Biodiesela petrolioan oinarritu gabeko bioerregai sintetiko eta likidoa da. Gure kasuan ekilore-oliotik abiatuta lortu dugu, transesterifikazioaz.
Lipido natural eta animalia-koipeak erabiliz ere lor daiteke, baina hau da erabiliena. Biodieselaren propietateak kotxeetan erabiltzen den gasolioaren berdinak dira dentsitateari dagokionez eta gainera urtze-puntua altuagoa du. Horregatik, biodiesela gasolioarekin nahas daiteke bere erabilpenean, bai eta beragatik guztiz ordezkatu ere.
HELBURUA
Gure helburua biodieselaren lorpena da, metil-ester nahasketa batetik abiatuz, gure kotxeetan erabilgarria izango litekeena.
OINARRI TEORIKOA
Teoriatik abiatuz, olioak eta koipeak triglizeridoak dira direla esan behar genuke, glizerinaren triesterrak direla hain zuzen ere. Hauek metanolarekin erreakzionaraziz metil-ester simpleak lortzen dira. Gertatutako errekzio horri transesterifikazio esate zaio:
Transesterifikazioaren beste adibide bat
Ester + Alkohol ---> Ester desberdina + Alkohol desberdina
Metil-ester sinple horien nahastea biodiesela izango da. Erreakzioan potasio hidroxidoa erabiltzen da ere katalizatzaile moduan eta azpiproduktu bezala glizerina lortzen da.
Lipido natural eta animalia-koipeak erabiliz ere lor daiteke, baina hau da erabiliena. Biodieselaren propietateak kotxeetan erabiltzen den gasolioaren berdinak dira dentsitateari dagokionez eta gainera urtze-puntua altuagoa du. Horregatik, biodiesela gasolioarekin nahas daiteke bere erabilpenean, bai eta beragatik guztiz ordezkatu ere.
HELBURUA
Gure helburua biodieselaren lorpena da, metil-ester nahasketa batetik abiatuz, gure kotxeetan erabilgarria izango litekeena.
OINARRI TEORIKOA
Teoriatik abiatuz, olioak eta koipeak triglizeridoak dira direla esan behar genuke, glizerinaren triesterrak direla hain zuzen ere. Hauek metanolarekin erreakzionaraziz metil-ester simpleak lortzen dira. Gertatutako errekzio horri transesterifikazio esate zaio:
Transesterifikazioaren beste adibide bat
Ester + Alkohol ---> Ester desberdina + Alkohol desberdina
Metil-ester sinple horien nahastea biodiesela izango da. Erreakzioan potasio hidroxidoa erabiltzen da ere katalizatzaile moduan eta azpiproduktu bezala glizerina lortzen da.
ERABILITAKO MATERIALA ETA ERREAKTIBOAK
Materiala
- Probeta
- Prezipitatu-ontzia
- Erlenmeyer matrazea
- Ur-bainua
- Irabiagailua
Erreaktiboak
1. Potasio hidroxidoa (%90, ezkatak)
Propietateak
Formula molekularra: KOH
Masa molarra: 56.1056 g/mol
Itxura: zuri solidoa,delikueszentea
Dentsitatea: 2.044 g/cm3
Fusio puntua: 360 °C
Irakite-puntua: 1327 °C
Disolbagarritasuna uretan: 121 g/100 mL (25 °C); 178 g/100 mL (100 °C)
Disolbagarritasuna: alkohol eta glizerolean disolbagarria, eter eta amoniakoan disolbagaitza
Azidotasuna (pKa): 13.5 (0.1 M)
Errefrakzio indizea(nD): 1.409
2. Alkohol metilikoa
- CH3OH purua, P.m= 32,04
- Beste izen batzuk: metanola, egur alkohola.
- Usain eta kolore ahula, ezatzegina gordina ala ezpurua denean
- Irekitze puntua : 64,7º
- Nahaskorra: ura, etanola, bentzenoa, eter , zetonak eta abarrekin nahastean.
- Erabilpena: disolbatzaile industriala, ester metilikoa, landare- eta animalia-olioen erauzketan, etanolaren desnaturalizatzailea, besteak beste.
- Pozoitsua eta oso errekorra.
- Ontzia ondo itxita gorde
- Edozein su iturritik urrun
- Azalarekiko ukipena ekidin
3. Ekilore-olioa birfindua (%DIA)
Propietateak
Azidotasun maximoa: 0,20%
Dentsitatea: 0,920 g/ml
PROZEDURA
1. Hasteko, 100 ml olio jarri behar dira erlenmeyer matraze batean eta berotu 40ºC-tara ur bainuan.
2. Hartu 22ml alkohol metiliko puru (CH3OH) eta jarri prezipitatu-ontzi batean.
3. Pisatu 44 g. KOH eta gehitu, kontuz eta gas kanpaian, metanola duen prezipitatu-ontzian.
4. Irabiatu hagaxkaz. Sortzen den konposatua potasio metoxidoa da.
5. Bota metoxidoa olioaren gainean kontu handiz.
6. Irabiatu nahastea ordu batzuetan, ahal bada egun batez eta utzi jalkitzen.
7. Banandu sortu diren bi faseak: goikoa biodiesela eta behekoa glizerina, geruza lodi batean agertuko dena.
Materiala
- Probeta
- Prezipitatu-ontzia
- Erlenmeyer matrazea
- Ur-bainua
- Irabiagailua
Erreaktiboak
1. Potasio hidroxidoa (%90, ezkatak)
Propietateak
Formula molekularra: KOH
Masa molarra: 56.1056 g/mol
Itxura: zuri solidoa,delikueszentea
Dentsitatea: 2.044 g/cm3
Fusio puntua: 360 °C
Irakite-puntua: 1327 °C
Disolbagarritasuna uretan: 121 g/100 mL (25 °C); 178 g/100 mL (100 °C)
Disolbagarritasuna: alkohol eta glizerolean disolbagarria, eter eta amoniakoan disolbagaitza
Azidotasuna (pKa): 13.5 (0.1 M)
Errefrakzio indizea(nD): 1.409
2. Alkohol metilikoa
- CH3OH purua, P.m= 32,04
- Beste izen batzuk: metanola, egur alkohola.
- Usain eta kolore ahula, ezatzegina gordina ala ezpurua denean
- Irekitze puntua : 64,7º
- Nahaskorra: ura, etanola, bentzenoa, eter , zetonak eta abarrekin nahastean.
- Erabilpena: disolbatzaile industriala, ester metilikoa, landare- eta animalia-olioen erauzketan, etanolaren desnaturalizatzailea, besteak beste.
- Pozoitsua eta oso errekorra.
- Ontzia ondo itxita gorde
- Edozein su iturritik urrun
- Azalarekiko ukipena ekidin
3. Ekilore-olioa birfindua (%DIA)
Propietateak
Azidotasun maximoa: 0,20%
Dentsitatea: 0,920 g/ml
PROZEDURA
1. Hasteko, 100 ml olio jarri behar dira erlenmeyer matraze batean eta berotu 40ºC-tara ur bainuan.
2. Hartu 22ml alkohol metiliko puru (CH3OH) eta jarri prezipitatu-ontzi batean.
3. Pisatu 44 g. KOH eta gehitu, kontuz eta gas kanpaian, metanola duen prezipitatu-ontzian.
4. Irabiatu hagaxkaz. Sortzen den konposatua potasio metoxidoa da.
5. Bota metoxidoa olioaren gainean kontu handiz.
6. Irabiatu nahastea ordu batzuetan, ahal bada egun batez eta utzi jalkitzen.
7. Banandu sortu diren bi faseak: goikoa biodiesela eta behekoa glizerina, geruza lodi batean agertuko dena.
ONDORIOAK/EZTABAIDAKETA
Praktika amaitu ondoren, lortu dugun ‘’glizerina’’ ( ez dugu glizerina purua lortu, baizik eta glizerinaren eta olioaren arteko nahasketa bat) aztertu dugu eta bere dentsitatea kalkulatu dugu.
Zergatik? Olioaren dentsitatea 0,921 g/ml-koa da eta glizerinarena 1,250 g/ml-koa. Lortu dugun biodieselaren dentsitatea 0,873 g/ml delako.
Olioaren d: 0,921 g/ml
Glizerinaren d 1,250 g/ml
d = m/v = 8’73g/0’1= 0’873 g/ml da lortu dugun biodieselaren dentsitatea
Geroago, biodieselaren eta alkohol metilikoaren bero-ahalmena aztertu dugu, metxero batean: biodiesela erregai moduan jarri dugu, ura berotzen eta beste batean alkohol metilikoa erregai moduan, ura berotzen baita ere:
Biodieselaren bero-ahalmena
Uraren bero espezifikoa: 4186 J/KgºC
Uraren bolumena=70ml/23,5ºC ; t0= 23,5ºC; t= 37ºC
Urak hartu duen beroa: Q =m.c.∆t
Uraren masa = 70g = 0,070 Kg
Q= 0’070. 4186. (37-23’5ºC) = 293’02 x 13’5 = 3955’77 J
Gastatutako biodieselaren masa : 167’2 -165’92 = 1’28 g
Beraz: 3955’27 J/ 1’28g biodiesel = 3090’05 J/g da lortu dugun biodieselaren bero-ahalmena.
Alkohol metilikoaren bero ahalmena
- 70ml H20
- Alkohol metilikoa hasierako masa, mo=168’51. Geroko masa, m1= 157’84.
Gastatutakoa: 11,17g
- Uraren hasierko tenperatura, to= 22º. Geroko tenperatura, t1= 39º
Q= m.c. ∆t ; Q= 0’070. 4186. (39-22ºC)
Q= 4981’34 J / 11’17 g alkohol metilito = 445’95 J/g
GEHIGARRIAK
Jatorria
Landare-olioak erabiltzearen ideia ez da berria, historiako lehen Diesel motorrak kakahuete olioarekin funtzionatzen zuen. Bere sortzailea Rudolf Diesel izan zen, 1900.urtean Pariseko Erakusketa Unibertsalean “Olio Motor” gisa aurkeztu zuen. Motor honekin nekazaritzari bultzada bat eman nahi izan zion energia sortzaile bezala. Honen ondoren hainbat saiakuntza egin ziren hainbat olio gordinekin baina interesa galtzen hasi zen petrokimikaren garapenaren ondorioz.
Hala ere, petrolioaren hornikuntza arazoak egon direnean, batez ere bi mundu gerretan, landare-olioak erabili dira gasolioaren ordezko bezala.
Bi mundu gerra hauen ondoren ostera diesel motorren garapen teknologikoa areagotu egin zen petroliotik eratorritako gasolioan oinarrituz. Horren ondorioz landare-olioen erabilpena erregai moduan alde batera utzi zen honen kostuak petroliotik eratorriak baino garestiagoak baitziren eta gainera ezaugarri fisiko-kimiko txarragoak baitzituen.
1973.urtean petrolioaren lehen krisia agertu zenean energiaren aurrezpena eta energia berriztagarrien baliabideen erabilera birplanteatu ziren. Honen ondorioz landare-olio bioerregaien ikerkuntza berriz hasi zen. Baina landare-olio gordinen erabilerak Diesel motorretan arazo anitz sortzen zituen: irazkien butxapena, injektoreen butxapena, ikatz deposituak konbustio ganbaran, motorren gehiegizko desgastea, lubrifikazio olioaren degradazioa polimerizazioagatik...
Arazo hauen ebazpide bezala ondorengo alternatiba hauek aurkeztu dira:
* Guztiz berriak diren motorren sorkuntza erregai alternatiboentzat. Adibidez, Elsbett motorra, Malasia eta Estatu Batuetan fabrikatzen dena.
* Oraingo motorrak aldatu erregai alternatiboetara egokitzeko.
* Oraingo motorrak erabiltzea eta erregai alternatiboak egokitzea.
INGURUMENA. ABANTAILAK
Abantaila garrantzitsuena CO2-aren emisio netoarekin erlazionaturik dagoena da. CO2-aren emisioa erregulaturik egon ez arren oso kezkagarria da berotegi-efektuan parte hartzen duelako. Gainera garraioaren sektoreak nabarmenki laguntzen du CO2-aren emisioan eta hau ala izanda ere ez du ekonomikoki lagundu behar Kiotoko Protokoloaren arabera. Biodieselaren erabilpena oso garrantzitsua da aspektu honetan zeren eta erregai bezala erabiltzen denean motorrak sortzen duen CO2-a biodiesela egiteko erabilitako landareek beraien sorkuntzan eta hazkundean berdintzen dute fotosintesiaren bitartez. Honela CO2-aren emisio netoa desagerrarazten da.
ZIURGABETASUNA
Bioerregaien inguruan hainbat ikerkuntza eta publikazio egin diren arren konfiantza falta dago kontsumitzaile, ibilgailu fabrikatzaile, petrolio konpainia eta mekanika tailerren artean. Motorretan biodieselaren errendimendu eta egokitzapenaren inguruko informazio eta promozio kanpainak beharrezkoak dira, eta EN1421 biodieselaren arauan ezarritako espezifikazioen burutzapenaren zaintza egin behar da. Honetaz gain injekzio sistemen fabrikatzaileen babesa lortu behar da biodiesel ibilgailuen erabiltzaileei segurtasun eta berme bat emateko Europar Batasuneko beste herrialde batzuetan gertatzen den moduan.
ERABILERA
Euskal Autonomia Erkidegoan
Gaur egun Euskadin hainbat lekutan biodieselaren aldeko ekintzen adibideak aurki ditzakegu:
* Bilbobuseko autobusetan biodiesela erabiltzen da. 2006. urteko datuak hartuz gero Bilbobuseko 40 autobusek Biodiesel erregai ekologikoa erabiltzen zuten, guztietatik % 30a.
Biodieselaren erabilera honek 2006.urtean 75.000 litro gasolio ordezkatzen zituen eta 2008.urtean 500.000 litro gasolio ordezkatzera iristea espero da. Etorkizunean hidrokarburoen CO-aren eta partikulen %15eko murrizpena egitea espero da eta CO2-ari dagokionez % 80rainoko murrizpena lortu nahi da.
* Amurrioko udala. 2005eko Irailetik hona udalerriko ibilgailu guztiek (zaborra biltzeko kamioiak, obretako kamioiak, udaltzaingo kotxeak …)biodiesela erabiltzen dute.
* Eusko Jaurlaritzaren Garraio eta Herri Lan saila. Euskal Erkidegoan 2010.urterako ondorengo neurriak daude programatuta garraioetarako:
* Urteko 50.000 Tona biodieselaren erabilera.
* Urteko 220.000 Tona bioetanolaren erabilera.
EGILEAK: Naiara Usabiaga, Alazne Gomez eta Naiara Cabañes
Praktika amaitu ondoren, lortu dugun ‘’glizerina’’ ( ez dugu glizerina purua lortu, baizik eta glizerinaren eta olioaren arteko nahasketa bat) aztertu dugu eta bere dentsitatea kalkulatu dugu.
Zergatik? Olioaren dentsitatea 0,921 g/ml-koa da eta glizerinarena 1,250 g/ml-koa. Lortu dugun biodieselaren dentsitatea 0,873 g/ml delako.
Olioaren d: 0,921 g/ml
Glizerinaren d 1,250 g/ml
d = m/v = 8’73g/0’1= 0’873 g/ml da lortu dugun biodieselaren dentsitatea
Geroago, biodieselaren eta alkohol metilikoaren bero-ahalmena aztertu dugu, metxero batean: biodiesela erregai moduan jarri dugu, ura berotzen eta beste batean alkohol metilikoa erregai moduan, ura berotzen baita ere:
Biodieselaren bero-ahalmena
Uraren bero espezifikoa: 4186 J/KgºC
Uraren bolumena=70ml/23,5ºC ; t0= 23,5ºC; t= 37ºC
Urak hartu duen beroa: Q =m.c.∆t
Uraren masa = 70g = 0,070 Kg
Q= 0’070. 4186. (37-23’5ºC) = 293’02 x 13’5 = 3955’77 J
Gastatutako biodieselaren masa : 167’2 -165’92 = 1’28 g
Beraz: 3955’27 J/ 1’28g biodiesel = 3090’05 J/g da lortu dugun biodieselaren bero-ahalmena.
Alkohol metilikoaren bero ahalmena
- 70ml H20
- Alkohol metilikoa hasierako masa, mo=168’51. Geroko masa, m1= 157’84.
Gastatutakoa: 11,17g
- Uraren hasierko tenperatura, to= 22º. Geroko tenperatura, t1= 39º
Q= m.c. ∆t ; Q= 0’070. 4186. (39-22ºC)
Q= 4981’34 J / 11’17 g alkohol metilito = 445’95 J/g
GEHIGARRIAK
Jatorria
Landare-olioak erabiltzearen ideia ez da berria, historiako lehen Diesel motorrak kakahuete olioarekin funtzionatzen zuen. Bere sortzailea Rudolf Diesel izan zen, 1900.urtean Pariseko Erakusketa Unibertsalean “Olio Motor” gisa aurkeztu zuen. Motor honekin nekazaritzari bultzada bat eman nahi izan zion energia sortzaile bezala. Honen ondoren hainbat saiakuntza egin ziren hainbat olio gordinekin baina interesa galtzen hasi zen petrokimikaren garapenaren ondorioz.
Hala ere, petrolioaren hornikuntza arazoak egon direnean, batez ere bi mundu gerretan, landare-olioak erabili dira gasolioaren ordezko bezala.
Bi mundu gerra hauen ondoren ostera diesel motorren garapen teknologikoa areagotu egin zen petroliotik eratorritako gasolioan oinarrituz. Horren ondorioz landare-olioen erabilpena erregai moduan alde batera utzi zen honen kostuak petroliotik eratorriak baino garestiagoak baitziren eta gainera ezaugarri fisiko-kimiko txarragoak baitzituen.
1973.urtean petrolioaren lehen krisia agertu zenean energiaren aurrezpena eta energia berriztagarrien baliabideen erabilera birplanteatu ziren. Honen ondorioz landare-olio bioerregaien ikerkuntza berriz hasi zen. Baina landare-olio gordinen erabilerak Diesel motorretan arazo anitz sortzen zituen: irazkien butxapena, injektoreen butxapena, ikatz deposituak konbustio ganbaran, motorren gehiegizko desgastea, lubrifikazio olioaren degradazioa polimerizazioagatik...
Arazo hauen ebazpide bezala ondorengo alternatiba hauek aurkeztu dira:
* Guztiz berriak diren motorren sorkuntza erregai alternatiboentzat. Adibidez, Elsbett motorra, Malasia eta Estatu Batuetan fabrikatzen dena.
* Oraingo motorrak aldatu erregai alternatiboetara egokitzeko.
* Oraingo motorrak erabiltzea eta erregai alternatiboak egokitzea.
INGURUMENA. ABANTAILAK
Abantaila garrantzitsuena CO2-aren emisio netoarekin erlazionaturik dagoena da. CO2-aren emisioa erregulaturik egon ez arren oso kezkagarria da berotegi-efektuan parte hartzen duelako. Gainera garraioaren sektoreak nabarmenki laguntzen du CO2-aren emisioan eta hau ala izanda ere ez du ekonomikoki lagundu behar Kiotoko Protokoloaren arabera. Biodieselaren erabilpena oso garrantzitsua da aspektu honetan zeren eta erregai bezala erabiltzen denean motorrak sortzen duen CO2-a biodiesela egiteko erabilitako landareek beraien sorkuntzan eta hazkundean berdintzen dute fotosintesiaren bitartez. Honela CO2-aren emisio netoa desagerrarazten da.
ZIURGABETASUNA
Bioerregaien inguruan hainbat ikerkuntza eta publikazio egin diren arren konfiantza falta dago kontsumitzaile, ibilgailu fabrikatzaile, petrolio konpainia eta mekanika tailerren artean. Motorretan biodieselaren errendimendu eta egokitzapenaren inguruko informazio eta promozio kanpainak beharrezkoak dira, eta EN1421 biodieselaren arauan ezarritako espezifikazioen burutzapenaren zaintza egin behar da. Honetaz gain injekzio sistemen fabrikatzaileen babesa lortu behar da biodiesel ibilgailuen erabiltzaileei segurtasun eta berme bat emateko Europar Batasuneko beste herrialde batzuetan gertatzen den moduan.
ERABILERA
Euskal Autonomia Erkidegoan
Gaur egun Euskadin hainbat lekutan biodieselaren aldeko ekintzen adibideak aurki ditzakegu:
* Bilbobuseko autobusetan biodiesela erabiltzen da. 2006. urteko datuak hartuz gero Bilbobuseko 40 autobusek Biodiesel erregai ekologikoa erabiltzen zuten, guztietatik % 30a.
Biodieselaren erabilera honek 2006.urtean 75.000 litro gasolio ordezkatzen zituen eta 2008.urtean 500.000 litro gasolio ordezkatzera iristea espero da. Etorkizunean hidrokarburoen CO-aren eta partikulen %15eko murrizpena egitea espero da eta CO2-ari dagokionez % 80rainoko murrizpena lortu nahi da.
* Amurrioko udala. 2005eko Irailetik hona udalerriko ibilgailu guztiek (zaborra biltzeko kamioiak, obretako kamioiak, udaltzaingo kotxeak …)biodiesela erabiltzen dute.
* Eusko Jaurlaritzaren Garraio eta Herri Lan saila. Euskal Erkidegoan 2010.urterako ondorengo neurriak daude programatuta garraioetarako:
* Urteko 50.000 Tona biodieselaren erabilera.
* Urteko 220.000 Tona bioetanolaren erabilera.
EGILEAK: Naiara Usabiaga, Alazne Gomez eta Naiara Cabañes
No comments:
Post a Comment