COMPLETAMOS A SÍNTESE

Este ano o ritmo non pode ser moi continuado pero polo menos podemos reunirnos de vez en cando e seguir o proceso.

O martes 9 de Abril conseguimos illar o noso primeiro biodiesel.

Tiñamos as dúas capas de biodiesel e glicerina no matraz e a cuestión era cómo podíamos separar o biodiesel, que estaba na parte superior debido á súa menor densidade.

Pois dado que a cantidade non era moi grande empregamos pipetas cos seus correspondentes aspiradores automáticos. Todo iso aderezado cun pouco de paciencia e alehop...directos ao funil de decantación

Levámolo a este utensilio porque a seguinte etapa implicaba lavar o biodiesel con auga para arrastrar os restos de sosa, de metanol...e así deixar limpo o noso combustible.

Incluso empregamos unha disolución de vinagre porque co seu pH ácido axudaríanos a neutralizar os restos de sosa da reacción.

O caso é que o biodiesel que sintetizamos axitando en quente tiña un aspecto moitísimo mellor que o que deixamos despois de que non reaccionara sen axitar e a temperatura ambiente. E isto volveuse a poñer de manifesto na fase de lavado porque neste último, ao mesturalo con auga, formouse unha emulsión moi fea, chea de xabón (síntoma de que había auga no medio de reacción) que fixo moi complicado distinguir as dúas fases para separalas...

Porén, o biodiesel "bo" separaouse moi ben e non formou emulsión algunha...

Despois de 2 ou 3 lavados voltamos a extraer o biodiesel do funil mediante unha pipeta e deixámolo nun vaso de precipitados.

Finalmente secámolo no microondas controlando coa sonda de temperatura que esta subira de 100ºC pero non de 130 ou 140ºC para conseguir que se evaporasen os restos de auga pero sen chegar ao flash point do biodiesel.

Cos poucos días que temos para volver a quedar xuntos, o único que nos quedaría sería caracterizar este biodiesel medindo algún parámetro característico como a densidade ou a viscosidade. 

En breve publicaremos os resultados acadados.

 

SEGUIMOS A ANDAINA DO BIODIESEL

Por fin puxemos as primeiras probas de síntese...

Traballamos con 4 mostras de 200mL de aceite usado seco e limpo para ver a influencia da temperatura e da axitación.

Aquí vemos a Gabriel e Eneas iniciando o proceso despois de meter o aceite no matraz Erlemeyer e introducirlle uns 50 mL de metanol con sosa, que previamente deixamos que se mesturasen ben durante media hora para conseguir que se formara algo de metóxido sódico.

Das 4 probas, a que se fixo a temperatura ambiente sen mesturar, quentando sen e a temperatura ambiente mesturando...non amosaron presencia algunha de produtos. ¿Como o soubemos? Pois poruqe esta reacción non só produce biodiesel senón glicerina...que é un indicativo clarísimo de reacciópn positiva porque é negra e detéctase perfectamente. 

Mirade senón a proba que se fixo quentando a uns 50 graos centígrados e axitando magnéticamente de xeito vigoroso.

Queda claro que a proba a maior escala farémola quentando a uns 50ºC e axitando ben.

A xustificación está clara: esta reacción é algo especial porque implica facer que interactúen substancias que non son moi miscibles entre sí (metanol e aceite). Para conseguir que haxa o maior contacto entre as moléculas reaccionantes é preciso axitar moi ben para que se mesturen as fases...se por riba quentamos, contribuímos a un maior movemento molecular e así favorecemos as posibilidades de que as moléculas de metanol se aproximen ás do triglicérido do aceite e ataquen os seus grupos éster liberando a glicerina e formando ésteres metílicos cos ácidos graxos correspondentes. A estes ésteres metílicos é o que chamamos BIODIESEL.

Xa nos queda menos para completar o proceso

VISITA AO CITEEC E AO CIFP SOMESO

O luns 19 de Febreiro, o alumnado de 3ºESO e do club de ciencias, na compaña dos profes Miguel Poncela e Fabio González, gozou dunha dobre visita na cidade da Coruña.

Dunha banda, guiadas polos investigadores Gonzalo García-Alén, Luís Pena e Luís Cea, percorreron as instalacións do CITEEC (Centro de Invnovación Tecnolóxica en Edificación e Enxeñería Civil) da UDC, onde puideron comprobar  como se está a modelar con tecnoloxía punta as inundacións e enchentes nos cursos fluviais e vilas galegas. Tamén lles amosaron modelos a escala para calibrar o comportamento de presas e outras infraestruturas hidráulicas. Tamén aproveitaron a visita para coñecer a Escola Técnica Superior de enxeñeiros de Camiños, Canles e Portos, da propia UDC, onde xogaron con estruturas de diferentes tipoloxías.

Doutra banda, o profesor do departamento de Edificación do CIFP Someso, Juan Bello, amosoulles a súa popular "vieira", un edificio senlleiro proxectado seguindo os principios de bioconstrución. Tamén puideron percorrer a súa mostra de fornos e cociñas solares, emprazándoos a un futuro obradoiro para aprender máis sobre deste método de cociña sustentable e respectuosa co medio ambiente.

POR AQUÍ CHE ANDAMOS DE NOVO...

Me imaxino que xa pensariades que desaparecéramos da faz da Terra. Pero non; nada máis lonxe da realidade. Seguimos dándolle de vez en cando ao biodiesel pero este ano o tempo para publicar no blog o traballo brila pola súa ausencia...

Pero de hoxe non pasa.

Contarvos que este curso 2023-24 temos un grupiño moi interesado nisto da ciencia porque si...porque somos de ver as cousas doutro xeito...¿non si rapaces?

A maioría son de 4ºESO pero tamén se nos uniron tres de 3ºESO.

Xa sabedes que son moi ben recibidos todos aqueles que teñan como motivación a curiosidade por preguntar e intentar ir un pouco máis alá do esperado...

Este ano quero seguir traballando o tema do biodiesel con eles porque nunca o viron e creo que dá pé a facer moitas cousas diferentes no laboratorio. Coller destrezas neste ámbito ven moi ben na súa formación científica.

Ademáis espero que busquemos algúns días para levar a cabo un traballo de campo arredor do IES para medir a calidade de auga da zona.

Estamos a reunirnos os martes: Levamos xa uns 5 ou 6 ao longo deste curso.

¿Onde nos atopamos no proceso? pois xa filtramos o aceite, o secamos e lle medimos a acidez.

Mañá imos determinarlle a densidade antes de facer a reacción de transesterificación.

FIN DE FESTA

Como colofón a un ano no que deixamos atrás a pandemia e puidemos levar a cabo xa con liberdade moitas actividades, decidimos organizar unha exposición na que a rapazada do colexio vira parte do que fixemos no club de ciencias.

Os departamentos de Matemáticas, Tecnoloxía, Física e Química, Bioloxía e Inglés dedicámoslle a mañá do martes 20 de Xuño a montar os estands correspondentes. 

había que darlle un toque máis profesional ao asunto e María, a de Bioloxía, tróuxonos un cartel apropiado para a ocasión ;-)

Nas ultimas horas da mañá foron desfilando por eles todos os cursos da ESO.

Os primeiros en recibilos foron o grupo de 1ºESO que preparou con Laura, a profe de Inglés, unha sesión supercompleta de papiroflexia. Para os profanos coma min na materia, segue sendo impresionante como a partir dunha folla de papel poden saír tantas cousas...

Para poñer a proba os coñecementos de ciencias que tiñan os que ían pasando por alí, un grupiño de 2ºESO alentados por María, a súa profesora de física e química este ano, confeccionaron un trivial moi chulo.

Entre medias, o grupo de 6 alumnos de 4ºESO que estivo durante meses quedándose pola tarde os martes, explicaron por parellas o seu traballo sobre a síntese de biodiesel.

Fixérono moi ben e conseguiron deixar claro que son 3 as etapas fundamentais do proceso: 

1-Obter un aceite de partida o más limpo e seco posible

2-Facer a reacción de transesterificación nas condicións óptimas de rendemento: exceso de metanol, axitando moi ben magneticamente e quentando un pouco

3-Levar a cabo determinadas operacións para purificar o biodiesel obtido.

 

Na aula de música esperábannos Yerai, Rebeca, Adriana e José para darnos a oportunidade de presenciar a exposición do traballo que case lle da o primeiro premio en SGAPEIO. Retáronnos a distinguir nun debuxo, nun poema e nunha canción se o autor era un humano ou era produto de intelixencia artificial. As respostas da xente que incluíron no seu traballo deron pé a un estudio estatístico que levou a varias conclusións moi interesantes. Un traballo de investigación excelente que, sen dúbida mereceu chegar tan lonxe e no que o profesor Fabio tivo moito que ver, alentando e avivando a ilusión que amosaron estes alumnos e alumnas de 1ºESO.

Para retomar o traballo típico de laboratorio saímos da exposición e metémonos de cheo entre vexetais, disolventes, extraccións...porque un grupiño de 2ºESO fixeron unha cromatografía en papel para amosarnos como se separan algúns pigmentos típicos presentes nalgúns vexetais, neste caso as espinacas.

E xa para rematar o percorrido nada mellor que algo directo ao corazón...Alí tiñamos ao grupo de 1ºC  de ciencias prestos a explicarnos todo o que quixeramos saber sobre este prezado órgano sen debuxos nin esquemas...mellor tocando e vendo, que é como mellor se aprende (os aprehensivos quedaban eximidos de parar neste estand, ja ja..)

Non podía faltar neste percorrido científico a achega do departamento de Tecnoloxía, con Barcia e Raquel á cabeza: interesantes deseños de maquinaria e a robótica que tanto gusta entre o alumnado.

 

Se a toda esta variedade de actividades lle engadimos o roteiro matemático deseñado por Fabio e Andrés, que o alumnado puido facer polas instalacións do centro, a verdade é que conformamos unha mañá moi completa, polo menos diferente. Un bonito broche para un curso 2022-23 no que deixamos atrás o mal rollo da pandemia e miramos xa cara adiante con optimismo.

Desde o club de ciencias do IES Mugardos, grazas e parabéns a paladas, especialmente a todos/as aqueles que puxeron o seu grao de area para que isto saíra adiante un ano máis; para todos os que pensaron que pensar non era memorizar, senón ver, tocar, errar, rectificar, comprobar...e se deixaron levar nos ombreiros da ciencia.

CAPÍTULO 6: O MOMENTO IMPORTANTE

Efectivamente, levábamos esperando este momento meses. A ver se dunha vez por todas sintetizamos biodiesel ou non.

O martes 23 puxémonos mans á obra.

A cousa non era inmediata por que a síntese de biodiesel implica 2 etapas complementarias.

Na primeira temos que preparar ben un dos reactivos, que é o chamado metóxido sódico. Este composto resulta da mestura de hidróxido sódico e metanol e non é moi doado levalo a cabo.

Hai varios motivos que fan deste un paso clave. O hidróxido sódico non é moi soluble en metanol por iso hai que axitar moi ben o medio de reacción. Por iso axudámonos do axitador magnético. Por outra banda a reacción:

MeOH + NaOH para xerar MeONa 

non é case apreciable. É complicado arrancarlle un dos hidróxenos ao metanol, incluso para unha base forte como o hidróxido sódico. Pero o caso é que só precisamos arrancarlle unha cantidade ínfima, o suficiente para que inicie o proceso de transesterificación, porque logo xa continúa este por si so. Por iso digamos que o metóxido actúa como una especie de catalizador.

As cantidades preparadas desta volta foron moi pequenas polo que case non notamos que a mestura aumente a súa temperatura, pero realmente é un proceso exotérmico co que hai que ter coidado se levamos a cabo probas a gran escala.

A acidez medida aos aceites fixou a cantidade de sosa a empregar. En canto ao metanol todos empregaron un exceso 1:5 molar respecto ao aceite excepto Cloe que empregou dobre de exceso. 

Para comprobar o efecto de diferentes parámetros (Temperatura, axitación, exceso de metanol...) ideamos diferentes condicións de reacción que resumimos nesta táboa:

  

Así vendo os resultados de Cloe e Sandra veríamos se usar maior exceso de metanol se traduce en mellores rendementos. Vendo os de Helena e Pedro analizaríamos se a reacción sen axitar vai mellor quentando que a temperatura ambiente. Entre os de Roi e Oscar compararíamos o mesmo que entre Helena e Pedro (a influencia da temperatura pero axitando magneticamente o medio).

Pois alá imos...

O primeiro era pesar o hidróxido sódico nos matraces erlenmeyer perfectamente secos que tiñamos preparados e mesturalo co metanol de alta pureza para que e empezase a formar o metóxido sódico. Ao principio o aspecto a dunha lixeira turbidez branquecina pero ao cabo de 20 minutos axitando adquire certa transperencia. Nese momento temos o reactivo preparado.

Chegou o momento de engadir o metóxido sobre o aceite de partida de cada un.

Da comezo a reacción, que deixamos que transcorra durante máis dunha hora.

No caso de Helena e Oscar había que controlar a temperatura para ver que o medio de reacción estaba a 50ºC polo menos. Para iso preparamos a sonda de temperatura da consola VTT. Pero a de Oscar, que estaba quentándose directamente sobre a placa, fóisenos un pouco das mans e acadou temperaturas próximas aos 90 graos.

A sorte estaba botada, empezaba a reacción...

Ao día seguinte, a tan ansiada cor negra (sinal de que se formou glicerina e que polo tanto houbo reacción ) só apareceu nas probas de Oscar e Roi.

As probas que parece que finalizaron con éxito foron as de Oscar e Roi, por iso decidimos pasalas a un funil de decantación para que se apreciase perfectamente o depósito de glicerina negra no fondo e o biodiesel enriba.

A semana que ven tocará illar o produto e purificalo para medirlle polo menos a densidade e ver o aspecto que ten este biocombustible. Mentras xa podemos ir pensando por qué as probas de Oscar e Roi foron as máis exitosas...vedes algo que vos chame a atención a este respecto na táboa de condicións de reacción?...

Discutirémolo a semana que ven ;-)