Το βιοντίζελ είναι ένα από (και το προτιμώμενο) προϊόντα της αντίδρασης μεταξύ ενός ελαίου και μιας αλκοόλης. Τα φυτικά έλαια και τα ζωικά λίπη αποτελούνται από τριγλυκερίδια ή μόρια με ραχοκοκαλιά 3 άνθρακα (tri-) που μπορεί να γραφεί χημικά ως CH2OCOR1-CHOCOR2-CH2OCOR3. Στην ιδανική περίπτωση, το λάδι (παρθένο φυτικό έλαιο, απόβλητα φυτικά έλαια, έλαιο φυκιών ή ζωικό λίπος) αντιδρά με 3 μόρια αλκοόλης για να σχηματίσει ένα μόριο γλυκερίνης, χημικά CH2OH-CHOH-CH2OH και 3 μόρια βιοντίζελ (λιπαροί εστέρες) CH3OCOR1, CH3OCOR2, και CH3OCOR3, όπου τα R1, R2 και R3 είναι μία από πολλές αλυσίδες υδρογονάνθρακα, που αναφέρονται σε λιπαρές ακυλ ομάδες.
Ορισμένα φυτικά έλαια, και ιδιαίτερα τα απόβλητα φυτικά έλαια, αποτελούνται όχι μόνο από τριγλυκερίδια (μια ραχοκοκαλιά 3 άνθρακα με μια ομάδα R1, R2 και R3), αλλά μπορεί επίσης να αποτελούνται από διγλυκερίδια (μια ραχοκοκαλιά 3 άνθρακα με R1 και R2 ομάδα), μονογλυκερίδια (μια ραχοκοκαλιά 3 άνθρακα με μόνο μια ομάδα R1) και/ή ελεύθερα λιπαρά οξέα (χημικά RCOOH). Τα ελεύθερα λιπαρά οξέα είναι γενικά προϊόντα αποικοδόμησης του φυτικού ελαίου, με τα ελεύθερα λιπαρά οξέα να διασπώνται από τα τριγλυκερίδια (εξ ου και η ονομασία “ελεύθερο”). Με άλλα λόγια, ένα μόριο τριγλυκεριδίου υπό παρατεταμένη έκθεση σε θερμότητα θα γίνει ένα διγλυκερίδιο και ένα ελεύθερο λιπαρό οξύ, ή ένα μονογλυκερίδιο και δύο ελεύθερα λιπαρά οξέα, ή ενδεχομένως τρία ελεύθερα λιπαρά οξέα.
Έχει παρατηρηθεί ότι φυτικά έλαια με 1-2 τοις εκατό ελεύθερα λιπαρά οξέα προκαλούν δυσκολίες στην παραγωγή και/ή τον διαχωρισμό του βιοντίζελ. Αν και ορισμένα συστήματα αντίδρασης βιοντίζελ έχουν σχεδιαστεί για να μετατρέπουν ελεύθερα λιπαρά οξέα σε βιοντίζελ χρησιμοποιώντας μια αντίδραση εστεροποίησης που καταλύεται από οξύ, τα πιο κοινά συστήματα βιοντίζελ δεν έχουν αυτή την ικανότητα. Τις περισσότερες φορές, ένα σύστημα βιοντίζελ homebrew ή εμπορικό σύστημα πρώτης γενιάς που έχει σχεδιαστεί για να χειρίζεται παρθένα φυτικά έλαια, χρησιμοποιεί μια αντίδραση που καταλύεται από βάση για να μετατρέψει τα τριγλυκερίδια σε βιοντίζελ και γλυκερίνη.
Ωστόσο, με ελεύθερα λιπαρά οξέα παρόντα, ένα μέρος (ίσως όλα αν υπάρχει αρκετό ελεύθερο λιπαρό οξύ) του βασικού καταλύτη θα αντιδράσει με το ελεύθερο λιπαρό οξύ για να δημιουργήσει ένα σαπούνι. Αυτό εξαντλεί τη βάση που χρησιμοποιείται για την κατάλυση της αντίδρασης μετεστεροποίησης ή απαιτεί την προσθήκη μεγαλύτερης ποσότητας βάσης για να ξεπεραστεί η αντίδραση ελεύθερων λιπαρών οξέων και μπορεί να προκαλέσει προβλήματα με το σχηματισμό σαπουνιού και τον διαχωρισμό των προϊόντων μετά την ολοκλήρωση της αντίδρασης. Σε ακραίες περιπτώσεις, τα σαπούνια αναμιγνύονται με νερό από το στάδιο πλύσης καυσίμου για να δημιουργήσουν ένα γαλάκτωμα που μπορεί να επιμηκύνει πολύ ή ακόμη και να αποτρέψει την καθίζηση του στρώματος νερού πλύσης από το στρώμα καυσίμου.
Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για να αντισταθμίσετε τα ελεύθερα λιπαρά οξέα που υπάρχουν στο φυτικό έλαιο:
- Χρησιμοποιώντας μεγάλη προσοχή και εξοπλισμό σχεδιασμένο για ισχυρά οξέα, προσθέστε θειικό οξύ ή άλλο ισχυρό οξύ με οινόπνευμα στο λάδι υποθέτοντας ένα ορισμένο επίπεδο ελεύθερων λιπαρών οξέων (ορισμένοι χρήστες προτείνουν τη χρήση 1 χιλιοστόλιτρου οξέος ανά λίτρο λαδιού. Η προσθήκη περίσσειας οξέος θα αυξήσει χημικό κόστος, τόσο ως προς το οξύ που χρησιμοποιείται όσο και ως προς τη βάση που είναι απαραίτητη για την εξουδετέρωση της περίσσειας του οξέος πριν από την αντίδραση μετεστεροποίησης που καταλύεται από βάση·
- Ελέγξτε την περιεκτικότητα σε ελεύθερα λιπαρά οξέα και εάν είναι αρκετά χαμηλή (λιγότερο από 1 τοις εκατό), αγνοήστε την και φροντίστε να πλύνετε για να αποτρέψετε το σχηματισμό γαλακτώματος.
- Δοκιμάστε την περιεκτικότητα σε ελεύθερα λιπαρά οξέα και προσθέστε την κατάλληλη ποσότητα ισχυρού οξέος για να μετατρέψετε τα ελεύθερα λιπαρά οξέα σε βιοντίζελ. Αυτή η προσέγγιση απαιτεί τη μεγαλύτερη επιδεξιότητα, αλλά θα αυξήσει την απόδοση καυσίμου βιοντίζελ, ελαχιστοποιώντας ταυτόχρονα το χημικό κόστος και τα προβλήματα πλύσης/διαχωρισμού.