Es un reactor barato, sencillo, seguro y muy efectivo que puedes construir fácilmente. Produce biodiésel de excelente calidad. Está formado por cuatro depósitos de 90 litros procedentes de calentadores de agua. Sirve cualquier depósito parecido con tapa hermética y desmontable.
La bomba azul es una bomba de agua de 1" con un caudal de 2.000 litros/hora aproximadamente. En la salida de la bomba hay una reducción de 1" a 3/4" para encajar las válvulas, lo que reduce el caudal, aunque sigue siendo suficiente para lotes de 60 litros, y hasta de 100 litros. Para lotes mayores de 100 litros los tubos y válvulas deben ser de 1". Si el reactor es mucho mayor de 100 litros hay que cambiar la bomba por otra mayor. Si no hay suficiente caudal el proceso tarda mucho en completarse, si es que se completa, y luego hay problemas en el lavado porque el combustible es de mala calidad. La bomba hace la mezcla durante la reacción, y al final bombea el biodiésel al depósito de almacenamiento.
Empezando por la derecha: primer depósito de lavado, reactor, depósito de almacenamiento, segundo depósito de lavado. El depósito de almacenamiento y el segundo depósito de lavado son opcionales, sirven para doblar la capacidad de producción.
Puedes hacerlo todo con piezas normales de fontanería y tubo flexifle de PVC reforzado (trenzado). Nosotros pusimos juntas de plástico en las bocas de entrada del reactor y de los otros depósitos, de forma que el tubo puede encajarse y desencajarse fácilmente. Otras juntas están hechas con tubo de acero de 3/4" con un extremo roscado y abrazaderas de acero para sujetar el otro extremo a la manguera de PVC.
El mayor gasto fue la bomba. Casi todas las demás piezas proceden de una chatarrería, incluídas las doce válvulas. El indicador de temperatura estaba tirado en el barro de un vertedero, pero aún funciona.
Los cuatro depósitos de 90 litros son depósitos de queroseno procedentes de instalaciones de calentamiento de agua, muy populares en Japón (especialmente en zonas rurales). Es fácil encontrarlos. Sirve cualquier depósito parecido. Los barriles de petróleo de 200 litros, más comunes, son demasiado grandes y pesados para nosotros. Gracias al depósito de almacenamiento conseguimos casi la misma capacidad de producción, y además podemos cargar fácilmente el reactor y uno de los depósitos de lavado en nuestra furgoneta Toyota Town-Ace, y así llevarlos a cualquier parte para demostrar lo sencilla que es la producción de biodiésel.
Sin embargo este sistema básico puede funcionar igual de bien con barriles de 200 litros (ten cuidado con el caudal de la bomba), de los que pueden abrirse por arriba para ver el interior. O quítale el fondo a un barril cerrado, dale la vuelta dejando el fondo abierto hacia arriba, aprovecha la boquilla pequeña como desagüe y la grande para montar un elemento calefactor, y busca una tapa con abrazaderas que encaje en la abertura. O, como hizo un miembro de la Lista de Correo de los Biocombustibles, fabrica una tapa de madera con una lámina de plástico pegada en la cara interior, encájale tubos de entrada, cubre el borde del bidón con silicona, y sujeta la tapa con cierres de palanca. Pueden hacerse otros agujeros en el barril donde soldar más tubos.
Tuvimos que cortar las boquillas de nuestros depósitos de 90 litros, pero haciendolo con cuidado puede conseguirse que tanto la boquilla como el depósito conserven un borde que permita hacer uniones herméticas. Sella las juntas con silicona. Sujeta la tapa del reactor con ocho cierres de palanca.
Las estruturas de soporte fueron construidas soldando tubos viejos de una chatarrería.
Lo que sobresale por el lado derecho del reactor es el calentador eléctrico de 1,5 kw que mantiene la temperatura durante el proceso. Precalentamos el aceite antes de ponerlo en el reactor, así gastamos menos electricidad.
Todos los dispositivos eléctricos están enchufados a un prolongador con cuatro tomas sujeto a la base del reactor: dos bombas de aire para acuario (que no se ven en la foto), la bomba principal y el calentador eléctrico.
Los cuatro depósitos tenían desagües estándar, algunos de 1/2" y otros de 3/4". El que elegimos como reactor tiene el fondo redondeado, los otros tres lo tenían plano. Para hundir un poco el fondo y que deje de ser plano, puedes colocar el depósito sobre un par de listones de madera de 5x5 cm con el desagüe en medio. El borde del depósito sobresale por debajo, de forma que lo que se apoya sobre los listones es el borde, no el fondo. Coloca otro listón de 5x5 cm dentro del depósito con el extremo sobre el desagüe y golpea con un martillo grande.
Con esto conseguirás un fondo ligeramente curvo con el desagüe en la parte más baja, puede que un centímetro más baja, que es suficiente para un buen drenaje. En todos nuestros depósitos (menos en el reactor) los desagües están colocados a un lado. Los tenemos inclinados hacia el lado del desagüe para para que se vacíen con mayor facilidad.
El desagüe del reactor tiene una pieza con forma de T y dos válvulas, una para dejar caer los subproductos y otra para bombear el biodiésel (abajo, fotografía de la derecha).
Cuando dejamos reposar la mezcla dentro del reactor en vez de en el depósito de almacenamiento, encajamos un tubo de PVC en el desagüe (abajo, fotografía de la izquierda). La altura del tubo está calculada para que su extremo quede por encima del nivel que alcanzará la capa de subproductos durante el reposo. Este tubo permite bombear el biodiésel al depósito de lavado sin que se mezcle con la capa inferior. Después lo quitamos para drenar los subproductos.
El depósito de almacenamiento tiene dos desagües, uno con una extensión fija, como la descrita en el párrafo anterior, para bombear el biodiésel a los depósitos de lavado, y otro para drenar los subproductos. Parte del biodiésel se queda con los subproductos. Déjalos reposar, recoge el biodiésel de arriba y júntalo con el siguiente lote en el depósito de lavado.
Los depósitos solo tenían el desagüe del fondo y dos aberturas en la tapa. Tuvimos que hacer varios agujeros para el indicador de temperatura, el calentador eléctrico, y los tubos. pusimos remaches donde era posible, para sujetar la válvula de entrada de metóxido y los cierres de palanca, sellando con silicona por dentro y por fuera. En el resto de los casos tuvimos que soldar.
Si no tienes herramientas para hacer agujeros del tamaño apropiado, pon la pieza sobre la superficie para marcar un círculo, y haz con cuidado agujeros de 2 mm por el borde interior del círculo, muy cerca unos de otros. Termina de cortar las tiras entre entre los agujeros, quita el círculo de metal sobrante, y lima el borde hasta que encaje la pieza. Luego sueldala. Solo para asegurarnos, nosotros cubrimos las soldaduras con una buena capa de masilla epóxica, resistente a los productos químicos, y encima pusimos una capa de silicona.
Válvula de entrada de metóxido. La entrada, con 4 mm de diámetro interior, encaja perfectamente con el tubo procedente del bidón de metóxido. Entra lentamente: tarda entre cuatro y seis minutos en cada etapa con el método ácido-base (4,8 litros más 7,2 litros), o aproximadamente diez minutos con el método de una etapa (12 litros).
Entrada al reactor desde la bomba. Cuando la mezcla vuelve al reactor no forma un chorro cayendo violentamente, lo que causaría salpicaduras y agitación innecesaria. Toda la agitación debe ocurrir dentro de la bomba, no en el reactor. Pusimos un rociador de diez centímetros tomado de una regadera en la cara inferior de la tapa. Tiene 150 agujeros de 2 mm, de donde sale una lluvia que cubre toda la superficie. Funciona muy bien.
La tapa tiene una abertura donde antes había un medidor de nivel. Nosotros lo reemplazamos por una boquilla roscada donde encajan tres tapones diferentes: el primero es un tapón normal; el segundo, en la fotografía, está atravesado y sujeto con masilla epóxica y silicona a un tubo de ventilación que conduce al exterior del edificio. El tercero tiene un embudo para introducir el ácido del método ácido-base.
Cara superior de la tapa. Arriba a la izquierda se ve la entrada al reactor desde la bomba, a la derecha la válvula del metóxido, el tapón del depósito está en el centro, y abajo a la derecha uno de los cierres de palanca.
Precinto de silicona entre el interior de la tapa y el borde del reactor. Aplica una cantidad abundante de silicona y deja que seque entre seis y ocho horas (dependiendo de la meteorología) hasta que deje de estar pegajosa al tacto, pero que todavía esté blanda. Encaja la tapa cuidadosamente y pon encima algo pesado asegurándote de que el peso está repartido por igual a lo largo del borde. La silicona toma la forma del borde sin pegarse a la tapa.
En el sentido de las agujas del reloj, empezando arriba a la derecha: calentador de inmersión de 1,5 kw, salida hacia la bomba, indicador de temperatura. Todo sellado con silicona.
El fondo del reactor tiene una buena forma, redondeado con una depresión en el centro para que el desagüe quede en el punto más bajo (mira la fotografía). Pero el extremo de la tubería de desagüe sobresalía del fondo estropeando el efecto. Lo rellenamos con resina de poliéster hasta que estuvo nivelado. Quedó muy bien.
La muestra de la izquierda fue recogida de lo alto del reactor un par de minutos antes de desconectar la bomba al final del proceso. Inmediatamente después de la reacción el lote completo es bombeado al depósito de almacenamiento, saliendo del reactor por el desagüe del fondo. Lo primero que sale son los subproductos que sedimentaron durante la reacción. Cuando se bombea al depósito de almacenamiento, todo vuelve a mezclarse (luego se deja reposar). La muestra de la derecha es del mismo lote, recogida de lo alto del depósito de almacenamiento inmediatamente después de la transferencia. Tiene el doble de glicerina que la primera muestra.
Nos parece importante la altura del tubo de subción de la bomba respecto al fondo del reactor. En nuestro reactor esa salida está por encima del nivel que alcanza la capa de subproductos. El nivel varía dependiendo del proceso y de las características del aceite. No hay mucha agitación en el reactor, casi todo es circulación. La agitación se produce dentro de la bomba, que subciona el aceite de la salida inferior del reactor, pero no con violencia. Como resultado un montón de glicerina se deposita en el fondo durante el proceso, lo que es bueno. Pensamos que casi la mitad, antes de que el proceso termine. También se va al fondo parte del exceso de metanol, que se disuelve en la glicerina.
El método ácido-base de Aleks Kac tiene un paso opcional que consiste en drenar parte de la glicerina durante la etapa alcalina. «el proceso funciona bien sin este paso», dice Aleks. «Es solo un truco para mejorar el rendimiento si el reactor tiene un desagüe en el fondo». Escribió lo siguiente sobre este tema:
«El proceso ácido-base se desarrolla con la mínima cantidad necesaria de alcohol. Aunque parezca que quitando una pequeña parte del alcohol con los subproductos se perjudica la reacción, la gran cantidad de glicerina que se exrae desplaza el equilibrio de la reacción hacia el lado de los productos.»
Nosotros lo hemos comprobado. la cantidad de glicerina que se deposita en el fondo es más que suficiente para compensar la pérdida de metanol, con resultados muy satisfactorios.
Esto podría ser una consideración importante al decidir la altura del tubo de subción de la bomba respecto al fondo del reactor.
Como ya se dijo antes, la mitad de los subproductos sedimenta durante el proceso. De hecho sedimenta mucha más cantidad, pero una parte es recirculada continuamente (junto con su contenido de metanol). Nosotros quisimos tener en cuenta todo esto antes de construir el reactor. Suponiendo un rendimiento cercano al 100% (que es el que conseguimos con el método ácido-base), y 20% de metanol respecto a la cantidad de aceite, la cantidad de glicerina será casi del 20%. Por tanto si la profundidad del aceite en el reactor es, digamos, 100 unidades, la profundidad total de los subproductos que se depositarán en el fondo será de 20 unidades, más o menos. Decidimos fijar el extremo del tubo de subción de la bomba a 30 unidades del fondo. Está calculado a ojo; no sabíamos con cuanta fuerza subcionaría la bomba ni muchas otras cosas, pero por suerte parece que las dimensiones son correctas. Funciona bien. La resistencia eléctrica está a la misma altura.
Sin embargo puede que estas medidas no sirvan en todos los casos. Sirven para nuestra bomba, con la forma y tamaño de nuestro reactor. Es un depósito de 90 litros con 44,5 cm de diámetro y 58,5 cm de altura. Procesa lotes de 60 litros.
Es otro depósito de queroseno de 90 litros, con tapa desmontable (abajo, segunda fotografía). El indicador de temperatura procede de una máquina de secado de arroz averiada y simplemente encaja en una abertura de la tapa, sin ninguna modificación. Tiene un desagüe con válvula en el fondo. Derecha: le cortamos el fondo y el mango a una sarten, le dimos la vuelta y la atornillamos al fondo del depósito para evitar que la llama del quemador se escape por los lados (abajo, tercera fotografía).
Tenemos una pressure stove de queroseno para precalentar el aceite. Son comunes en países subdesarrollados. Esta es de fabricación India, nos fue enviada muy amablemente por nuestro amigo Ramjee Swaminathan, de Bangalore. Funciona bien con biodiésel puro (abajo, derecha). Es eficiente y económica; quema 60-70 ml por hora, sin humos ni olores. Tarda poco más de una hora en calentar 60 litros de aceite.
A la izquierda se ve el tubo por donde pasa el metóxido: sube desde el fondo del bidón, sale por la tapadera y se curva hacia la izquierda. Inclina el bidón apoyándolo sobre un bloque de madera, como en la segunda fotrografía de esta página, para que el punto más bajo sea aquél donde está el extremo del tubo. A la derecha está el tubo proveniente de la bomba de aire. Este tubo encaja en un segmento de tubo de cobre que atraviesa la tapadera y se adentra en el bidón medio centímetro. La bomba introduce aire por el tubo de la derecha, forzando al metóxido a salir por el de la izquierda, cuyo extremo llega al fondo del bidón. El otro extremo lleva el metóxido hasta la válvula de entrada del reactor.
Habríamos construido el reactor con este depósito si lo hubiéramos encontrado antes: 100 litros, más alto y estrecho que los otros (mejor cuanto más alto y estrecho). Sin embargo el reactor que tenemos ahora es bueno, no pensamos cambiarlo.
Estas instrucciones pueden adaptarse fácilmente al método ácido-base. La abertura extra de la tapa es para introducir el ácido.
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