4ο ΕΠΑΛ Αθηνών «Το σχολείο του Κόσμου» 4ο ΕΠΑΛ Αθηνών «Το σχολείο του Κόσμου» Όλοι μαζί μπορούμε να αλλάξουμε τον κόσμο… Toti impreuna putem sa schimbam lumea... Wsztscy razem mozemy zmienic swiat… Biodiesel 2nd Generation: Do not waste it… Heat it!!!

Περιβάλλον… Ο φυσικός χώρος που μας περιβάλλει Ο φυσικός χώρος που μας περιβάλλει  Στην βιολογία, περιβάλλον είναι ένα σύνολο κλιματικών, βιοτικών, κοινωνικών και εδαφικών παραγόντων που δρουν σε έναν οργανισμό και καθορίζουν την ανάπτυξη και επιβίωση του. Έτσι, περιλαμβάνει οτιδήποτε μπορεί να επηρεάσει άμεσα τον μεταβολισμό ή τη συμπεριφορά των ζωντανών οργανισμών όπως: το φως, ο αέρας, το νερό, το έδαφος και άλλα. Το φυσικό περιβάλλον περιλαμβάνει όλους τους ζωντανούς οργανισμούς και την άβια ύλη που βρίσκονται με φυσικό τρόπο στη Γη. Από αυτή την άποψη, το φυσικό περιβάλλον δεν είναι αποτέλεσμα ανθρώπινων δραστηριοτήτων και διαφοροποιείται από το δομημένο περιβάλλον, στο οποίο συγκαταλέγονται οι γεωγραφικές περιοχές που δέχονται σημαντική επιρροή από τον Άνθρωπο.

Επιπτώσεις ανθρωπίνων ενεργειών… Μετά τη βιομηχανική επανάσταση έχει παρατηρηθεί μεγάλη ανθρώπινη παρέμβαση στο φυσικό περιβάλλον, τόσο στα αστικά κέντρα όσο και στην ύπαιθρο, λόγω της τεχνολογικής εξέλιξης και της οικονομικής ανάπτυξης. Στις μεγάλες πόλεις συγκεντρώνεται ένας τεράστιος αριθμός ανθρώπων, σε μια πολύ μικρή όμως έκταση. Έτσι, οι δραστηριότητες των ανθρώπων αυτών αθροίζονται συνεχώς και φτάνουν σε τέτοιο σημείο που το φυσικό περιβάλλον δεν μπορεί να τις αντιμετωπίσει, με αποτέλεσμα την εμφάνιση οικολογικών προβλημάτων. Έτσι ρυπαίνεται η ατμόσφαιρα και οι υδάτινοι πόροι, κυρίως από τις καύσεις στους κινητήρες των μέσων μεταφοράς (οχημάτων), στους καυστήρες των κατοικιών και στις βιομηχανικές εγκαταστάσεις. Με ανάλογο τρόπο ρυπαίνονται και τα ύδατα των θαλασσών και των ποταμών, τα απορρίμματα αυξάνονται συνεχώς (συμπεριλαμβανομένων επικίνδυνων για την υγεία τοξικών και πυρηνικών αποβλήτων), ενώ καταστρέφεται και το έδαφος, διότι οι ανάγκες των ανθρώπων είναι όλο και περισσότερες και έτσι εκχερσώνονται εκτάσεις για οικοδόμηση κτηρίων ή καλλιέργεια (π.χ. αποδάσωση). Άλλα συναφή προβλήματα είναι η τρύπα του όζοντος, η όξινη βροχή, η παγκόσμια θέρμανση, η μείωση της βιοποικιλότητας και η αναμενόμενη εξάντληση των ορυκτών καυσίμων. (Βικιπαιδεία)

Ας εστιάσουμε λοιπόν σε ένα σημείο… Έτσι ρυπαίνεται η ατμόσφαιρα και οι υδάτινοι πόροι, κυρίως από τις καύσεις στους κινητήρες των μέσων μεταφοράς (οχημάτων), στους καυστήρες των κατοικιών και στις βιομηχανικές εγκαταστάσεις. Και όχι μόνο…..

Ας γίνουμε όμως πιο συγκεκριμένοι…

Σας θυμίζουν κάτι αυτές οι εικόνες;;;

Για όλα αυτά ευθύνεται και μια απλή, καθημερινή και πολύ συνηθισμένη κίνηση ορισμένων από εμάς… Ποια;;; Και επειδή τίποτα δεν είναι όπως φαίνεται… Δείτε πιο προσεκτικά!

Τι μπορούμε να κάνουμε λοιπόν; Αρχικά: Στην συνέχεια: Και μετά…

Η μαγεία της χημείας ξεκινά! Το τηγανέλαιο δεν θα τρυπώνει πια στους σωλήνες του σπιτιού μας… … αλλά του καλοριφέρ ή του αυτοκινήτου!!! Πώς όμως; Με την αντίδραση της μετεστεροποίησης το τηγανόλαδο θα μετατρέπεται σε βιοντίζελ και γλυκερίνη!

Τι είναι το Βιοντίζελ 2ης Γενιάς; Το βιοντίζελ είναι: Μια φυσική και ανανεώσιμη, εναλλακτική λύση καυσίμων για μηχανές ντίζελ. Παράγεται από χρησιμοποιημένα φυτικά έλαια ή υπολείμματα αγροτικών καλλιεργειών. Δεν περιέχει καθόλου ορυκτέλαιο, είναι μη τοξικό και βιοδιασπώμενο. Η καύση του είναι «καθαρή» και γι’ αυτό συμβάλλει στη σημαντική μείωση των ρύπων που συμβάλλουν στην αιθαλομίχλη και την παγκόσμια αύξηση της θερμοκρασίας, λόγω του φαινομένου του θερμοκηπίου και εκπέμπει έως και 85% λιγότερες καρκινογόνες ουσίες. 

Η χημική αντίδραση μεθανόλης και τηγανέλαιου με καταλύτη καυστική σόδα (NaOH) δίνει ως προϊόντα βιοντίζελ και γλυκερίνη. Η γλυκερίνη χρησιμοποιείται σε πολλά καθημερινά προϊόντα όπως σαπούνια, κεριά, καλλυντικά κ.λπ. περιορίζοντας τα απόβλητα από τη χημική διαδικασία…

ΤΙ ΥΛΙΚΑ ΘΑ ΧΡΕΙΑΣΤΟΥΜΕ ΓΙΑ ΤΗΝ ΤΙΤΛΟΔΟΤΗΣΗ; 1 βαθμονομημένο ογκομετρικό (πλαστικό) σκεύος 1L 1L αποσταγμένο νερό Ένα ζυγό ακριβείας 0.1 - 0.01gr (έως 200g min) 1g NaOH 1 γυάλινο χωνί 1 γυάλινο μπουκάλι με βιδωτό πώμα 1,5L 1 ποτήρι ζέσεως 20-50 mL 1 λύχνο Bunsen με τρίποδα και πλέγμα θέρμανσης 1 αναπτήρα 1mL τηγανέλαιο 1 βαθμονομημένη σύριγγα 3-5 mL 1 βαθμονομημένο ογκομετρικό κύλινδρο των 20 ή 50 mL 10mL Ισοπροπυλική αλκοόλη 1 ποτήρι ζέσεως 100 mL Διάλυμα φαινολoφθαλεΐνης

Και φυσικά δεν ξεχνάμε το σημαντικότερο «υλικό»! Τα Μέσα Ατομικής Προστασίας!

Οπότε: Γάντια, μάσκα, ποδιά και γυαλιά για να ξεκινήσουμε! Την 1η ομάδα αποτελούν οι : Χριστίνα και η Ευτυχία! Και τη 2η ομάδα οι: Μαρινέλλα και Αλέξης! Να ετοιμαστούμε;;;

Όλα ξεκινούν από την τιτλοδότηση! Η αρχή της μεθόδου στηρίζεται στην αντίδραση πλήρους εξουδετέρωσης ενός οξέος από μια βάση! Μετράμε λοιπόν τον όγκο του διαλύματος καυστικής σόδας (δηλ. 1g NaOH σε 1L απεσταγμένο νερό) που απαιτείται για να εξουδετερώσει πλήρως τα Ελεύθερα Λιπαρά Οξέα (FFA ή Free Fatty Acids) του τηγανέλαιου.

Διαδικασία τιτλοδότησης (1/3) Δημιουργία Stock Διαλύματος NaOH Διαλύουμε 1g NaOH ακριβώς σε 1L αποσταγμένο νερό. (Επειδή το στερεό ΝaOΗ διαλύεται δύσκολα στο νερό, βάζουμε 50-100 mL νερό σε ένα γυάλινο μπουκάλι. Προσθέτουμε το 1g NaOH και το ανακατεύουμε καλά μέχρι να διαλυθούν οι κόκκοι. Μετά μεταφέρουμε αυτό το διάλυμα στο υπόλοιπο αποσταγμένο νερό και το κουνάμε για λίγο ώστε το διάλυμα να γίνει ομογενές.) Αυτό είναι το stock διάλυμα.

Διαδικασία τιτλοδότησης (2/3) 2) Μετράμε 10 mL Ισοπροπυλικής αλκοόλης με τον ογκομετρικό κύλινδρο (π.χ. των 20-50 mL) και τη ρίχνουμε σε ένα ποτήρι ζέσεως (π.χ. των 100 mL) . 3) Ζεσταίνουμε περίπου 10 mL του τηγανόλαδου που θα μετρήσουμε στους 55°C. 4) Παίρνουμε ακριβώς 1mL τηγανόλαδου με τη σύριγγα των 3mL και το ρίχνουμε στο ποτήρι ζέσεως που περιέχει την ισοπροπυλική αλκοόλη. Αναδεύουμε το μίγμα μέχρι να πάρει ένα κιτρινωπό χρώμα. 5) Προσθέτουμε 3-4 σταγόνες φαινολοφθαλεΐνης στο προηγούμενο μίγμα.

Διαδικασία τιτλοδότησης (3/3) 6) Προσθέτουμε με τη σύριγγα stock διάλυμα σιγά-σιγά, ενώ ανακινούμε κυκλικά το γυάλινο δοχείο. Το υγρό θα γίνει ανοιχτό φούξια και όσο το ανακινούμε θα ξαναγίνει κίτρινο. Ξαναπροσθέτουμε σιγά-σιγά (σταγόνα - σταγόνα) από το stock διάλυμα, και σταματάμε όταν το χρώμα παραμένει φούξια για 30s. Σημειώνουμε πόσα mL stock διαλύματος χρησιμοποιήσαμε Επαναλαμβάνουμε όλη την παραπάνω διαδικασία τουλάχιστον 3 φορές και υπολογίζουμε το Μέσο Όρο των μετρήσεων για να μειώσουμε το σφάλμα μέτρησης.

Τι σημαίνει το αποτέλεσμα της τιτλοδότησης; Κάθε 1 mL stock διαλύματος (δηλαδή υδατικού διαλύματος NaOH) που χρησιμοποιήσαμε αντιστοιχεί σε 1 ΕΠΙΠΛΕΟΝ g/L NaOH που θα πρέπει να προσθέσουμε κατά την παραγωγή του βιοντίζελ (για την εξάλειψη των ελεύθερων λιπαρών οξέων στο τηγανόλαδο).

Αποτέλεσμα Τιτλοδότησης και καταλληλότητα τηγανόλαδου για Βιοντίζελ 2G Εάν από την τιτλοδότηση προκύψουν: 1) μέχρι 3mL stock διάλυμα, το τηγανόλαδο είναι κατάλληλο για παραγωγή βιοντίζελ. 2) 3 - 6mL stock διάλυμα, το τηγανόλαδο είναι σχετικά κατάλληλο για παραγωγή βιοντίζελ. 3) πάνω από 6mL stock διάλυμα, το τηγανόλαδο είναι οριακά κατάλληλο έως ακατάλληλο για παραγωγή βιοντίζελ. Αυτό σημαίνει ότι το τηγανόλαδο έχει πυρολυθεί από υπερβολικό τηγάνισμα και ίσως η ποιότητα του βιοντίζελ να μην είναι τόσο καλή. Αν φτάσει την τιμή 10 το τηγανόλαδο είναι εντελώς ακατάλληλο για παρασκευή βιοντίζελ με καταλύτη NaOH.

ΒΙΟΝΤΙΖΕΛ

Διαδικασία Παραγωγής Βιοντίζελ 2G (1/3) Πώς θα φτιάξετε methoxide Πηγαίνουμε σε ανοικτό χώρο ή σε καλά αεριζόμενη περιοχή και λαμβάνουμε όλα τα μέτρα προστασίας. Μετράμε τη μεθανόλη με τον ογκομετρικό κύλινδρο, και την ρίχνουμε σε γυάλινο δοχείο Βιδώνουμε καλά το πώμα. Μετράμε το NaOH. Προσοχή! Δεν πρέπει να έρθει σε επαφή με οποιοδήποτε πλαστικό αντικείμενο ή ζωντανό οργανισμό. Χρησιμοποιούμε μια ύαλο ωρολογίου ή κάποιο γυάλινο σκεύος πάνω στη ζυγαριά για να ζυγίσουμε το NaΟH. Το NaΟH έχει την τάση να προσκολλάται σε οτιδήποτε

Διαδικασία Παραγωγής Βιοντίζελ 2G (2/3) Πώς θα φτιάξετε methoxide Ανοίγουμε το σφραγισμένο δοχείο της μεθανόλης και ρίχνουμε μέσα προσεκτικά το NaOH. Ξανακλείνουμε καλά το δοχείο. Ανακινούμε απαλά το δοχείο ώστε να διαλυθεί το NaOH στη μεθανόλη. (Αυτό μπορεί να πάρει μερικά λεπτά. Το δοχείο θα θερμανθεί ελαφρά και θα δημιουργηθεί μικρή πίεση μέσα στο δοχείο.) Ανοίγουμε απαλά και προσεκτικό το πώμα του δοχείου ώστε να αεριστεί χωρίς να εισπνεύσουμε τους ατμούς. Αφήνουμε το δοχείο σε εξωτερικό χώρο. ΟΧΙ ΣΤΟΝ ΗΛΙΟ!!!!

Διαδικασία Παραγωγής Βιοντίζελ 2G (3/3) Θερμαίνουμε 1 λίτρο τηγανελαίου στους 55 oC. Εφόσον φτάσει στην επιθυμητή θερμοκρασία, ρίχνουμε το θερμό λάδι με το χωνί στο μεγάλο γυάλινο δοχείο με το βιδωτό πώμα. Παίρνουμε το δοχείο με το λάδι και το χωνί σε εξωτερικό χώρο. Προσεκτικά αλλά γρήγορα ρίχνουμε το methoxide στο λάδι χρησιμοποιώντας το ίδιο χωνί. Ξανακλείνουμε καλά το δοχείο. Αφού βεβαιωθούμε ότι το δοχείο είναι εντελώς σφραγισμένο, ανακινούμε το μείγμα δυνατά για 10 λεπτά περίπου. Τοποθετούμε το δοχείο σε μια καλά φωτισμένη περιοχή και παρακολουθούμε τη μαγεία της μετεστεροποίησης!!!

Επεξεργασία γλυκερίνης για παρασκευή σαπουνιού Για κάθε 1L γλυκερίνης που θα προκύψει σαν υποπροϊόν από την παρασκευή του βιοντίζελ απαιτούνται 40g καυστικής σόδας (ΝΑΟΗ) για τη μετατροπή της γλυκερίνης σε σαπούνι. Προαιρετικά: μπορείτε να προσθέσετε και αρωματική ουσία

Η ώρα του… σαπουνιού! Έχουμε μαζί μας τις: Ερίσα και Εύα! Θα παρασκευάσουν σαπούνι από τηγανέλαιο και ΝΑΟΗ…

Παρασκευή 1 λίτρου στερεού σαπουνιού από τα υποπροϊόντα της παρασκευής βιοντίζελ (1/2) 1) Βράζουμε τη γλυκερίνη στους 78-80°C για εξάτμιση της μεθανόλης που περιέχεται μέσα στο υποπροϊόν έτσι ώστε να μείνει μόνο η γλυκερίνη και να μπορέσουμε να την επεξεργαστούμε.  Αν δεν αφαιρέσουμε τη μεθανόλη, το σαπούνι που θα παραχθεί θα είναι επικίνδυνο για το δέρμα. 2) Φιλτράρουμε τη γλυκερίνη από τυχόν υπολείμματα που παρέμειναν από τη παραγωγή βιοντίζελ, με μία ψηλή σήτα (σουρωτήρι) κουζίνας.  3) Μετράμε 1L ζεστής γλυκερίνης και το κρατάμε ζεστό.

Παρασκευή 1 λίτρου στερεού σαπουνιού από τα υποπροϊόντα της παρασκευής βιοντίζελ (2/2) 4) Παίρνουμε 100mL νερού (και προαιρετικά αρωματική ουσία) και προσθέτουμε 40g NaOH. 5) Τοποθετούμε τη αναλογία (νερό + καυστικό νάτριο) σε ένα σκεύος ΙΝΟΧ και ρίχνουμε τη ζεστή γλυκερίνη. Ανακατεύουμε μέχρι να σιγουρευτούμε ότι τα δύο υγρά έχουν ενωθεί πλήρως και η αντίδραση έχει ολοκληρωθεί. 6) Ρίχνουμε το μίγμα μέσα σε ανακυκλώσιμα δοχεία (π.χ. πάτους μπουκαλιών νερού) και το αφήνουμε σε θερμοκρασία δωματίου να κρυώσει. 7) Μετά από 24 ώρες το αφαιρούμε από τα δοχεία και τα τοποθετούμε σε ξηρό κρύο περιβάλλον για 2 εβδομάδες έτσι ώστε η καυστική σόδα να έχει αντιδράσει πλήρως για να μην είναι «σκληρό» το σαπούνι για το δέρμα.

ΣΑΣ ΕΥΧΑΡΙΣΤΕΙ ΟΛΟΨΥΧΑ για το τηγανόλαδο που ΑΝΑΚΥΚΛΩΝΕΤΕ… Το σχολείο του ΚΟΣΜΟΥ... Είμαστε ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΙ αλλά ΔΗΜΙΟΥΡΓΟΥΜΕ ΜΑΖΙ!!! Γιατί ΜΠΟΡΟΥΜΕ από τα φαινομενικά άχρηστα πράγματα, να παράγουμε Αξία για τους Ανθρώπους και να Μειώσουμε το Ανθρώπινο Αποτύπωμά μας στον πλανήτη ΓΗ Το 4ο ΕΠΑ.Λ. Αθηνών ΣΑΣ ΕΥΧΑΡΙΣΤΕΙ ΟΛΟΨΥΧΑ για το τηγανόλαδο που ΑΝΑΚΥΚΛΩΝΕΤΕ…