Microsoft Word - Lab. Biodiesel.docSINTEZA BIODIESEL DIN ULEI DE GATIT UZATRudolph Diesel a inventat motorul Diesel n 1893 cu scopul de a mbuntii performanele motoarelor cu aburi din acea perioad. Motorul pus la punct folosea autoaprinderea amestecului aer petrol prin compresie, sistem diferit cel al motoarelor cu aprindere prin scnteie. Diesel a prezentat motorul su n 1898 la Expoziia Mondial de la Paris. Cu sprijinul agricultorilor locali francezi, el a demonstrat funcionarea motorului su cu ulei de alune. Azi, motoarele diesel folosesc n principal fracia grea de petrol, motorina. Odat cu apraiia conceptului de dezvoltare sustenabil, uleiurile vegetale au redevenit atractive ca surse alternative de energie, n principal prin folosirea ca i combustibili neconvenionali. Aceast soluie nu poate rezolva dect o mic parte a problemelor energetice, att timp ct numai consumul auto ar necesita terenuri cultivabile pe o arie mult mai mare dect cea disponibil actual. Totui, biodieselul este o alternativ ce poate fi considerat n ecuaia global a consumului de energiei. Ciclul de regenerare al acestui tip de combustibil poate fi scurt, sub un an, depinznd de originea vegetal a lui. Producerea de gaze de ser prin arderea biodieselui este compensat de o mai mare reinere a CO2 atmosferic prin cultura din care se produce.Motorina este un amestec de hidrocarburi C8-C20 , iar benzina amestec de C6-C8. Fracia grea de distilare a petrolului, motorina este un produs greu volatil i mai vscos dect benzinele. Uleiurile vegetale sunt compui de esterificare a glicerinei (glicerol) cu acizi grai C10- C20. Se poate observa c acizii grai au n general aceai lumgime a lanului de carbon, totui acizii grai nu sunt adecvai acestui scop, dar esterii acestora cu metanolul sau etanolul pot nlocui cel puin o parte din motorina utilizat drept combustibil pentru motoarele diesel. Biodiesel poate fi obnut din uleiuri vegetale virgine, cum ar fi cel de soia sau de rapi. O alternativ la uleiul virgin este cel alimentar uzat. Acest ulei uzat (waste-oil fuel, WOF) are avantajul c reciclaz un produs folosit, ce ar trebui distrus. Din pcate, uleiul uzat este chimic degradat fa de cel virgin. Procesul de esterificare este un proces reversibil. O nclzire plelungit (la prjire) n prezena apei duce la eliberarea acizilor grai (ce dau un miros neplcut de rnced mncrurilor preparate prin prjire n ulei vechi, uzat). Acetia i acizi grai eliberai din preparatele (grase) prjite duc la degradarea biodieselului sintetizat. Acizii liberi pot fi convertii n esteri cu metanol n cataliza acid, ceea ce complic procesul de obinere a biodieselului i crete costurile peste cele n care se folosete doar ulei virgin. Rmne avantajul reciclrii unui produs uzat, uleiul de gtit..Ideal este ca biodieselul de sintez s ating pe ct posibil aceleai performane ca i motorina. Dintre acestea cele mai importante sunt: punctul de rou, (sub care combustibilii formeaz ceruri), puterea caloric, profilul de vscozitate. Cele mai multe produse biodiesel de sintez nu ating aceste performane i de aceea se prefer amestecarea lor cu motorin, (de exemplu 20% biocombustibil amestec notat cu B20). Un combustibil notat B100 este integral obinut din resurse bio.. n lucrarea de laborator se va obine biodiesel din ulei de gtit uzat (de friteuz). Referine pentru biodiesel: http://www.eere.energy.gov/afdc/altfuel/biodiesel.htmlhttp://www.ybiofuels.org/bio_fuels/bioSpecs.htmlhttp://www.ybiofuels.org/bio_fuels/history_diesel.htmlhttp://140.140.58.122/pro-act/fact/petfuels.asp#5" http://140.140.58.122/pro-act/fact/petfuels.asp#5S.M. Akers, J.L. Conkle, S.N. Thomas, K.B. Rider, J. Chem. Ed. 83, 2006, 260. N.R. Clarke, J.P. Casey, E.D. Brown, E Oneyma, K.J. Donaghy J. Chem. Ed. 83, 2006, 257. E.C. Bucholtz, J. Chem. Ed. 84, 2007, 296. OBIECTIVELE LABORATORULUI Obinerea biodieselului din ulei de gtit uzat (de friteuz).SINTEZA BIODIESELULUI A) Titrarea acizilor liberi din uleiul uzat Prezena acizilor grai degradai n uleiul de gtit uzat poate complica procesul catalitic de transesterificare. Acizii pot neutraliza ntreaga cantitate de catalizator (bazic) inhibnd reacia chimic. De aceea, prima etap n sinteza biodieselului este determinarea prin titrare a numrului de moli de acizi liberi prezeni n ulei. Procedure: 1) nainte de efectuarea titrrii uleiul uzat trebuie filtrat la vid pentru a ndeprta resturile solide de alimente.2) Dup filtrare, 2.00 mL ulei de gtit se amestec cu 30.00 mL izopropanol ntr-un pahar Erlenmeyer i se adaug cteva picturi de indicator fenolftalein. 3) Se titreaz amestecul cu o soluie 0.02M NaOH cu factor cunoscut. 4) Se calculeaz numrul de moli de NaOH la 1 mL ulei pentru a se ajunge la un pH neutru. Cu aceast valoare se va ajusta cantitatea de catalizator utilizat n a doua parte a experimentului. 5) Calculai numrul de moli de ulei prezent ntr-un 1 mL de ulei pur (ideal). Pentru aceasta se consider c ntraga cantitate de ulei este format din trigliceride ale acidului oleic i glicerin, cu o densitate de 0.95g/mL. Acid oleic (acid C18): CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH 6)Folosind valorile obinute la titrare, calculai fracia molar (procent molar %) de acid liber din uleiul uzat, raportnd numrul de moli de acid liber la numrul de moli de ulei ideal. B: Sinteza biodieselui1) Amestecai metanolul (etanolul) i NaOH solid ntr-un pahar -Folosii NaOH uscat la > 100C pentru a mpiedica eventualele urme de ap ce ar putea s reacioneze cu trigliceridele i s elibereze acizi grai i nu esterii acestora. NaOH trebuie mojarat n mojar pentru o dispersie ct mai bun in alcool (folosii masc de praf). -Calculai cantitatea necesar de NaOH pentru sinteza biodieselului. Se folosete raportul determinat n prima parte, moli NaOH la 1 mL ulei necesari pentru neutralizarea acizilor liberi. La aceast cantitate se adaug pentru reacia catalitic de transesterificare nc 0,4 g NaOH pentru fiecare 100 mL ulei utilizat. -Calculai cantitatea de alcool. Raportul stoichiometric necesar reaciei de transesterificare este 3:1 moli alcool:ulei. Pentru o cinetic mai bun se va folosi un raport molar de 6:1 alcool:ulei. Se presupune c ntreaga cantitate de ulei este sub form de trigliceride ale acidului oleic (densitatea metanoluli 0.792g/mL, densitatea etanolului 0,789g/L). 2) ntr-un Erlenmeyer cu agitator magnetic, se pun 20 mL de ulei uzat, prefiltrat i se nclzete la 60-70C pe o plit (sau fr agitare magnetic ntr-o baie cu ultrasunete). 3) Cnd uleiul a atins temperatura stabilit, se adaug sub agitare soluia de NaOH n alcool. Amestecul de reacia se menine la aceast temperatura sub agitare timp de 1 or. 4) Amestecul se transfer n eprubete de centrifug i se centrifugheaz la viteza maxim timp de 10 minute. 5) Stratul de glicerin (stratul inferior) se ndeprteaz. Suplimentar -6) Se adaug ap n pictur, fr a agita (poate saponifica) pn se atinge un pH neutru.Stratul apos se ndeprtez, acesta conine catalizatorul i alcool nereacionat. Suplimentar -7) Folosii biodieselul obinut pentru a-i determina densitatea cu ajutorul picnometrului. Comparai densitatea obinut cu cea a uleiului iniial determinat prin aceeai metod (uleiul uzat are n general o densitate de 0.94-0.96 g/L, biodieselul are densitatea 0.86-0.89 g/L). REFERAT Se va ntocmi un referat individual care s ilustreze modul de lucru, etapele executate, cantitile folosite i condiiile de sintez. Se vor nota observaiile (separarea straturilor, culoare, etc) i rezultatele obinute (procent molar acid liber, densiti, calculul necesarului de reactivi) n cazul n care se va obine biodiesel din reacii de transesterificare n care s-au variat parametrii de lucru se va face i o comparare a rezultatelor obinute n funcie de aceti parametrii (tipul de ulei, tipul de alcool, temperatur, metoda de agitare, mod de separare etc).