Cómo DEPURAR un lote de biodiesel a escala de LABORATORIO

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ÍNDICE

1. Cómo quedaron las cosas en el vídeo anterior
2. Los cuatro pasos que quedan para depurar el BioDiesel
3. Más material de la firma Banggood
4. Paso 1 de 4: Separar BioD y glicerina
5. Paso 2 de 4: Lavar el BioD con agua y burbujas
6. Paso 3 de 4: Deshidratar el BioD
7. Paso 4 de 4 final: Filtrar y envasar el BioD
8. El vídeo





1. Cómo quedaron las cosas en el vídeo anterior

Fig 1. Agitador magnético con calefacción

En un vídeo que publiqué en enero 2018 quise mostrar la utilidad de un equipo de laboratorio como es un agitador-mezclador magnético dotado de calefactor. 

Me refiero a este vídeo.






Estuve pensando en qué experimento o trabajo podía hacer para mostrar su funcionamiento y me pareció que hacer un pequeño lote de biodiesel a escala de laboratorio era una buena idea: Se utilizarían todas sus funciones: Agitación y calefacción.

Lo hice y salió bien. El agitador hizo el trabajo de forma impecable.

Sin embargo, me limité a crear el biodiesel, no a terminarlo, no a depurarlo.

Es decir, ese biodiesel en bruto es biodiesel, sí, pero aún no es apto para usarlo en un motor por contener impurezas. Debe ser depurado en varios pasos.

Algunos comentarios me sugirieron terminar ese biodiesel para hacerlo apto.

Me pareció buena idea, pero para eso necesitaba algún material más de tipo laboratorio, tal como un embudo decantador y un soporte (ver párrafo 3 más adelante). Y ese equipo ya lo he recibido, por lo que me presto a hacer este segundo vídeo para "rematar" la faena.




2. Los cuatro pasos que quedan para depurar el BioDiesel

Esos cuatro pasos, y en este orden, son los siguientes:

a) Separar el biodiesel de la glicerina, con el embudo decantador

b) Lavar el biodiesel, con agua y burbujas de aire

c) Deshidratar el biodiesel, con aplicación de calor

d) Filtrado final y envasado... o usarlo ya mismo en un motor

Veremos cada paso en detalle en los párrafos 4, 5, 6 y 7 siguientes




3. Más material de la firma Banggood

Para depurar el biodiesel en bruto que obtuve en el vídeo anterior va a ser necesario volver a usar el agitador-mezclador magnético en su función calefactora. Bien es cierto que podría calentar ese biodiesel con otros medios, pero ya que tengo esa máquina, pues la usaré.

Pero además, hará falta una herramienta de laboratorio: Un embudo decantador, herramienta muy utilizada en infinidad de experimentos y que básicamente sirve para separar un líquido compuesto por dos o más fases de líquidos distintos, que están separados por su distinta densidad. En este caso lo utilizaremos para dos parejas de líquidos: biodiesel-glicerina y también la pareja biodiesel-agua.

El embudo decantador (fig.2) tiene un grifo de teflón, que ya sabéis es un plástico muy inerte para todos los reactivos (ácidos, bases, disolventes...). También existe la versión con grifo de vidrio, pero yo prefiero el teflón.

Fig 2. Embudo decantador de medio litro, con grifo de teflón. de Banggood

También he recibido un pie soporte universal (fig.3) para sujetar las distintas herramientas, muy versátil. Puedes sujetar termómetros, matraces, buretas, el embudo decantador, un serpentín de destilador,... etc.

Este soporte tiene varios accesorios tipo anillo así como pinzas con recubrimiento de goma para no dañar el material de vidrio al que va a sujetar. Dichos accesorios son regulables en altura y en posición respecto de una barra metálica vertical que sirve como mástil.

Fig 3. Pie o soporte para sujetar material de laboratorio, de Banggood

Anticipándome a futuros experimentos también he recibido diverso material que si bien no lo voy a utilizar inmediatamente, sé que me hará falta en próximos experimentos por ser material muy común (fig 4): Vasos de precipitado en borosilicato de distintas capacidades que nos servirán para medir, mezclar o simplemente contener productos, y embudos en distintos diámetros (también de cristal) ya que los embudos de plástico comunes si bien sirven casi siempre, algunos productos los atacan, tal como el biodiesel, que tiende a disolver algunos plásticos.

Fig 4. Vasos de precipitado y embudos de cristal

Resumiendo: El equipo a utilizar consta de los siguientes utensilios, todos de la firma Banggood, que dicho sea de paso, me parece una de las empresas de venta on-line más serias y competentes, con un gran catálogo:

Agitador-mezclador con calefacción: https://bit.ly/2D4oDVi
Embudo decantador 500 mL: https://bit.ly/2pEE6G4
Pie Soporte con accesorios: https://goo.gl/vqXcSj
Embudos de cristal: https://bit.ly/2Gp6So5
Juego de vasos de precipitado: https://bit.ly/2I0Hyl9
Bomba de aire para acuario: https://bit.ly/2DRGX2O




4. Paso 1 de 4: Separar BioD y glicerina

En el frasco aparecen "separados" el biodiesel (arriba) y la glicerina (abajo), pero no están realmente "separados": Están en el mismo recipiente. Los queremos realmente separados. En recipientes distintos.

Si intentamos separarlos con medios precarios no conseguiremos una buena separación. Verter el biodiesel en otro recipiente no servirá de mucho: Terminaremos por verter también glicerina (a no ser que descartemos la mitad del biodiesel)

Aspirar con una manguera el biodiesel en superficie también aspirará por succión la glicerina, a no ser que descartemos una cantidad demasiado grande de biodiesel.

Para solucionar este problema está el embudo de decantación.

Vertemos ambos líquidos en el embudo de decantación, lo dejamos reposar, y se depositará la capa más densa abajo (glicerina) y la capa más liviana arriba (biodiesel) tal como se ve en la foto de fig.5. Después, no tenemos más que abrir el grifo del embudo de decantación y dejaremos ir la glicerina, con cuidado de cerrar el grifo en el momento oportuno. 

Fácil, cómodo y muy preciso.

Fig 5. Bien separados, biodiesel arriba, glicerina+sosa cáustica+metanol abajo

Realizada esta operación, tendremos la glicerina aparte en otro recipiente, y el biodiesel en el embudo de decantación.

Ahora sí que están realmente separados biodiesel y glicerina



5. Paso 2 de 4: Lavar el BioD con agua y burbujas

El biodiesel que hemos dejado en el vaso decantador ya no tiene glicerina, pero una pequeña fracción de impurezas aún están presentes en ese biodiesel:

- jabones
- sosa cáustica
- metanol

Estos productos no van a sentar nada bien en el motor en que se usen, y deben ser retirados. Vamos a lavar el biodiesel con tecnología casera. Lenta, pero segura.

Metemos en el embudo de decantación una cantidad de agua equivalente (mas o menos) a un tercio del biodiesel. Por su mayor densidad, el agua quedará abajo, el biodiesel arriba.

Metemos en el embudo de decantación una manguera proveniente de una bomba de aire para acuario. La manguera debe llegar al fondo, a la zona del agua. La idea es provocar burbujas de aire en el fondo del embudo decantador. El montaje está representado en la foto siguiente fig.6.

Fig 6. Montaje con la bomba de aire, para lavar el biodiesel

Esas burbujas transportan una membrana de agua, al ascender y atravesar la zona del biodiesel captarán las impurezas: Estamos de suerte: Esas impurezas son mucho más solubles en agua que el propio biodiesel.

Una vez la burbuja llega a la superficie, se rompe. El aire de las burbujas regresa a la atmósfera, pero no el agua de la membrana de la burbuja, que ahora sin el sostén de la burbuja vuelve al fondo del embudo decantador.

Como vemos, hay una circulación de agua "arriba-abajo" que termina por atrapar las impurezas del biodiesel. El tiempo de burbujeo dependerá de muchas cosas, pero en este caso será suficiente con media hora, tras lo cual veremos que el agua, inicialmente limpia y transparente, ahora está turbia y de color blanco: Son las impurezas atrapadas, especialmente jabones.

Una vez que apaguemos la bomba de burbujeo hay que dejar una o dos horas para que el agua se pose en el fondo. Recuerda que hay una fracción de agua que no se va al fondo de forma inmediata.

Ahora abrimos el grifo del embudo decantador y  dejamos ir el agua con las impurezas. Este proceso puede ser necesario repetirlo dos y hasta tres veces. Sabremos que el biodiesel está limpio cuando el agua sale tan limpia como la pusimos.


En la siguiente foto (fig.7), el aspecto del agua tras el primer lavado. Teñida de blanco, clara señal de que ha captado impurezas del biodiesel.

Fig 7. Agua del primer lavado con aspecto lechoso: Son los jabones que tenía el biodiesel

6. Paso 3 de 4: Deshidratar el BioD

El proceso anterior tiene como inconveniente que deja algo de humedad en el biodiesel precisamente porque hemos utilizado... agua. La mayor parte de agua se va al fondo por su mayor densidad, pero recuerda que hay una pequeña fracción de agua que se queda disuelta en el biodiesel.

Esta pequeña cantidad de agua es la responsable de que el biodiesel ofrezca ese aspecto turbio (Fig.8). De no ser por esa agua, el biodiesel debería tener un aspecto cristalino, transparente, limpio. Esto es importante no sólo por consideraciones estéticas. La presencia de agua degrada rápidamente al biodiesel. así que es necesario deshidratarlo.

Fig 8. Biodiesel lavado. ¿Porqué está turbio? Por la presencia de agua

Para eliminar esa agua, recurriremos a un proceso tan sencillo como dar un calentón al biodiesel.

Vamos a trasvasar el biodiesel desde el embudo de decantacion a un recipiente (frasco) que soporte el calor y lo pondremos sobre el agitador-mezclador, pero no para mezclarlo, sino para sólo calentarlo. No hace falta mucha temperatura. Unos 60ºC serán suficientes si se mantienen durante unos minutos (Fig.9).

Fig 9. Biodiesel turbio, ANTES de la deshidratación

veremos como, por ensalmo, pasados unos minutos, el biodiesel que estaba turbio, cobra un aspecto límpido y transparente (Fig.10)

Fig 10. Todo ha ido bien: Biodiesel deshidratado, transparente y cristalino. Qué gusto da ver esto...

7. Paso 4 de 4 final: Filtrar y envasar el BioD

El paso anterior de deshidratado, lamentablemente, es reversible. Si dejamos el biodiesel en el frasco y no lo envasamos rápidamente, a medida que el biodiesel se enfría (y una cantidad pequeña de biodiesel como hemos hecho se enfría rápidamente por su pequeña inercia térmica), la humedad atmosférica volverá a ingresar en el biodiesel (debido a su cualidad higroscópica) y se volverá otra vez turbio. 

Que el biodiesel debe ser cristalino y transparente no es sólo una cuestión estética, "que luzca bonito". La cosa va mucho más allá: Si no está desprovisto de agua, se degradará rápidamente.

Nosotros queremos que el biodiesel tenga una capacidad de conservación de al menos algunos meses.

Ahora trabajamos con plazo: Una vez deshidratado en el paso anterior, toca o bien usarlo YA en el motor correspondiente, o envasarlo, pero en ningún caso dejarlo a la intemperie y que vuelva a absorber humedad de la atmósfera.

No voy a reproducir en el vídeo este paso porque es bastante obvio y no se van a ver los resultados reales, pero creo que un filtrado previo al envasado es una buena idea. También debemos tener en cuenta que el vehículo utilizado tiene sus propios filtros para el combustible.

Si decidimos envasar, hay que llenar los bidones al máximo posible, dejando la menor cámara de aire posible. Los bidones se cerrarán bien, con tapón hermético, y se guardarán en un lugar donde no tengan que soportar inclemencias ambientales (Sol, calor, frío...)

Fig 11. Mis reservas de BioD una vez terminada la campaña de verano

Yo he guardado bidones de 25L de biodiesel durante casi un año (fig 11), y a la hora de usarlo estaba bien. Sin embargo, no recomiendo almacenarlos por más de un año.

8. El vídeo

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