MTEN Instalatie producere biogaz din biomasa

Departamentul de Masini Mecanice, Utilaje si Transporturi

Facultatea de Mecanica

Universitatea Politehnica Timisoara

Universitatea Politehnica

Timisoara

Facultatea de Mecanica

Departamentul MMUT

Laborator Multifunctional

de Masini Termice si Energii Neconventionale

Instalatie pilot biodiesel

Responsabili: sl. Dr. Ing. Francisc Popescu

Acest stand este rezultatul muncii asidue a sl.dr.ing. Francisc popescu in cadrul unui contract de cercetare Contractul nr. 1427/24.03.2006 cu ANCS.

Este evident că este nevoie de un efort combinat global pentru reducerea dependentei noastre de combustibilii fosili în general şi de ţiţei în particular. Multe strategii alternative se bazează pe diferite forme de energi regenerabile, vănt, soare, geotermală, etc., toate crescând în popularitate. Însă, în prezent adaptarea utilizarea acestor tehnologii este restictivă în cazul vehiculelor rutiere. S-au dezvoltat în ultimii douăzeci de ani, tehnologii de utilizarea a uleiurilor vegetale fie direct, fie prin esterificarea lor în biodiesel vegetal în motoarele cu ardere internă cu foarte bune rezultate obţinândure randamente de conversie ulei vegetal – biodiesel de până la 98%. Am acăzut însă într-o altă extremă: utilizarea extensivă a terenurilor agricole iar în multe cazuri (în special America de sud) s-a ajuns la defrişarea masivă a pădurilor pentru a obtine terenuri pentru culturile diferitelor oleinoase pentru producerea facilă a biodieselului. S-a ajuns astfel ca în prezent guvernele şi oamenii de ştiinţă să impună tot mai multe restricţii în utilizarea terenurilor agricole pentru producerea de biodiesel, din raţiuni evidente … este aberantă utilizarea a milioane de hectare de teren agricol pentru producerea de energie în conditiile în care, la nivel global, un număr tot mai mare de oameni mor de inaniţie. [Combustibili alternativi. Biodiesel - prof.dr.ing. Ioana Ionel, sl.dr.ing. FranciscPopescu -Editura „Politehnica” din Timişoara].

În urma cercetărilor desfăşurate în cadrul proiectului au rezultat următoarele:

1. o „reţetă” de producere a biodieselului aplicată şi dezvoltată special pentru esterificarea (tranesterificarea) grăsimilor deşeu de origine animală, grăsimi neutilizabile în alt domeniu (direcţie) şi cu un conţinut al acizilor graşi liberi (FFA) de peste 7 %.

2. o instalaţie automată de esterificare a grăsimilor deşeu, intrată în dotarea catedrei de Termotehnică, Maşini Termice şi Autovehicule Rutiere, Universitatea Politehnica din Timişoara. Instalaţia este în proces de pregătire pentru începerea procedurilor de obţinere a unui brevet OSIM.
3. diseminarea rezultatelor cercetării prin publicarea şi participarea la Conferinţe naţionale şi internaţionale de prestigiu, România, Serbia, Ungaria. Germania.

4. editarea unui tratat, „Combustibili alternativi. Biodiesel” la Editura Politehnica Timişoara, editură cotată B de CNCSIS.

Reţetă de producere a Biodieselului din grăsimi deşeu cu conţinut ridicat de acizi graşi liberi.

Pregătirea probelor

Se impune încălzirea grăsimilor până când devin lichide şi apoi se filtrează. Trebuiesc parcurse doua etape: cea cu acid şi cea cu bază, drept catalizator. Pentru a avea succes, uleiul trebuie iniţial deshidratat.

În literatura se indică două metode în acest scop :

Eliminarea apei prin fierbere: adică încălzire la 100°C. Având în vedere că prin încălzire apa se separă la fund, va putea fi uşor apoi separată. Procesul trebuie însă realizat imediat, pentru a evita explozia (fierberea şi supraîncălzirea) vaporilor. Temperatura trebuie menţinută (> 100 °C) până când nu se mai observă formarea bulelor.

Decantarea apei: această metodă este mai economică. Grăsimile trebuie încălzite la 60 °C şi menţinută pentru circa 15 minute. După aceea, grăsimile trebuie să fie depozitate într-un rezervor de decantare şi lăsate minim 24 h ca să se stratifice. Apa se va aduna la fund.

În corelaţie cu experienţa, s-a ajuns la concluzia că prima metodă corectată pentru nivelul de temperatură de 80 °C şi o presiune simultană de circa 200 mbar, aşa cum se va descrie în continuare, este cea mai eficace şi accesibilă. Metoda a doua nu se poate aplica pentru grăsimi de origine animalică.

În continuare se vor detalia punctual etapele desfăşurării experimentelor pentru obţinerea unui combustibil alternativ din grăsimi deşeu.
Prepararea biodiesel-ului pornind de la grăsimi deşeu

1. Etapa întâi (folosind un acid ca şi catalizator)

• Se măsoară volumul uleiului/grăsimilor care vor fi prelucrate (în litri).
• Se va încălzii materia primă la 55 °C, creând condiţii ca toate grăsimile solide să se topească.

• Se măsoară şi adaugă 0,1 l de metanol pentru fiecare litru de grăsime/ulei (adică diluţie 10 % volumică). Metanolul se adaugă la materia primă încălzită.
• Se amestecă circa 5 minute, până când se produce o tulburare, deoarece intervin modificări de polaritate (metanolul este un compus polar, glicerina este puternic apolară) şi în amestec pot să apară suspensii.
• Se adaugă pentru fiecare litru de materie primă 1 ml de acid sulfuric (H₂SO₄) de puritate 95-97 %.

• Se amestecă uşor toată masa, menţinând-o însă la temperatura la 55 °C. Turaţia de amestec (masă de amestc magnetică) nu va depăşii 600 rpm.
• Se menţine temperatura la acest nivel de 55 °C circa 50 minute, continuând amestecarea.

În continuare se prepară oxidul de sodiu prin amestecarea a 0,1 litri de metanol pentru fiecare litru de grăsime/ulei (adică soluţie 10 % volumică) cu 3,1 g de hidroxid de sodiu pur (99 %) de asemenea pentru fiecare litru de materie, până la omogenizarea amestecului.
Jumătate din oxidul astfel preparat se toartnă peste materia primă după circa 1,5 ore (în cazul în care este formată doar din ulei sau ulei şi grăsimi), respective după 2 ore (în cazul în care grăsimile sunt solide la temperatura camerei). Astfel se va opri reacţia catalizată şi se va preveni reacţia inversă. După două ore s-a mai amestecat 5 minute.
Amestecul trebui să se decanteze circa 6 până la 12 ore, şi se va decanta glicerina separată (de culoare maronie, care se găseşte la fund).

2. Etapa a doua (folosind o bază ca şi catalizator)

• Se încălzeşte amestecul din nou la 55 °C, asigurându-ne că toate grăsimile iniţial solide la temperatura camerei s-au topit.
• Se adaugă cealaltă jumătate de soluţie de oxid de sodiu amestecând continuu, pentru circa o oră, cu aceeaşi turaţie redusă.
• Se permite apoi ca amestecul să se decanteze în circa 6 până la 12 ore.
•După separarea glicerinei se obţine Biodiesel.

•Faza 1: pregătirea materialului brut (grăsimi) prin eliminarea apei.
•Faza 2: reacţia principală ce cuprinde două subfaze: o reacţie acidă şi una bazică, în urma cărora va rezulta Biodieselul + glicerină.

•Faza 3: Spălarea Biodieselului cu bule de aer comprimat. Fază finală .