바이오디젤 제작 메뉴얼
바이오디젤의 기본원리
-폐식용유의 분자구조를 디젤의 분자구조와 최대한 흡사하게 화학반응을 시켜주는 것.
-준비물: 교반기(화학반응을 위한), 전동프로펠러 혹은 에어펌프(화학물질을 섞어주기 위한), 히터(돼지조리히터), 약품(메틸알코올(메탄올), 수산화나트륨/가성소다)
바이오디젤 만드는 순서
아래 매뉴얼에 나오는 모든 수치는 꼭 지켜주어야 한다.
1. 화학반응 (폐식용유 60도, 메탄올 20%/폐식용유 양, 수산화6g/ 폐식용유 1L)
“폐식용유를 디젤과 최대한 흡사한 분자구조를 만들기 위하여 화학반응을 시키는 작업”
1. 폐식용유를 60C 로 가열시킨다. (60도가 화학반응에 필요한 온도)
*가열시키는 동안 메탄올과 수산화나트륨을 용해시킨다. (2번 참조)
2. 메탄올과 수산화나트륨/가성소다 용해시키기
▶ 메탄올과 수산화나트륨을 별도 용기에 넣고 용해시켜준다. 이 때 투입되는 화학약품의 양을 잘 지켜주어야 한다.
화학약품의 양 (메탄올의 양) -- 20%/폐식용유 전체 양
(수산화나트륨/가산화수소의 양) -- 6g/폐유 1L
폐식용유의 상태에 따라서 더욱 수월하고 확실한 화학반응을 위해 투입량을 조절하기도 한다.
-최상급 폐식용유-생협폐식용유/학교 급식실 폐식용유 등 1번만 사용한 것(수산화나트륨 5g~5.5g)
-중급 폐식용유-일반적으로 발생하는 폐식용유
-최하급 폐식용유-통닭집 폐식용유 등 수차례 사용 후 버린 것(수산화나트륨 7g~7.5g)
·(사진)폐식용유와 메탄올을 섞은 후 가열하였다.
▶ 용해 된 메탄올을 폐식용유가 담긴 교반 용기에 넣는다.
(메탄올과 폐식용유의 층이 생긴다)
본래는 위의 순서가 정상이지만, 화재/화상 예방을 위하여 가열 전에 먼저 메탄올을 폐식용유에 투입하기도 한다.
3. 교반 (전동회전날 / 에어펌프)
“교반 용기 안에서 따로 분리되어 있는 폐식용유와 메탄올을 섞어서 화학반응을 유도하기 위한 작업”
▶ 전동회전날 혹은 에어펌프 같은 교반 도구를 사용하여 교반 용기 속에서 폐식용유와 메탄올을 섞어준다. 이 때 필요한 교반 시간은 교반 도구에 따라 다르다.
(폐식용유의 온도는 60도로 유지되어야 한다)
전동회전날 - 20분
에어펌프 - 1시간
보통 폐식용유 수분 함량 차이에 의해 교반에 필요한 시간은 조금씩 조정될 수 있다.
-침전: 교반을 시킨 후 식용유가 검게 변한 후 부터는 약 30분간 침전을 시킨다.
(침전 시에도 가열을 해 주면 글리세린이 더 빨리 가라앉는다.
(사진)교반작업 중에 서서히 글리세린이 바닥으로 침전되는 모습이다.
▶ 글리세린 배출: 침전시작 30분 후 부터 글리세린이 분리되어 침전할 때 마다 바로바로 빼내 주는 것이 좋다. 그렇지 않으면 교반기 속에서 굳어버려 자칫하면 실패로 이어질 수 있다. 특히 겨울철에는 더 빨리 굳으므로 교반 용기 옆에서 계속 지켜보는 것이 중요하다.
2. 세척
“폐식용유와 메탄올의 화학반응으로 인해 발생한 글리세린을 제거하기 위한 작업이다.”
(사진1) 주전자의 물을 부은 후 나무젓가락을 사용하여 저어주고 있다.
(사진2) 3차례 정도의 세척 작업 후 미세하지만 가장 윗부분에 노랗게 바이오디젤이 생성되었고, 순서대로 폐식용유, 물과 글리세린 층이 생성되었다.
▶ 호스를 사용하여 교반 용기에 물을 투입시킨다. (주로 수돗물 사용)
물이 투입됨과 동시에 마찬가지로 60도로 가열을 하며, 전동회전날 / 에어펌프를 사용하여 도구의 해당시간만큼 교반시켜준다.
(다만 교반작업이 너무 과하면 물과 기름이 엉겨 붙어버리는 ‘에멀젼 현상’ 이 발생할 수 있으므로 상태를 봐 가면서 작업해야 한다.)
▶ 또 다시 약 30분간 침전시킨다.
(이 과정까지 하면 위에서부터 바이오디젤 / 폐식용유 / 물과 글리세린 층이 생긴다.)
▶ 물과 섞인 글리세린을 배출한다.
*위의 작업을 최소 4번 이상 반복해야 한다. 세척 역시 많이 오래 할수록 더욱 순도 높은 바이오디젤을 얻을 수 있다.
3. 수분제거
▶ 80도로 20분간 1회 가열하여 남은 수분들을 증발 시킨다.
SLOW
바이오디젤은 ‘천천히’ 만들어야 하는 것이다. 바이오디젤을 만드는 것에 시간을 많이 주면 줄 수록 고순도의 바이오디젤이 나온다. 그러므로 어떻게 하면 하루만에 만들 수 있을까 생각하지 말고, 느릿느릿 고순도의 바이오디젤을 만드는 것을 생각 해 보자!
(보통 모든 작업공정에 충분히 시간을 주어가면서 바이오디젤을 제작하면 4일 정도 소요된다고 한다.)
**순도 측정 방법*
“완성된 글리세린이 바로 차에 투입해도 될 만큼의 순도로 만들어졌는지 확인을 해야 한다.”
▶추출 된 글리세린의 양을 반드시 측정하라,
평균적으로는 12% 이상이 나와야 한다. (글리세린12L / 폐식용유100L)
좋은 폐식용유는 11%
(실사용을 해야 하기 때문에 무슨 실수가 없었는지
반드시 본인이 체크하고 알아야 한다. 눈대중X)
▶메탄올 180ml + 만든 바이오디젤 20ml 섞음
노란 방울같은 것이 몽글몽글 생길 시는 순도 94% 충족한 것임
만약 몽글몽글 생기는 것이 아니라 층이 생긴다면 그 것은 차에 주입하면 안되는 것
**남은 글리세린 처리방법**
추출 된 글리세린을 그릇에 옮겨담고 약한 불에서 40분동안 가열하며 젓는다.
에센스 오일(인터넷 구매가능)을 글리세린 양의 5%를 섞고 일주일 숙성시킨다.
이 과정을 거치면 퐁퐁이 된다.
**발생할 수 있는 실수**
1.에멀젼 현상
-물과 기름이 엉겨붙는 것. 세척 시 너무 세게 빨리 저어주면 발생할 수 있다.
(이 현상 발생 시 분리에는 문제가 없지만 좀 더 오래 걸린다.)
2. 비누층
-교반용기 바닥에 비누층이 형성되는 현상인데 이유는 수산화나트륨 / 가성소다가 너무 많이 들어갔기 때문일 수 있다. 이러한 현상 발생 시 일일이 긁어 내주어야 한다.
3. 겨울철 동결현상
겨울철에는 글리세린이 금방 굳어버린다. 이러한 현상을 방지하기 위해 글리세린이 침전 되자마자 바로 빼주어야 한다.
**바이오디젤의 장단점**
장점
*윤활성 굉장히 좋음
*세정력이 굉장히 좋음(엔진때가 씻겨나감)
*친환경적이다
단점
*연료필터가 막힌다. (연식 오래된 차량의 경우 기름 떼가 많은데, 바이오디젤의 세정력으로 인해 씻겨나가서 연료필터에 걸려 막히게 된다. 이때 고장이 한번 나는데 연료필터를 교체 해주어야 한다. 보통 차가 멈춰버리기 1주일 정도 전에 쿨럭쿨럭 거리며 신호가 온다. 이 때 연료필터만 교체해주면 된다.)
*겨울철 유동점이 낮다(빨리 얼어가면서 점도가 증가하는데 이렇게 될시 연료로 사용이 어렵다)-- 등유랑 섞어서 쓰면 문제 해결(경유와 등유의 분자구조가 거의 흡사하여 바이오디젤을 난로,보일러,경운기,트랙터 등에 사용가능)
**Q&A**
Q: 100L 의 폐식용유에서 얼마만큼의 바이오디젤이 나오는가?
-최고급 폐식용유(생협 폐식용유 등 한번만 사용된 맑은 식용유): 99.5%
-중급:97%
-최하급(통닭집 폐식용유 등 수차례 재사용): 85~90%
Q: 경제성
-1L 당 800~950원
Q: 이렇게 경제성이 좋은데 왜 활성화가 안되었는지
-불법이다. 합법적으로 할 수 있는 방법은?
1.공장 소유
2.자가정비시설 보유
*이외의 방법은 모두 불법
Q: 불순물이 섞여 있을텐데 한번 걸러주면 더 좋지 않은 것인가?
-물론 좋다. 하지만 세척 과정에서 왠만한 불순물들은 물과 글리세린과 함께 밑으로 침전되기 때문에 괜찮다.
참고
*NaOH-수산화나트륨(수산화칼륨보다 좀더 독성)
KOH-수산화칼륨
*증류 원리를 이용하여 사용한 메탄올을 다시 회수하면 원가절감 가능
바이오디젤 만들기 준비물
(소량)
준비물 |
수량 |
비고 |
500ml 비커 |
1 |
교반용1개
가성소다 용해용1개 |
온도계 |
1 |
|
교반용 막대기
(유리막대/나무젓가락) |
1 |
페리카나 나무젓가락 |
알코올램프 셋트 |
1 |
|
폐식용유 |
400ml |
|
메탄올 |
200ml |
화학반응시 필요량
80ml (폐식용유양의 20%) |
수산화나트륨 결정 |
2.4g (6g / 폐식용유1L)
/ 12g |
(순도 98%, 공업용) |
작성일자 : 2012 / 12 / 10 (월)
작성자 : 대안에너지기술연구소 강동하 연구원
정보출처 : 안병일 진보신당 충남도당 녹색위원장
영상제작 : Plan Bee Production