Preparazione del biodiesel dall'olio di frittura

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zodd01

2023-06-02 06:45

Buongiorno a tutti,

la sintesi che vi propongo quest'oggi é un esempio di riciclo chimico di un residuo alimentare: la transeterificazione dell'olio di frittura. Credo di non ci sia bisogno di insegnare a nessuno, il problema mondiale dei rifiuti. E la situazione paradossale in cui da un lato il cibo viene sprecato e dall'altro qualcuno é al limite dell'indigenza. A questo si aggiunge il fatto che certi rifiuti come il sopracitato sono inquinantissimi seppure di origine vegetale ed ancora, mentre aziende ed attivitá come ristoranti, paninerie e rosticcerie, sono obbligate per legge a conferire l'olio di frittura a ditte specializzate, gli olii di frittura domestici non vengono recuperati per la maggior parte in Italia. Infine i fattori combinati pandemia piú guerra spingono a cercare fonti di energia alternative e indipendenti ed un sistema economico piú locale e circolare. I carburanti sintetici e sopratutto quelli fatti da scarti e rifiuti fanno al caso nostro. 

Svolgimento

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La reazione é una semplice transesterificazione. La transesterificazione degli olii é una procedura giá largamente usata per produrre biocarburanti, in Italia ci sono una cinquina di aziende che se ne occupano. La procedura piú usata é la basica, fatta con metanolo e soda caustica. Questa reazione funziona bene ma é molto sensibile alla presenza di acqua ed acidi grassi liberi, tanto é che c'e tutta una parte di analisi preliminare dell'olio per poter realizzare bene la reazione.

Inoltre per noi sperimentatori casalinghi, trovare il metanolo non é semplice, é caro e ricordiamoci é comunque un solvente pericoloso a cui si aggiunge il fatto essere prodotto industrialmente dal syngas di origine fossile.

La transesterificazione vi presento oggi é invece realizzata con etanolo denaturato al 90% e acido solforico, di cui potete facilmente intuire i vantaggi. L'etanolo specialmente in Italia, si produce largamente dalla fermentazione piú che dal fossile. E' accessibile a tutti e non costa molto. La procedura acida non teme l'acqua o gli acidi liberi. Gli acidi liberi presenti o prodotti durante la reazione per idrolisi dell'olio vengono esterificati anch'essi.

L'olio di frittura va trattato prima della reazione. Possibilmente si lascia decantare e poi si filtra grossolanamente attraverso un colino e poi di nuovo attraverso uno a maglie piú strette. Poi si scalda a 80 gradi per alcune ore per far evaporare l'acqua residua.

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Ripulito l'olio se ne introducono 100 g in un pallone da 250 ml. Si aggiungono 40 ml di alcol denaturato a 90 gradi, 1 ml di acido solforico concentrato. Si monta un apparecchio a riflusso e si scalda il pallone in bagno d'olio a circa 90 gradi. La miscela di reazione diventa monofase e opalescente ben presto. Si continua a scaldare per 8 ore in totale, si nota una diminuzione del riflusso, sintomo che l'etanolo viene consumato, la miscela diventa piú limpida. Finita la reazione si toglie dal bagno e si lascia raffreddare, la miscela é bifase nuovamente, dove sotto sta il glicerolo. Anche questa prova di reazione avvenuta. Si estrae il glicerolo e si lava il prodotto con 3 x 50 ml di acqua. Si forma un emulsione. Poi con 1 x 50 ml di soluzione di bicarbonato di sodio al 5%.

Il prodotto ancora opaco e turbido viene filtrato attraverso un setto di cotone, in seguito scaldato a 80 gradi sotto agitazione per eliminare residui di acqua, etanolo e altri volatili. Ad evaporazione finita, il prodotto e lasciato raffreddare.

Il biodiesel ottenuto é un liquido oleoso giallo, che ha perso l'odore terribile dell'olio di partenza ma che comunque ricorda l'etanolo usato forse perché il denaturante ne é solubile. La resa é di 68 g, 76 ml. 

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Il biodiesel é testato e comparato coll'olio di frittura. In primo luogo sul punto di congelamento. In frigo il biodiesel intorbidisce mentre in freezer congela completamente. L'olio di frittura é uguale. Dei due sono misurati la densitá e l'indice di rifrazione. Il biodiesel é meno denso e meno refrattivo dell'olio di frittura e questo é un risultato a supporto dell'etil estere. L'ultimo test realizzato é quello della infiammabilitá. Dei panni di carta sono imbibiti col materiale ed introdotti dentro dei barattoli di ferro. Gli si dá fuoco e si osserva. L'olio di frittura prende fuoco con difficoltá. Brucia con una quantitá di fumi ed odori terribilmente disgustosi, acridissimi a livelli non immaginabili. Il che giustifica essere penale l'impiego diretto in bruciatori, generatori, motori e stufe. La fiamma non é stabile e la combustione finisce presto. Il biodiesel invece si accende con piú facilitá, la fiamma é stabile, i fumi classici da combustione, durata lunga.

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Discussione

La transesterificazione funziona. La resa non é grandissima ma accettabile ed incrementabile usando lo stesso volume di alcol a 95 gradi o 60 ml di quello a 90. In teoria si puó fare lo scale up, ammesso di avere abbastanza olio di frittura. La procedura é da sperimentare anche con altri alcoli, compreso il metanolo. Il mio sogno é farlo con l'olio di flemma, una miscela di alcoli residuo della distillazione delle vinacce. Staremmo producendo biodiesel da non uno ma due scarti, con notevole beneficio ambientale. Ció che ci serve adesso é una idea riguardo il glicerolo. Il prodotto secondario della transesterificazione puó essere base rinnovabile per sintetizzare altri tipi di carburanti. Ma questa é un'altra storia, sará oggetto di prossimi esperimenti. 

In conclusione, vi invito a guardare il video relativo a questo esperimento e darmi una mano col canale iscrivendovi.

Saluti

Riferimenti

1. Adv. Synth. Catal. vol. 353, pp. 2681 – 2690, 2011

2. " Le Reazioni Organiche " - Marini, Bettolo, 1954

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ChemLore

2023-06-02 21:54

sarebbe interessante riuscire a fare una comparativa con il diesel utilizzato per autotrazione e fare delle analisi in più su questo biodiesel, solo che servirebbero delle attrezzature specifiche immagino

zodd01

2023-06-03 08:04

Sí, andrebbero fatte altre analisi per appurare quel biodiesel possa essere impiegato come carburante per autotrazione. Tuttavia pensavo a fare delle prove dirette in un motozappa o generatore di corrente, da 3 o 6 kW. Si potrebbe intanto misurare il punto di ebollizione e la viscositá ma mi mancano gli attrezzi.

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