurowych i zaworów do oryginalnych otworów gorącej, zimnej i spustowej wody. Jest to doskonały sposób na podgrzanie oleju odpadowego do 130° F przed rozpoczęciem, co pomaga odparować wszelką pozostałą wilgoć w oleju odpadowym.
Zestawy do biopaliw, które nie wymagają podgrzewania oleju najpierw w celu usunięcia wilgoci mogą działać lepiej w ciepłym klimacie, ponieważ nie wyobrażam sobie próby zrobienia tego w stodole w Wisconsin w lutym. Jednak zestawy bez ogrzewania produkują biodiesel, jeśli postępujesz zgodnie z instrukcjami i nie pozwalasz, aby mieszanina była zbyt zimna podczas procesu mieszania i reagowania. Some kits include tank insulation blankets to retain the heat produced by the chemical reaction.
Although the non-heating bio-diesel kits can produce quality bio-diesel fuel, I personally think the heating process may introduce a higher level of quality control and reduces the chance for unwanted soaps and excess glycerin to be produced. Jednakże, każdy system i typ zbiornika ma zalety i wady, które należy rozważyć.
Kupowanie chemikaliów
Metanol jest popularnym paliwem w wyścigach samochodowych, a sklepy z silnikami o wysokiej wydajności i tory wyścigowe są dobrym miejscem do zakupu małych ilości. Dystrybutorzy ropy naftowej zazwyczaj sprzedają metanol w większych 30- i 55-galonowych beczkach, jeśli możesz sobie pozwolić na zakup takiej ilości za jednym razem. Nie zdziw się, jeśli odwiedzi cię miejscowy szeryf, ponieważ jest to również podstawowy składnik metamfetaminy („meth”) w laboratoriach produkujących nielegalne narkotyki. Upewnij się, że wiedzą kim jesteś i co zamierzasz zrobić z metanolem.
Dobrym pomysłem jest również przedyskutowanie planów przechowywania metanolu z komendantem straży pożarnej, ponieważ strażacy nie spodziewają się znaleźć beczek pełnych wysoce toksycznych i wybuchowych chemikaliów, gdy są wzywani do walki z pożarem w starej stodole lub garażu. Większość strażaków doceni to, że bierzesz pod uwagę bezpieczeństwo swoich wolontariuszy, którzy będą pierwszymi, którzy odpowiedzą, jeśli będziesz miał bardzo zły dzień.
Ponieważ będziesz używał bardzo mało ługu na partię biodiesla, twój lokalny sklep spożywczy będzie twoim najlepszym źródłem. Ponadto, kupując ług w małych, zamkniętych puszkach, jest znacznie mniejsza szansa na to, że wilgoć zmniejszy jego skuteczność po kilkukrotnym otwarciu.
Zestaw bio-diesla (Zdjęcie dzięki uprzejmości Home Bio-diesel Kits)
Mieszanie składników
Niezależnie od tego czy będziesz używał zbiornika do mieszania typu podgrzewacz wody czy polietylenowego zbiornika do mieszania z dnem lejkowym, mieszanina metanolu i ługu w mniejszym zbiorniku zostanie przelana do większego zbiornika zawierającego już olej odpadowy. Większość zestawów do produkcji biodiesla zawiera co najmniej jedną pompę elektryczną odporną na wybuch, podłączoną do serii ręcznych zaworów kulowych, które pozwalają na użycie jednej pompy do napełniania zbiorników, mieszania cieczy w zbiornikach i opróżniania zbiorników, w zależności od tego, które zawory są otwarte lub zamknięte.
Faktyczne testowanie, mierzenie i mieszanie trwa około godziny. Następnie pozwalasz, aby proces chemiczny miał miejsce, co zajmuje 24 godziny. Większość zestawów zawiera zegar do wyłączenia pompy mieszającej w odpowiednim czasie, więc nie musisz stać i czekać. Niechciana gliceryna osiądzie na dnie zbiornika mieszającego w tym czasie, a następnie zostanie odsączona i wyrzucona.
Miareczkowanie
Jak wspomniano wcześniej, chociaż bardzo niewiele będzie potrzebne, rzeczywista ilość ługu wymagana będzie nieco inna dla każdej partii zużytego oleju spożywczego. Jeśli dodasz więcej niż wymagana ilość ługu, twój zbiornik może być wypełniony żelowym mydłem. Jeśli użyjesz zbyt mało ługu, tylko część oleju będzie przekształcać się w biodiesel, z dużą warstwą gliceryny osiadającej na dnie zbiornika mieszającego.
Ponieważ określenie ilości ługu jest tak krytyczne, większość zestawów do produkcji biodiesla zawiera zestaw do testowania PH zużytego oleju, jak te używane do testowania wody w basenie przed dodaniem chemikaliów. Jednakże, testowanie oleju odpadowego jest nieco bardziej szczegółowe, ponieważ wykorzystuje proces zwany „miareczkowaniem”. Ten test wymaga, aby próbki były dokładnie mierzone i mieszane zgodnie z konkretnymi instrukcjami, zanim wynikowa próbka zostanie przetestowana pod kątem poziomu PH. Wprowadzenie wyników testu do tabeli mieszania daje dokładną wagę ługu tej konkretnej partii zużytego oleju kuchennego będzie wymagana do pełnej konwersji do bio-diesla. Jako ogólne wytyczne, większość zużytego oleju kuchennego będzie wymagać około sześciu do siedmiu gramów ługu na każdy litr zużytego oleju kuchennego.
Olej roślinny nie będzie łączyć się bezpośrednio z metanolem, więc ług służy jako katalizator dla tej reakcji chemicznej, a kwota wymagana jest krytyczna dla sukcesu produktu końcowego. Dlatego właśnie test miareczkowania jest tak ważny przed rozpoczęciem każdej nowej partii.
Pranie wodą
Zdaję sobie sprawę, że moje początkowe ostrzeżenia opisywały jak jakakolwiek woda w zużytym oleju spożywczym spowoduje, że ług wytworzy mydło, więc dlaczego musimy dodawać wodę, szczególnie do paliwa? I had a hard time with this one myself when I first started. Ta woda jest dodawana po zmieszaniu zużytego oleju, metanolu i ługu i bio-diesel fuel został utworzony.
Celem dodania wody na tym końcowym etapie jest usunięcie wszelkich pozostałych produktów odpadowych. Niezależnie od tego, jak dobrze zmierzyłeś i wymieszałeś, zawsze znajdą się jakieś niechciane „śmieci”, które trzeba usunąć z produktu końcowego, w tym resztki ługu, gliceryny, mydła i nieprzetworzonego metanolu. Wszystkie te produkty odpadowe są rozpuszczalne w wodzie i mogą być łatwo usunięte z paliwa biodiesel za pomocą płukania wodą. Jednakże, nie oznacza to, że wąż z wodą musi być skierowany do zbiornika mieszającego. Jeśli kiedykolwiek wziąłeś słoik wypełniony do połowy olejem, dodałeś wody i energicznie nim potrząsnąłeś, skończyłeś z mleczną mieszaniną piany, która była prawie niemożliwa do rozdzielenia na dwie warstwy oleju i wody.
Proces mycia z użyciem wody polega na zastosowaniu maleńkich dysz rozpylających „mgiełkę” umieszczonych w górnej części zbiornika mieszającego, które delikatnie wprowadzają wodę na powierzchnię oleju w bardzo małych kropelkach, nie powodując fizycznego mieszania się z olejem. Po kilku godzinach, ta mgła wodna będzie migrować w dół przez paliwo biodiesel i absorbować produkty odpadowe przed osiedleniem się na dnie zbiornika, gdzie jest ręcznie spuszczana.
W bardziej zaawansowanych procesach stosuje się płuczkę bąbelkową podobną do napowietrzacza akwariowego. Zbiornik jest powoli napełniany w 1/3 wodą i w 2/3 gotowym paliwem biodiesel bez mieszania. Mała pompa powietrzna wysyła powietrze na dno tego zbiornika przez rurkę zakończoną akwariowym „kamieniem powietrznym”, który wytwarza mnóstwo drobnych pęcherzyków powietrza. Unoszące się pęcherzyki powietrza powodują, że niepożądane zanieczyszczenia zawarte w oleju rozpuszczają się w wodzie bez mieszania. Woda jest spuszczana, a proces ten jest powtarzany co najmniej trzy razy w ciągu kilku godzin, aż wszystkie zanieczyszczenia zostaną usunięte.
Po zakończeniu procesu mycia, gotowe paliwo biodiesel jest ponownie pozostawiane na noc, dając czas na osadzenie się resztek wody na dnie zbiornika, skąd jest ona spuszczana. Zawory rurowe są następnie odwracane, a pompa przenosi produkt końcowy do 55-galonowej beczki na olej do przechowywania, aż będzie gotowy do użycia. Niektóre zestawy zawierają specjalny 5-mikronowy filtr paliwa na tej linii, aby usunąć wszelkie pozostałe cząstki, które mogłyby uszkodzić wtryskiwacze lub inne części silnika diesla.
Wnioski
Mimo, że był to bardziej przegląd, powinien on dać ci podstawowe zrozumienie tego, jak powstaje paliwo biodiesel i jak łatwo możesz to zrobić samemu, używając jednego z wielu dostępnych zestawów. Większość podstawowych zestawów zaczyna się od około 1800 dolarów za te, które wykorzystują proces nie podgrzewanego zbiornika i 2900 dolarów za zestawy wykorzystujące bardziej komercyjne komponenty. Znalazłem również kilka źródeł, które sprzedają pakiety hydrauliczne zawierające tylko pompę odporną na eksplozje i wstępnie okablowany zespół zaworów za mniej niż 1000 dolarów, które można łatwo podłączyć do własnego elektrycznego zbiornika na gorącą wodę, który można kupić lokalnie.
Niezależnie od tego, który zestaw zdecydujesz się kupić lub jaki poziom zaawansowania będzie obejmował twój proces, proszę przestrzegać wszystkich instrukcji bezpieczeństwa i nosić odpowiednie okulary ochronne, rękawice odporne na chemikalia, maskę oddechową i odzież odporną na rozpryski. Pracuj tylko w dobrze wentylowanym pomieszczeniu. Powinieneś również wiedzieć, że transport i przechowywanie metanolu jest bardzo niebezpieczne, a Narodowy Kodeks Przeciwpożarowy zezwala na przechowywanie tylko dwóch 5-galonowych pojemników w jednym miejscu mieszkalnym. W przeszłości spłonęły domy ludzi zaangażowanych w wyścigi samochodowe i gokartowe, którzy nieostrożnie przechowywali 55-galonowe beczki metanolu w swoim garażu.
Następujące linki internetowe zawierają doskonałe darmowe informacje na temat produkcji biodiesla. Strona Bio-diesel Community oraz Bio-diesel Discussion Forum posiadają obszerne darmowe informacje i zdjęcia opisujące każdą fazę procesu wytwarzania biodiesla, w tym: Chemia, testowanie, mieszanie, mycie i filtrowanie. Dostawcy sprzętu do produkcji biodiesla również wymienieni poniżej mają wszystko, od pojedynczych łączników rurowych do kompletnych zestawów. Upewnij się, że sprawdzisz wszystkie linki, aby uzyskać więcej informacji.
Źródła bezpłatnych informacji o wytwarzaniu biodiesla
Strona internetowa społeczności bio-diesla nie nastawionej na zysk: www.biodieselcommunity.org
Forum dyskusyjne bio-diesla: www.biodiesel.infopop.cc/eve/
Darmowe zdjęcia domowych systemów bio-diesla: www.biodieselpictures.com
Mike Pelly, zwolennik bio-diesla z praktycznymi radami dla początkujących: www.journeytoforever.org
Źródła wysokiej jakości zestawów do biodiesla i sprzętu
| Utah Bio-diesel Supply: www.utahbiodieselsupply.com Tylko faks: 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. 800-679-1398 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: |