Projet d analyse Biodiésel Physicochimie (2 e partie) RÉSUMÉ Huiles => Expression de la concentration en %(p/p) d AGL = g AGL / 100 g huile Biodiésel => Expression de la concentration en IA (Indice d acide) = (mgkoh/g biodiésel) (A1) Titrages colorimétriques Titrant (KOH dans l eau) - Huile vierge et biodiésel ( 0,0100 mol/l) => Burette de 10 ml - Huile usée ( 0,0500 mol/l) => Burette de 25 ml Échantillon : - Solvant : 30 ml d alcool isopropylique - Masse 3g (A2) Titrages potentiométriques Titrant (KOH dans l alcool isopropylique) - [KOH] 0,1000 M Échantillon : - Solvant : 50 ml d éthanol Huile vierge [AGL]< 5% et biodiésel - Masse 5 g Huile usée [AGL] > 5% - Masse 1 g 1
Détermination de la teneur en Acides Gras Libres (Huiles) et de l indice d acide (biodiesel) Trois (3) échantillons à analyser : - Votre huile végétale vierge - Une huile de cuisson usée - Votre biodiesel Expressions des résultats : Huiles (vierge et usée) Biodiesel [Acide Gras Libres] Colorimétrique et potentiométrique = %(p/p) IA (Indice d Acide) = mg KOH g NB. Le résultat doit être inférieur à 0,5%(p/p) afin de procéder à un catalyse basique pour la transestérification. NB. Le résultat doit être inférieur à pour être conforme aux normes ASTM. 0,5mg KOH g 2
Titrage colorimétrique (Huile et biodiésel) - Exemples de calculs Échantillon (Huiles usées) Dosage de la [AGL] [KOH] 0,0500M dans l eau CKOH VKOH M Acideoléique g d ' acide oléique [ AGL] = 0,1 = = %( p / p) mhuile 100 g d ' huile 0,0500M 10,10mL 282,52 g / mole 4, 74 g d ' acide oléique [ AGL] = 0,1 = = 4,74%( p / p) 3,012g 100 g d ' huile Biodiésel Dosage de l indice d acide (IA) [KOH] 0,0100 M dans l eau IA en mg KOH (Acide Number(AN) = Indice d acide) g 0, 0100mole 56,11g 3,00mL mkoh CKOH VKOH M KOH 0,56mg KOH Indice d ' acide = = = L mole = m m 3,000 g g biodiesel biodiesel [AGL] %(p/p) Volume approximatif titrant (ml) 1 2,00 5 10,00 10 20,00 15 30,00 IA mg KOH g Volume approximatif titrant (ml) 0,20 1,00 0,50 3,00 0,75 4,00 1,00 5,00 N.B. Le biodiésel doit avoir un IA 0,5 mgkoh/g 3
Titrage colorimétrique (Dosage des acides gras libres ou indice d acide) 0 10 20 30 [KOH] =0,0500M ou 0,0100M V KOH = ml Conditionner et remplir une burette avec la solution titrante de [KOH] Burette de 10 ml : [KOH] 0,0100 M (Huile vierge et biodiésel) Burette de 25 ml : [KOH] 0,0500 M (Huile usée) 40 50 Dans un erlenmeyer de 125 ml, ajouter environ précisément 3 grammes d huile, 30 ml d alcool isopropylique et l indicateur. Ajouter la solution de KOH dans l erlenmeyer en agitant celle-ci (Barreau magnétique ou agitation manuelle). Continuer l ajout jusqu à la coloration appropriée qui persiste pendant 30 secondes. Prendre en note le volume. - 3 g d'huile - 30 ml d'alcool isopropylique - Indicateur N.B. Après le premier essai, garder l erlenmeyer de coloration appropriée près de la station de titrage afin obtenir la même teinte pour tous les essais. Indicateur Quantité à ajouter Couleur avant virage Couleur après virage Curcuma* Un comptegoutte au complet Jaune Rouge sang N.B. Il est possible de remplacer l alcool isopropylique par de l éthanol. 4
Titrage potentiométrique avec solvotrode et titrateur automatique 0 10 20 30 40 50 [KOH]=0,1000M dans isopropanol V KOH = ml - Échantillon huiles usée (1 g) biodiesel et vierge(5g) - 50 ml d'éthanol - Solvotrode (ph) Échantillons Exemple de calcul : [KOH] 0,1000 M RS1 : AGL en %(p/p) mole AGL = mole NaOH CKOH VKOH M Acideoléique g d ' acide oléique [ AGL] = 0,1 = = %( p / p) mhuile 100 g d ' huile mg KOH RS2 : IA en g mkoh CKOH VKOH M KOH mg KOH Indice d ' acide = = = m m g biodiesel (Acide Number = Indice d acide) biodiesel Titrage -Biodiesel (Méthode Biodiesel à modifier) Changement 798- User Meth / Charger méthode / Biodiesel 848 Méthode / charger méthode / Biodiesel Vérifier que l appareil est en mode DET ph et que la méthode BIODIESEL est active. Affichage DET ph en haut à gauche Affichage Biodiesel en haut à droite DEF (798) ou Paramètres/Calculs (848 plus) RS1/R1 (Programmer la formule) AGL %(p/p) RS2/R2 (Programmer la formule) IA (mg/g) Rapport / COM1/ compl Vérification 798 SMPL DATA Unité de p. d essai (g) PARAM Évaluation / Reconnaissance EP (dernier) Condition d arrêt / volume d arrêt (5 ml) Présélection/ Demande p. d essai (val) Vérification 848 plus Paramètres Conditions de départ / Demande de prise d essai (On) Condition d arrêt (5mL) Évaluation/reconnaissance EP (dernier) Rapports (résultats On et Courbe On) 5
Détermination de la [AGL] (Huiles) Acide Gras Libre]= %(p/p) 0 10 20 30 40 50 [KOH]=0,100M dans isopropanol V KOH = 0,6285 ml Réaction chimique impliquée CKOH VKOH M Acideoléique g d ' acide oléique [ AGL] = 0,1 = = %( p / p) mhuile 100 g d ' huile - 5,012g biodiesel - 50 ml d'éthanol - Solvotrode (ph) b) Faire un exemple de calcul avec des chiffres fictifs 0,100M 0, 6285mL 282,52 g / mole 0,35 g d ' acide oléique [ AGL] = 0,1 = = 0,35%( p / p) 5, 012g 100 g d ' huile c) Programmation de l expression du résultat RS1 Définition des variables et constantes (Définition + valeur numérique de l exemple en haut) Variables ou Définition constantes Valeur numérique EP1 Volume KOH 0,6285 ml C00 Quantité d échantillon = m huile 5,012 g C01 [KOH] 0,100 M (Attention : voir [ ] sur bouteille) C02 M Acideoléique 282,52g/mole C03 Transformation en %(p/p) 0,1 C04 Programmation de la formule RS1/R1 : 798 848 plus RS1 : C01 EP1 C02/C00 C03 R1 : 0,1*EP1*282,52/C00*0,1 6
Détermination de l indice d acide (biodiesel) IA=Indice d acide= mgkoh g 0 10 Réaction chimique impliquée 20 30 40 50 mkoh CKOH VKOH M KOH mgkoh IA = Indice d ' acide = = = mbiodiesel mbiodiesel g b) Faire un exemple de calcul avec des chiffres fictifs c) Programmation de l expression du résultat RS2 Définition des variables et constantes (Définition + valeur numérique de l exemple en haut) Variables ou Définition constantes EP1 Valeur numérique C00 Quantité d échantillon C01 C02 C03 C04 Programmation de la formule RS2 : RS2 : 7
Projet biodiésel Partie B : Réduction des Acides Gras Libres par une réaction d estérification de Fischer Objectifs : - Effectuer une réaction d estérification de Fischer des Acides Gras Libres (AGL) par catalyse acide afin de réduire la [AGL] en deçà de 0,5%(p/p) - Déterminer la [AGL] après 60 minutes de réaction. Manipulations : Calculer les quantités de réactifs nécessaire à la réaction selon vos analyses et les conditions réactionnelles suivantes : Huile usée Volume d huile usée à utiliser : 100 ml Nom du restaurant : [AGL]= (La moyenne de vos déterminations) Conditions réactionnelles : Ratio molaire méthanol : AGL * % massique H 2SO 4 : AGL * *VOIR FEUILLE D ASSIGNATION (Annexe A) Méthanol M méthanol= 32,04 g/mole ρ méthanol= 0,79 g/ml AGL = Acide oléique M acide oléique = 282,52g/mole ρ = 0,898 g/ml acideoléique Acide sulfurique (H2SO4) M 98,09 g H2SO = 4 mole ρ = 1,84 g/ml acidesulfurique Pureté : 96,5%(p/p) Volume d huile : 100 ml = 92 g avec une masse volumique de 0,92g/mL pour l huile. [AGL] : %(p/p) Masse AGL : g Volume méthanol : ml Volume acide sulfurique : ml= µl Pistes de réflexion. Calculs des volumes de réactifs requis. (Méthanol et acide sulfurique) - Masse d acide oléique (AGL) dans 100 ml d huile - Nombre de moles d acide oléique - Nombre de moles de méthanol requis, transformation en ml - Masse de H 2SO 4 requise, transformation en ml ou µl 8
Détails des calculs : Calcul du nombre de mole d acide oléique (AGL) Calcul du volume de méthanol pour obtenir un ratio molaire méthanol :AGL de 40 :1 Calcul du volume d acide sulfurique concentré pour obtenir un %(p/p) en H 2SO 4 versus AGL de 10% 9
Manipulations : 1. Effectuer un montage à reflux avec un ballon à fond plat de 250 ml et un condenseur sous la hotte. 2. Ajouter le méthanol et l acide sulfurique dans votre ballon avec un barreau magnétique. Agiter pendant une minute. 3. Ajouter l huile de cuisson usée et chauffer à reflux pendant une heure. 4. Laisser refroidir 5 minutes. 5. Transférer 50 ml du mélange réactionnel dans un tube Falcon identifié (Initiales équipe). 6. Centrifuger 4 minutes à 3500 RPM 7. Effectuer un dosage colorimétrique et un dosage potentiométrique de la [AGL] avec la phase qui a le volume le plus important. Phase avec le volume le plus important : Mélange huile et biodiésel. Phase polaire avec le volume le moins important : Mélange de méthanol, acide sulfurique et glycérol. Tableau des résultats : [AGL] %(p/p) colorimétrique [AGL] %(p/p) potentiométrique Temps de réaction : 60 minutes 10
ANNEXE A : Feuille d assignation des conditions réactionnelles Équipes Ratio molaire (Alcool : AGL) % (p/p) (Acide sulfurique : AGL) A 40 :1 10,0 B 40 :1 5,0 C 40 :1 3,0 D 40 :1 1,5 E 25 :1 10,0 F 25 :1 5,0 G 25 :1 3,0 H 15 :1 10,0 I 15 :1 5,0 11