Biocombustibles y desarrollo sostenible

Reactor sencillo de 20 litros

Usándolo una vez por semana se consiguen al año 800 litros de biodiésel de buena calidad. Hicimos cientos de litros con él antes de cambiarlo por otro mayor, y todavía lo usamos para lotes pequeños y demostraciones. Como nuestro reactor para pruebas, es fácil de fabricar con pocos materiales, casi todo trastos y chatarra.

Sólo tuvimos que comprar el calentador de inmersión. El nuestro es de 1.500 W; probablemente baste con 500 W. Puedes usar un termostato para mantener la temperatura constante, aunque no es imprescindible. Nos dimos cuenta de que sólo hay que calentar durante un par de minutos una o dos veces durante la reacción.

No es necesario que sigas las instrucciones al pie de la letra. Usa lo que tengas, improvisa. Por ejemplo, si no tienes soldador o no eres capaz de construir un soporte de acero, hazlo de madera. También puedes usar una pequeña bomba de agua para mezclar, en vez de la taladradora.

Materiales

  • Bidón de 20 litros de aceite para motor, con una abrazadera de acero para sujetar la tapa
  • Calentador de inmersión
  • Taladradora eléctrica
  • Soporte para la taladradora
  • Termómetro, o indicador de temperatura (puedes quitárselo a un viejo depósito de agua caliente)
  • Mezclador de pintura
  • Accesorio con rosca para sujetar el calentador de inmersión
  • Cinta de teflón para aislar la unión del calentador con el accesorio
  • Bloque de madera pequeño, de 6 mm de grosor, que será atravesado por el eje del agitador
  • Dos latas de aceite de cuatro litros de capacidad
  • Recipiente de 10 litros de HDPE rígido con dos tapas, para el metóxido
  • Bomba de aire para acuario
  • Tubo de vinilo de 12 mm ( 1/2") con trenzado de refuerzo
  • Tubo de plástico de 6 mm (1/4") para la bomba de acuario
  • Tubo de cobre de 4 mm (1/8")
  • Masilla epóxica
  • Sellante de silicona

Coste

Poco o nada, dependiendo de los materiales disponibles. Aunque lo compres todo pronto recuperarás el dinero ahorrando en combustible.

Soporte para la taladradora

El soporte puede hacerse con ángulos de acero soldados o atornillados. Nosotros hicimos dos soportes, uno de ellos con la abrazadera que acompañaba a la taladradora, sujeta a un tubo que hace de brazo. Haciendo varios agujeros en el poste puede atornillarse el brazo a distintas alturas.

Cierre hermético

Una abrazadera de acero cierra la tapa herméticamente. Si es necesario sustituye la junta de silicona del borde de la tapa por silicona nueva. Pon la silicona y espera hasta el día siguiente, cuando esté seca y aún blanda. Pon la tapa en su sitio y sujétala con la abrazadera. Bajo presión la silicona se amoldará y formará un precinto perfecto. Dejala así durante un día entero.

Aislamiento del agitador

El eje entra en el reactor através de un taco de madera dura con un agujero 6 mm. Taladra en la madera un agujero del tamaño exacto para el eje, luego calienta una barra del mismo diámetro y pasala cuidadosamente através del orificio. Que no esté demasiado caliente, debe tostar la superficie interna del orificio sin carbonizarla. Se lubrica con unas gotas de biodiésel.

Estas tapas de las latas de aceite encajan bien, son resistentes y herméticas. Recorta en la tapa un cuadrado del tamaño del taco de madera. Haz dos ranuras poco profundas en cada una de las cuatro caras del taco, justo encima y debajo de donde se ajustará la tapa. Encaja la madera en la tapa y sella la unión por las dos caras con resina epóxica rellenando también las ranuras. Cuando la resina endurezca cubrela de silicona. Recorta el aislamiento interno de plástico de forma que el taco quede perfectamente encajado. Durante el funcionamiento salpica aceite que lubrica la unión entre el eje y la madera, y el eje encaja lo bastante bien como para que no escapen gases. La pieza de madera debería durar mucho; cuando se desgaste puede sustituirse fácilmente.

Tapas adicionales

El bidón de 20 litros tiene una sola abertura. Necesitábamos tres aberturas: para el agitador, para el indicador de temperatura y para el tubo del metóxido. No basta con hacer agujeros, ya que en esas aberturas deben encajar las tapas herméticamente. Corta las bocas roscadas de las dos latas de aceite de 4-litros, dejando alrrededor un aro de metal sobrante de varios centímetros de anchura. Haz dos agujeros en la parte superior del reactor un poco más grandes que las bocas que acabas de cortar. Pasa las bocas por esos agujeros de dentro hacia fuera, de forma que el aro de metal sobrante que dejaste antes quede dentro del reactor; sujeta las nuevas bocas con remaches o tornillos. Sella las uniones poniendo una fina capa de resina epóxica (antes de poner los tornillos) aplastada entre la cara superior del aro de metal sobrante y la cara interior del reactor, y al final cubre la unión con silicona por dentro y por fuera.

Sujección del calentador

Nuestro calentador es más potente de lo necesario, y tan largo que no cabe bien dentro del reactor, así que tuvimos que ponerlo inclinado. Es mucho más fácil usar un calentador del tamaño adecuado y ponerlo horizontal. La unión, sólida e impermeable, está soldada y aislada con masilla epóxica. Los calentadores de inmersión siempre tienen que estar completamente sumergidos para evitar que se calienten demasiado y provoquen un incendio.

Adición del metóxido

Consulta metóxido, el método sencillo. Puedes usar el método sencillo con bidones de HDPE (polietileno de gran densidad) u otros contenedores similares con tapa roscada (preferiblemente con un tapón a presión debajo de la tapa). Primero se pone dentro el metanol, luego se agrega gradualmente la lejía. Es mejor agitar de lado a lado, formando un remolino, en vez de agitar de arriba abajo. El metóxido no está listo hasta que se ha disuelto toda la lejía. Si el recipiente es translúcido se puede ver si queda en el fondo lejía sin disolver.

Para este reactor usamos un recipiente de HDPE de once litros con dos tapas roscadas y una bomba de aire de acuario para transferir el metóxido al reactor por un tubo flexible, sin exponernos en absoluto al vapor de metanol. Limpio, seguro y simple. De la misma manera pasamos el metanol de un recipiente a otro.

El tubo de vinilo trenzado de 1/2" pasa através de un agujero en la tapa grande, sellado con masilla epóxica por dentro y por fuera de la tapa, y llega hasta el fondo del recipiente. El otro extremo encaja en un agujero en otra tapa (también sellada por dentro y por fuera con masilla epóxica) que se enrrosca en una de las bocas del reactor.

De la tapa pequeña sale un tubo de cobre de 4 cm de longitud y 4 mm (1/8") de grosor para ajustar la manguera procedente de la bomba de aire.

Cuando la bomba está funcionando, el recipiente de HDPE se llena de aire y el metóxido es obligado a subir por el tubo de vinilo. Cuando llega al punto más alto de la curva cae hacia el otro extremo del tubo, en el reactor. Una vez que ha empezado a fluir se produce un efecto de sifón. Tarda aproximadamente dos minutos en trasvasar todo el metóxido.

Funionamiento del reactor

Haz cada lote con 15 litros de aceite. Con esa cantidad debe quedar bastante espacio dentro del reactor para el metanol sin que llegue hasta el borde. Si la electricidad te cuesta cara, puedes calentar el aceite con gas en otro recipiente (nosotros lo hacemos en una olla de acero inoxidable de 20 l) y usar el calentador eléctrico sólo para mantener la temperatura. Aislando todo el reactor con muchas capas de plástico de burbujas se mantiene el calor y se ahorra energía.

Si tienes un calentador de inmersión atiende a este consejo de Matt Pozzi (miembro de la Lista de correo de los biocombustibles): «Haz un cálculo aproximado de la superficie de contacto del calentador con el aceite (longitud x pi x radio al cuadrado) y comprueba que la potencia no sobrepase los 3 W por cm2. Con este cálculo te aseguras de que el aceite no se queme mientras lo calientas. Si el calentador es demasiado potente tienes que agitar el aceite mientras lo calientas.»

Este reactor no tiene desagüe en el fondo porque no lo necesita. Es lo bastante ligero para levantarlo y verter el biodiésel en otro recipiente. Es mejor así, puesto que se evita que el biodiésel se contamine con restos de glicerina que hayan quedado pegados a las paredes, lo que podría ocurrir si saliera por el fondo. El reborde de la tapa permite una separación bastante precisa. Vierte lentamente hasta que empiece a salir glicerina; la primera que sale queda estancada en el borde, mientras lo que queda del biodiésel fluye por encima. Puedes sacar casi todo el biodiésel sin que se mezcle con la glicerina.

Con este reactor no hay exposición al vapor de metanol, a no ser que el día sea muy caluroso. A temperatura ambiente normal (20 - 30º C) el exceso de metanol no se evapora y no hay peligro. Si te preocupa el vapor de metanol puedes sacar el biodiésel de la misma manera en que introduces el metóxido, con un tubo de vinilo con una tapa unida a cada extremo. Podrás ver cómo empiezan a pasar los subproductos por el tubo y podrás pararlos a tiempo. Pon lo que quede en el reactor (los subproductos y un poco de biodiésel) en un recipiente con desagüe en el fondo. Cuando esté casi lleno (después de varios lotes), y separado en dos capas, saca los subproductos por el fondo y añade el biodiésel al siguiente lavado.

Condensador de metanol

Este sencillo condensador sirve para recuperar el exceso de metanol que queda en la mezcla de subproductos después de la transesterificación. El metanol recuperado puede usarse para hacer más biodiésel. Consulta recuperar el exceso de metanol.

No separes el metanol de esta manera si lo que quieres es separar la mezcla en sus componentes (glicerina, ácidos grasos libres y lejía), porque es muy difícil separarlos si falta el metanol. Después de separar los componentes puede recuperarse el metanol de la glicerina. Consulta cómo separar la glicerina de los AGL.

Está hecho con un tubo de plástico de 80 cm de longitud y 5 cm de diámetro, con los extremos tapados, y 1,5 m de tubería de cobre de un centímetro de diámetro, unidos con pegamento para tubos de plástico, masilla epóxica y silicona. Una bomba de acuario sumergible bombea agua fría de un cubo al extremo inferior del condensador; el agua sale por el extremo superior y vuelve al cubo.

La tubería de cobre no está enrrollada en espiral, si no que atraviesa el tubo en línea recta sobresaliendo por los extremos. El extremo inferior entra en el recipiente que recoge el metanol. El extremo superior está curvado hacia abajo y unido a una tapa que encaja en una de las bocas del reactor. El condensador está sujeto al reactor por dos abrazaderas.

La parte curva del tubo de cobre está aislada para que el vapor de metanol no empiece a condensarse antes de llegar al condensador. Si se condensara antes de pasar la curva, volvería al reactor en vez de entrar en el condensador.

De un lote de 15 litros de subproductos deberían recuperarse alrededor de tres litros de metanol. El metanol recuperado puede usarse para el siguiente lote de biodiésel.

Cómo funciona

Pon 15 litros de subproductos en el reactor, coloca el agitador en su sitio y cierra herméticamente. Las abrazaderas mantienen al condensador separado del reactor.

Conecta la bomba de agua. El agua fría del cubo circula através del condensador y vuelve al cubo.

Conecta el calentador de inmersión y el agitador. El agitador no es imprescindible, pero nuestro calentador de 1.500 W calienta demasiado y el agitador distribuye mejor el calor. Controla el aumento de temperatura.

El metanol empieza a evaporarse entre 65º C y 70º C. A la vez que disminuye la cantidad de metanol en la mezcla, aumenta el punto de ebullición; hay que seguir calentando para que siga evaporandose.

Al final del proceso la temperatura es de unos 100º C. El resultado es de al menos tres litros de metanol limpio y listo para volver a usarlo.

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