Gör din egen biodiesel för 80 cent per gallon
|
av Jeffrey Yago, P.E., CEM |
 |
| Upplaga #101 – september/oktober 2006 |
Min Ford F-250 diesel crew-cab pickup med hytt förorsakade inte att jag började intressera mig för att göra mitt eget biodieselbränsle. Nej, det var när jag fyllde upp dess 48-gallon bränsletank till en kostnad av 150 dollar som fick mig att bestämma mig för att ta reda på vad denna bio-dieseluppståndelse handlade om!
Jag tror att det tog längre tid för mig att fundera på bio-diesel än för de flesta, eftersom allt jag någonsin hört eller läst om bio-diesel kom från den rädda jorden-folket som körde runt i gamla skolbussar med dieselmotor och som var överklistrade med ”flower power”- och bleka ”stoppa den globala uppvärmningen”-dekaler som kräver att man genast rensar ut dem ur mitt minne. En vän till familjen vid namn Jack Jones, som äger flera dieselfordon, frågade mig en dag om jag visste hur man gör biodieselbränsle, och det satte mig i gång.
Oavsett vilka de tidiga förespråkarna var, är det perfekt för alla som bor utanför elnätet eller på en gård att göra sitt eget bränsle för att driva diesellastbilar, jordbrukstraktorer och reservgeneratorer. Det är inte bara lätt att göra dieselbränsle, utan det krävs också väldigt lite utrustning för att komma igång. Som alla hobbies som kan förvandlas till en besatthet är det säkert möjligt att förfina processen med dyrare utrustning senare, så jag kommer att börja med grunderna.
Hur man börjar
Du kommer att behöva en lokal och kontinuerlig tillgång till kasserad matolja, och utan den slösar du bara bort din tid. Detta innebär att du måste bli vän med cheferna på närliggande snabbmatsrestauranger.
Det finns många olika storlekar och former av kemikalietankar för att göra biodiesel. (Foto med tillstånd av Utah Bio-Diesel Supply)
Alla processer för framställning av biodiesel börjar med kasserad vegetabilisk spillolja (WVO) från kommersiella friteringsugnar, och kan inkludera ister och annat köksfett. I de flesta fall dumpas denna spillda matolja i slutet av varje dag i tillfälliga lagringstankar bakom restaurangerna. För närvarande betalar de flesta snabbmatsrestauranger någon för att ta bort denna kasserade olja varje vecka tillsammans med det övriga restaurangavfallet. Men i takt med att biodiesel blir alltmer populärt kommer vi snart att skydda våra egna källor och slåss om vem som kommer först varje vecka! Eftersom du inte bara kan backa fram till en 500-pundstank med flytande spillolja och dumpa den i en hink, behöver du en 50-100-gallonstank i din lastbil eller på en liten släpvagn. Du behöver också en batteridriven bränslepump; men oroa dig inte, alla dessa artiklar är lätta att hitta och jag kommer att lista leverantörer av all utrustning som diskuteras i slutet av den här artikeln.
Jag har betonat att du först måste hitta en källa till vegetabilisk spillolja. Om du måste köra 160 mil in i en stad för att hitta en snabbmatsrestaurang kan du använda mer bränsle för att samla in spillolja än vad du kan tillverka, så tänk på detta.
Kemisk process
Jag kommer inte att gå in på en detaljerad beskrivning av själva den kemiska processen som äger rum, eftersom du lätt kommer att lära dig detta när du blir mer involverad. Eftersom det är så enkelt att göra biodieselbränsle är Internet och gör-det-själv-tidningar fulla av reklam för byggsatser som är ganska billiga och som gör det mycket lättare för dig att komma igång. När du faktiskt har börjat producera ditt eget dieselbränsle finns det bränsletestkit, bränslefilter och andra anordningar som du kan köpa för att förbättra kvaliteten och konsistensen på din bränsletillverkning.
Oavsett vilket bränsletillverkningskit du köper (och det finns gott om dem) krävs det fyra saker för att göra biodiesel: Det krävs fyra saker för att göra dieseldiesel: vegetabilisk spillolja, metanol (tävlingsbränsle), natriumhydroxid (hushållslösning) och vatten. Oavsett hur enkel eller komplicerad processen du väljer är dessa ett absolut måste.
Säkerhetsfrågor
Innan du ger dig ut på bakgården och släpper en burk avloppsöppnare (lut) och din sons modellflygbränsle (metanol) i en kaffekanna full med matolja, är några säkerhetsföreskrifter på sin plats. På grund av den minimala utrustning som krävs för att göra biodiesel är det säkert möjligt att bygga sin egen processor från grunden. Hur dessa mycket reaktiva kemikalier blandas ihop och hur de hanteras under denna blandning innebär dock några allvarliga säkerhetsproblem.
För det första är metanol extremt brandfarlig, men till skillnad från de flesta andra brandfarliga vätskor har den ingen synlig låga när den brinner. Du kanske har tittat på högpresterande sportbilsrace när en medlem av depåpersonalen plötsligt började rulla på marken utan någon uppenbar anledning. Dessa bilar drivs med metanol, och bränslespill är vanligt vid snabba depåstopp, vilket ibland resulterar i att en besättningsmedlem får svåra brännskador även om du inte ser några lågor eller någon rök. När det väl blandas med lut, kommer den resulterande natriummetoxiden att bränna varhelst den kommer i kontakt med bar hud. Dessutom kommer du inte att märka att du bränner dig, eftersom det omedelbart dödar alla nervändar.
Basisk utrustning för tillverkning av biodiesel med hjälp av en varmvattenberedare. (Foto med tillstånd av Utah Bio-Diesel Supply)
Om du någonsin har använt vanlig hushållslyra för att öppna tilltäppta avlopp eller göra tvål vet du att lut även är mycket farligt för huden och blir extremt varmt när det hälls i vatten. Ljudet korroderar också snabbt aluminium, tennpannor, zinkbeläggningar och de flesta färger, så använd endast behållare av glas, rostfritt stål eller polyeten av kemisk kvalitet när du hanterar dessa frätande kemikalier.
En sista varning: Natriummetoxidångor (blandning av metanol och lut) är extremt farliga att andas, så ditt arbetsområde för bränsletillverkning bör vara väl ventilerat (helst ett skjul utomhus). Ha en brandsläckare och en vattenslang i närheten som ständigt släpper ut friskt vatten i en hink under själva blandningsprocessen.
Satser för tillverkning av biodiesel
Och även om det finns oändligt många möjliga rör- och tankutformningar har jag funnit att de flesta satserna för tillverkning av biodiesel kan delas in i två generella kategorier, och var du bor och kvaliteten på det önskade bränslet kan ha mycket att göra med vilken process du använder.
På den allra enklaste nivån finns processen utan uppvärmning som består av två tankar, vanligen med trattformade bottnar. Nästan alla dessa annonserade kit gör i genomsnitt 40 till 44 gallon dieselbränsle per cykel, så den större tanken kommer att vara ungefär 60 gallon stor. I denna tank finns matoljaavfallet i början av processen.
Närmast den större tanken finns en mycket mindre tank, vanligen cirka 15 gallon, som innehåller blandningen av metanol (tävlingsbränsle) och natriumhydroxid (hushållslyra). Den faktiska mängden av dessa två kemikalier som kommer att pumpas in i tanken för vegetabilisk spillolja efter att de har blandats beror på kvaliteten och vatteninnehållet i den matolja som används. Som en allmän riktlinje kommer du att behöva cirka 20 volymprocent metanol till spillolja, vilket i genomsnitt motsvarar cirka 8 gallon per 40 gallon vegetabilisk olja. Denna kemiska reaktion kommer också att generera ungefär 5 gallon glycerin per cykel, som kommer att bildas på botten av blandningstanken efter 24 timmars reaktionstid. Eftersom glycerin är biologiskt nedbrytbart dräneras det vanligtvis bort och kasseras.
Avfallet av vegetabilisk olja kommer att innehålla matpartiklar och olika nivåer av fukt som måste avlägsnas innan det påbörjas. De flesta suspenderade ämnen kan avlägsnas genom att först passera den använda oljan genom en sil när du fyller blandningstanken. Blandning av lut med vegetabilisk olja och vatten ger utmärkt tvål, så för mycket vatten i den använda vegetabiliska oljan och ditt dieselbränsle kan bli riktigt bra flytande tvål.
Kit för tillverkning av biodiesel utan uppvärmning. (Foto med tillstånd av Summit Enterprises, LLC och EZ Bio-diesel)
För att minska effekterna av kallare omgivande lufttemperatur och förbättra avlägsnandet av fukt används i vissa biodieselsatser en glasfodrad elektrisk varmvattenvärmare för blandningstanken. Tanken modifieras genom att man lägger till olika rör- och ventilanslutningar till de ursprungliga varm-, kall- och avloppsöppningarna. Detta är ett utmärkt sätt att värma upp spilloljan till 130° F före start, vilket bidrar till att avdunsta eventuell kvarvarande fukt i spilloljan.
Biodieselsatser som inte innebär att oljan värms upp först för att avlägsna fukten kan fungera bättre i varma klimat, eftersom jag inte kan föreställa mig att försöka göra detta i en lada i Wisconsin i februari. De kit utan uppvärmning ger dock bio-diesel om man följer anvisningarna och undviker att låta blandningen bli för kall under blandnings- och reaktionsprocessen. Vissa kit innehåller tankisoleringsfiltar för att behålla den värme som produceras av den kemiska reaktionen.
Och även om de icke-uppvärmningsbara bio-dieselkitsen kan producera bio-dieselbränsle av hög kvalitet tror jag personligen att uppvärmningsprocessen kan införa en högre nivå av kvalitetskontroll och minskar risken för att oönskade tvålar och överskottsglycerin produceras. Varje system och tanktyp har dock för- och nackdelar som måste beaktas.
Köp av kemikalier
Metanol är ett populärt bränsle för biltävlingar, och motorbutiker för högpresterande motorer och tävlingsbanor är ett bra ställe att köpa små mängder. Petroleumdistributörer säljer vanligtvis metanol i större 30- och 55-gallonfat om du har råd att köpa så mycket på en gång. Bli inte förvånad om du får besök av den lokala sheriffen, eftersom detta också är den primära ingrediensen för metamfetamin (”meth”) laboratorier som tillverkar olagliga droger. Se till att de vet vem du är och vad du ska göra med metanolen.
Det är också en bra idé att diskutera dina planer för lagring av metanol med länets brandchef, eftersom frivilliga brandmän inte förväntar sig att hitta trummor fulla av mycket giftiga och potentiellt explosiva kemikalier när de kallas för att bekämpa en brand i en gammal lada eller ett garage. De flesta brandchefer kommer att uppskatta att du tänker på säkerheten för deras frivilliga som kommer att vara de första som reagerar om du har en mycket dålig dag.
Då du kommer att använda mycket lite lut per sats av biodiesel, kommer din lokala livsmedelsbutik att vara din bästa källa. Genom att köpa lut i små förseglade burkar finns det också mycket mindre risk för att fukt minskar dess effektivitet efter att den har öppnats flera gånger.
Bio-dieselkit (Foto med tillstånd av Home Bio-diesel-diesel Kits)
Blandning av ingredienserna
Oavsett om du kommer att använda en blandningstank av vattenvärmare-typ eller en blandningstank med trattbotten av polyeten, blandningen av metanol och lut i den mindre tanken kommer att överföras till den större blandningstank som redan innehåller spilloljan. De flesta biodieselsatser innehåller minst en explosionsskyddad elektrisk pump som är förkopplad till en serie manuella kulventiler som gör det möjligt att använda en enda pump för att fylla tankarna, blanda vätskorna i tankarna och tömma tankarna, beroende på vilka ventiler som öppnas eller stängs.
Det egentliga testandet, mätningen och blandningen tar ungefär en timme. Sedan låter man den kemiska processen äga rum, vilket tar 24 timmar. De flesta kit innehåller en timer som stänger av blandningspumpen vid rätt tidpunkt, så att du inte behöver stå och vänta. Oönskat glycerin kommer att sedimentera på botten av blandningstanken under denna tid, och sedan dräneras och kasseras.
Titrering
Som tidigare nämnts, även om mycket lite kommer att behövas, kommer den faktiska mängden lut som krävs att vara något annorlunda för varje sats av använd matolja. Om du tillsätter mer än den nödvändiga mängden lut kan din blandningstank sluta fyllas med tvål av gel-typ. Om du använder för lite lut kommer endast en del av matoljan att omvandlas till biodiesel, med ett stort lager glycerin som lägger sig på botten av blandningstanken.
Då det är så viktigt att avgöra hur mycket lut som ska användas ingår i de flesta biodieselkit ett PH-testkit för spilloljan, som de som används för att testa poolvatten innan man tillsätter kemikalier. Testningen av spillolja är dock något mer detaljerad, eftersom den använder en process som kallas ”titrering”. Detta test kräver att proverna mäts noggrant och blandas enligt specifika instruktioner innan det resulterande provet testas för PH-nivå. Genom att skriva in testresultaten på ett blandningsschema får man fram den exakta vikten av lut som krävs för att omvandla just detta parti av använd matolja till bio-diesel. Som en allmän riktlinje kommer de flesta använda matoljor att kräva ungefär sex till sju gram lut för varje liter använd matolja.
Vegetabilisk olja kommer inte att kombineras direkt med metanol, så lutet fungerar som en katalysator för denna kemiska reaktion, och den mängd som krävs är kritisk för att slutprodukten ska bli framgångsrik. Det är därför som titreringstestet är så viktigt innan varje ny sats påbörjas.
Vattentvätt
Jag inser att mina första varningar beskrev hur allt vatten i den använda matoljan kommer att få lutet att producera tvål, så varför behöver vi tillsätta vatten, särskilt till bränsle? Jag hade själv svårt att förstå den här frågan när jag började. Vattnet tillsätts efter att blandningen av den använda oljan, metanol och lut har skett och biodieselbränslet har skapats.
Syftet med att tillsätta vatten i detta slutskede är att avlägsna eventuella återstående avfallsprodukter. Oavsett hur bra du har mätt och blandat kommer det alltid att finnas en del oönskat ”skräp” som måste avlägsnas från slutprodukten, inklusive överbliven lut, glycerin, tvål och obearbetad metanol. Alla dessa avfallsprodukter är vattenlösliga och kan lätt avlägsnas från biodieselbränslet med en vattensköljning. Detta innebär dock inte att man ska vrida vattenslangen med full kraft in i blandningstanken. Om du någonsin har tagit en burk halvfull med någon olja, tillsatt vatten och skakat den kraftigt, har du fått en mjölkaktig skumblandning som är nästan omöjlig att separera i de ursprungliga två lagren av olja och vatten.
Vattenspraytvättprocessen innebär att man använder sig av små ”misting”-sprutmunstycken som är placerade högst upp i blandningstanken och som försiktigt introducerar vatten ner på oljans yta i mycket små droppar utan att orsaka någon fysisk blandning med oljan. Efter några timmar kommer denna vattendimma att vandra ner genom biodieselbränslet och absorbera avfallsprodukterna innan den lägger sig på tankens botten där den töms ut manuellt.
Mer sofistikerade processer använder en bubbel-tvätt som liknar en luftare i ett akvarium. En tank fylls långsamt med 1/3 vatten och 2/3 färdigt biodieselbränsle utan att blandas. En liten luftpump skickar luft ner till botten av denna tank genom ett rör som slutar med en ”luftsten” för akvarier, som producerar massor av små luftbubblor. De stigande luftbubblorna gör att oönskade föroreningar i oljan löses upp i vattnet utan att blandas. Vattnet töms av och denna process upprepas minst tre gånger under flera timmar innan alla föroreningar har avlägsnats.
När tvättprocessen är avslutad får det färdiga biodieselbränslet stå på nytt över natten, vilket ger tid för eventuellt kvarvarande vatten att sedimentera till tankens botten där det töms av. Rörledningsventilerna vänds sedan om och pumpen överför slutprodukten till en 55-gallon oljetunna för förvaring tills den är klar att användas. Vissa kit innehåller ett speciellt 5-mikronbränslefilter på denna leveransledning för att avlägsna eventuella kvarvarande partiklar som kan skada injektorer eller andra delar av dieselmotorn.
Slutsatser
Och även om detta har varit mer av en översikt bör det ge dig en grundläggande förståelse för hur biodieselbränsle tillverkas och hur lätt du kan göra detta själv med hjälp av ett av de många kit som finns tillgängliga. De flesta grundläggande kit börjar runt 1 800 dollar för dem som använder den icke-uppvärmda tankprocessen och 2 900 dollar för kit som använder mer kommersiella komponenter av hög kvalitet. Jag hittade också flera källor som säljer VVS-paket som endast innehåller den sprängämnessäkra pumpen och en förinstallerad ventilsammansättning för under 1 000 dollar, som du enkelt kan ansluta till din egen elektriska varmvattentank som du kan köpa lokalt.
Oavsett vilket kit du bestämmer dig för att köpa, eller vilken nivå av förfining din process kommer att innebära, var vänlig och följ alla säkerhetsinstruktioner och bär ordentliga skyddsglasögon, kemikaliebeständiga handskar, andningsskydd och stänkskyddskläder. Arbeta endast i ett väl ventilerat område. Du bör också veta att transport och lagring av metanol är ytterst farligt, och enligt National Fire Code får endast två 5-gallonburkar förvaras på en enda bostadsplats. Det har tidigare brunnit ner bostäder från personer som sysslat med bil- och gokarttävlingar och som vårdslöst förvarat en 55-gallonfat med metanol i sitt garage.
Följande webblänkar innehåller en del utmärkt gratis information om tillverkning av biodiesel. Webbplatsen Bio-diesel Community och diskussionsforumet Bio-diesel har omfattande gratis information och fotografier som beskriver varje fas i processen för framställning av biodiesel, bland annat: Kemi, testning, blandning, tvättning och filtrering. De leverantörer av biodieselutrustning som också anges nedan har allt från enskilda rördelar till kompletta kit. Se till att kontrollera alla länkar för mer information.
Källor till gratis information om biodieseltillverkning
Non-profit bio-diesel community web site: www.biodieselcommunity.org
Diskussionsforum om biodiesel: www.biodiesel.infopop.cc/eve/
Gratis foton av hemmagjorda biodieselsystem: www.biodieselpictures.com
Mike Pelly, förespråkare av biodiesel med praktiska råd för nybörjare: www.journeytoforever.org
Källor för kvalitetssatser och utrustning för biodiesel
| Utah Bio-diesel Supply: www.utahbiodieselsupply.com fax endast: 801-660-4054Home Bio-Diesel Kits: www.homebiodieselkits.com P.O. Box 5515 Bella Vista, AR 72714 800-679-1398 9:00 till 19:00 måndag till fredag.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: |