II. 2) La synthèse du biodiesel

 

Objectif : 

Produire du biodiesel à partir d'huile de colza et d'éthanol.

 

Protocole expérimental :

     Pour la transformation, il ne faut pas avoir d'huile de colza en excès car il est impossible de séparer le colza du biodiesel.

     Nous sommes partis sur une base de 100mL d'huile de colza. Il faut donc trouver le volume minimum d'éthanol pour que le colza ne soit pas en excès :

HdC = Huile de Colza ( ou Trilinoléate de Glycéryle)

mHdC = ρ × V = 0,900 × 100mL = 90,0g
nHdC = m / M = 90,0g / 884g.mol-1 = 0,102mol

D'après l'équation chimique : 1mol HdC + 3mol éthanol  → 1mol glycérol + 3mol biodiesel

Donc :

néthanol = 3 × nHdC = 3 × 0.102mol = 0,306mol
méthanol = n × M = 0,306mol × 46,0g.mol-1 = 14,1g
Véthanol = m / ρ = 14,1g / 0.790 g.mL-1 = 17,8mL


     Nous avons pris 25 mL d’éthanol au lieu de 17,8mL pour pouvoir observer l’excès d’éthanol en fin d’expérience.

Matériel :

 

  • 2 ballons
  • chauffe ballon
  • colonne à reflux
  • réfrigérant
  • ampoule à décanter 250mL
  • éprouvette 100mL
  • éprouvette 25mL
  • densimètre (densité de 0,800 à 0,900)
  • entonnoir
  • Matériel de protection : blouse, lunettes et gants

Produits utilisés :

 

  • 100mL d'huile de colza (Trilinoléate de glycéyle)
  • 25mL d'éthanol
  • acide sulfurique à 96% : catalyseur pour faciliter et accélérer la réaction
  • Pierre ponce : pour Limiter l'ébullition lors de la transformation et maintenir le reflux constant

 

L'expérience :

 

 

     Verser 100mL d'huile de colza dans l'éprouvette de 100mL.

 

 

     Verser 25mL d'éthanol dans l'éprouvette de 25mL.

 

    A l'aide d'un entonnoir, verser le colza et l'éthanol dans un ballon. Puis ajouter quelques gouttes d'acide sulfurique et de la pierre ponce.

 

     Mettre le ballon sur le chauffe ballon et le visser à la colonne à reflux comme indiqué sur la photo.

     Chauffer pendant environ une heure, attendre ensuite que ça refroidisse puis verser le liquide dans un ampoule à décanter en laissant la pierre ponce dans le ballon.

     Laisser reposer le mélange au minimum deux jours.


 

     On obtient trois phases ( de haut en bas):
- éthanol en excès
- biodiesel supposé
- glycérol

    Extraire le glycérol.

 

     Verser le mélange d'éthanol et de biodiesel dans un second ballon.

    Puis mettre le ballon sur le chauffe ballon et le visser au réfrigérant.

     Dans le tableau on observe que la température d’ébullition de l'éthanol est de 78°C alors que celle du biodiesel est de plus de 200°C.

      Ainsi à l'aide d'un thermomètre on regarde la température des vapeurs au sommet du réfrigérant. Lorsqu'il indique 78°C l'éthanol s'évapore.

     Après évaporation de l'éthanol il n'y a plus de vapeurs donc le thermomètre redescend en température. A ce moment on sait qu'il n'y a plus que du biodiesel et l'éthanol est récupéré dans un erlenmeyer.

 

     Laisser refroidir le biodiesel et le verser dans une éprouvette de 100mL.

     Pour conclure notre expérience nous allons faire une identification du biodiesel par comparaison de densité.

     Il suffit d'introduire délicatement le densimètre dans le biodiesel supposé.

     On observe que le niveau du densimètre à la surface du biodiesel se stabilise à 0.870. Alors que la densité théorique est de 0.880, soit une différence de densité de 0.010.

     La densité de notre biodiesel est très proche de la densité théorique, la marge d'erreur est de 1%. Ce qui peut être justifié par différentes huiles de colza utilisées.


    Notre expérience est donc réussie. Nous avons obtenu du biodiesel à partir d'huile de colza et d’éthanol.


 

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