Biodiesel

Low-tech Lab

https://wiki.lowtechlab.org/wiki/Biodiesel

Dernière modification le 11/02/2019

Difficulté

Medium Moyen

Durée

2 day(s) jour(s)

Coût

10 EUR (€)

Description

Ce tutoriel décrit le procédé de fabrication à échelle moyenne de biodiesel à partir d'huiles de friture usagées . Ce tutoriel a été écrit suite à la visite de l'équipage Nomade des Mers au Cambodge. L'entreprise sociale Naga Earth collecte et transforme les huiles de fritures usagées des hôtels et restaurants de la ville en biodiesel. Ils fabriquent également du savon grâce à la glycérine issue de cette même réaction. Celui-ci bénéficie aux écoles et associations de la région pour mener des programmes d'hygiène.

Sommaire

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Introduction

Le biodiesel est un carburant alternatif au diesel pétro-sourcé. Il peut être utilisé seul dans les moteurs ou être mélangé avec du pétro-diesel à différentes concentrations. Ce carburant est obtenu à partir d’huile végétale ou de graisse animale transformée par un procédé chimique appelé la transestérification. Il  consiste à faire réagir de l’huile avec un alcool (méthanol ou éthanol) et d’un catalyseur (hydroxyde de sodium ou de potassium) afin d’obtenir des esters méthyliques ou éthyliques (le biodiesel) et un sous-produit, la glycérine.

Le biodiesel peut être fabriqué en n'importe quelle quantité. Les processus décrit ici convient à une production occasionnelle et de petites quantités. Parce que le procédé demande de l’entrainement, il est conseillé de débuter par la fabrication de petites quantités et d’aller progressivement vers de plus grandes échelles de production.

Le biodiesel présente plusieurs avantages, qui en font un carburant alternatif intéressant :

·      Il est simple à produire soi-même.

·      Il peut être produit à bas coûts

·      Il peut être utilisé dans n’importe quel moteur diesel conventionnel. Permet également une meilleure lubrification du moteur.

·      Il participe au recyclage de déchets organiques que sont les huiles de fritures usagées qui sont massivement utilisées dans le milieu de la restauration. 

·      Il est fabriqué à partir d’huile végétale et rejette donc très peu de CO2 supplémentaire dans l’atmosphère. Il réduit également les émissions de certains composés nocifs par rapport au pétro-diesel (monoxyde de carbone, dioxyde de souffre, etc)

IMPORTANT : mesures de sécurité

· Porter des lunettes de protection, une blouse, des gants résistants et des vêtements longs. Il est également conseillé de travailler avec un masque respiratoire.

· Le méthanol est le produit le plus dangereux dans la fabrication du biodiesel. Il est très inflammable et peut brûler ou exploser à la moindre étincelle. Il est aussi toxique et peut rendre aveugle s’il est inhalé ou ingéré.

· L’hydroxyde de sodium (soude – NaOH) et l’hydroxyde de potassium (potasse caustique– KOH) sont des produits corrosifs, attention au contact de la peau (Si contact avec la peau, rincer au vinaigre puis à l’eau).

·Travailler à portée d’un extincteur.

·Travailler dans un endroit ventilé (limiter les risques de vapeurs toxiques).

·Travailler proche d’un évier et d’une source d’eau courante.

Matériaux

Outils

Transestérification

· Huile végétale usagée.

Pour les premières tentatives, il est recommandé d'essayer avec de faible quantité et de l'huile végétale neuve

· 250 mL de méthanol / litre d'huile

· Si vous utilisez de l’huile neuve : 5,5g de NaOH ou 7g de KOH / litre d'huile.

Le KOH est conseillé pour les débutants. Toujours conserver ces produits dans un contenant scellé et hermétique.

Si vous utilisez de l’huile usagée : Calculez la masse de catalyseur à ajouter lors de l’étape de titrage

· 1 grand bidon avec drain ou robinet pour la réaction

· 1 plaque ou résistance chauffante

· 1 pompe submersible pour réaliser le mélanger

· 1 balance de précision

· 1 sonde de température

· 1 entonnoir

· 1 bocal fermé en verre ou cuve acier inox pour le mélange du méthanol et du catalyseur

· 1 verre doseur en verre pour le dosage du méthanol

· Des gants en caoutchouc

· Des lunettes de sécurité

Filtration

· 1 bidon d’huile neuve

· 1 bidon d’huile vide et propre

· 1 entonnoir

· 1 drap en coton / 1 chaussette

· 1 poche filtrante de 1 à 5µm

Titrage

· 10mL d’alcool isopropylique ou isopropanol.

· 1mL de votre huile usagée

· 2-3 gouttes de phénolphtaléine (indicateur)

· 1L d’eau distillée

· 1g de catalyseur, hydroxyde de sodium NaOH ou hydroxyde de potassium KOH.

Toujours conservé ces produits dans un contenant scellé et hermétique

· 1 balance de précision

· 1 récipient / bocal en verre

· Deux seringues ou burettes graduées d'1 mL avec graduations marquées  sur le côté. Notez qu'une seringue est pour l'huile et l'autre pour le mélange soude-eau.

· 3 éprouvettes graduées

· Des gants en caoutchouc

· Des lunettes de sécurité

Étape 1 - Filtration

Avant de pouvoir être transformée, l’huile usagée doit tout d’abord être filtrée pour la nettoyer des éventuels résidus alimentaires (frites, beignets…). Il est conseillé de laisser l’huile décanter pendant quelques jours. Filtrer une première fois l’huile pour se débarrasser des particules les plus grosses (ex: drap en coton doublé, chaussette…). Puis verser l’huile dans une poche de filtration d'au maximum 5µm (le plus fin sera le mieux) au-dessus d’un bidon propre prévu à cet effet.

Étape 2 - Titrage de l’huile (seulement pour les huiles usagées)

Étape 3 - Transestérification

- Faire chauffer 1L d’huile à 60°C et la maintenir à cette température.

Attention à ne pas dépasser cette température. Le méthanol à un point de fusion à 65°C et il y a risque de surpression due à la production de vapeur de méthanol dans le pot fermé.

- Verser 250ml de méthanol dans un récipient en verre.

Ne pas verser dans un récipient en plastique ou en aluminium, ils pourraient se dissoudre. Assurer vous d’effectuer toutes ces opérations dans un endroit bien aéré. On rappelle que les vapeurs de méthanol sont toxiques.

- Peser la quantité de soude définie au cours de l’étape précédente si vous utilisez de l’huile usagée et ajouter au méthanol.

Effectuer cette opération avec des manches longues, des lunettes et un masque de sécurité. Les vapeurs sont très corrosives.

- Si vous utilisez de l’huile neuve, peser 7 g de KOH ou 5,5g de NaOH et ajouter au méthanol.

- Peser la soude rapidement car elle absorbe l’humidité de l’air. Pour la même raison, fermer soigneusement le récipient contenant la soude.

- Remuer et laisser se dissoudre entièrement le catalyseur dans le méthanol. Cela prend environ 2min. Continuez quand le mélange est homogène. Encore une fois, attention : le mélange se dégrade rapidement. Procéder à l’étape suivante dès que le mélange catalyseur/méthanol est homogène.

- Ajouter le mélange catalyseur/méthanol à l’huile chaude (55°C). Laisser les éléments se mélanger pendant 1 heure. Lors de la réaction, deux produis sont formés : le biodiesel et le glycérol. Le biodiesel étant moins dense, il forme la couche supérieure.

- Attendre 24 heures ou plus avant de procéder à l’étape suivante.

Étape 4 - Séparation du glycérol

Transférer le biodiesel dans un nouveau contenant en faisant bien attention à ne pas transférer de glycérol (mélange de méthanol et de glycérine). Il est également possible de drainer le glycérol par le bas de la bouteille. Conserver le glycérol obtenu.

Étape 5 - Lavage et séchage du biodiesel

- Ajouter très lentement 20 % du volume de biodiesel en solution de lavage pour éviter la formation de savon et attendre 10 min. Drainer l’eau de lavage.

- Procéder à un second lavage. Cette fois, retourner le contenant lentement 4 à 5 fois et attendre 10 minutes. Une agitation excessive favorise la formation d’émulsion et provoquera un délai d’attente supplémentaire. Drainer l’eau de lavage.

- Procéder à un troisième lavage. Cette fois, agiter énergiquement le contenant pendant quelques minutes. Laissez reposer puis drainer l’eau de lavage.

- Transférer le biodiesel vierge et lavé dans un nouveau contenant.

- Chauffer à 50 °C pendant quelques heures jusqu’à ce que le biodiesel devienne clair.

Étape 6 - Traitement du glycérol

ATTENTION : Cette étape, bien qu’indispensable, doit être effectuée avec beaucoup de précautions. Le méthanol est un gaz extrêmement inflammable et explosif. N’effectuer aucune opération de chauffage par flamme ouverte ! Effectuer cette opération dans un lieu bien ventilé.

La récupération du méthanol contenu peut s’effectuer par distillation du glycérol, c’est-à-dire en chauffant le glycérol à une température supérieure à 65°C, le point d’ébullition du méthanol. Les vapeurs de méthanol doivent ensuite passer au travers d’un condenseur, refroidir et être récoltées sous forme de liquide en sortie. Il est conseillé d’ajouter une pompe d’aspiration au tank de distillation afin de diminuer des risques d’explosions. En effet l’augmentation simultanée de pression et de température peut rendre le mélange explosif. 

Notes et références

https://attra.ncat.org/attra-pub-summaries/?pub=318

http://journeytoforever.org/biodiesel_make.html#start

http://carburerauxalgues.com/site/download/download_file_st/ActiviteI_ELEVES/pdf

http://www.make-biodiesel.org/

Draft