تولید و بهینه‏ سازی بیودیزل از روغن هستۀ انگور با استفاده از کاتالیزورهای قلیایی و بررسی خواص فیزیکی آن

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی شیمی، واحد ماهشهر، دانشگاه آزاد اسلامی، ماهشهر، ایران

2 گروه مهندسی شیمی، واحد بوشهر، دانشگاه آزاد اسلامی، بوشهر، ایران

چکیده

بیودیزل سوختی تجدید پذیر است که با توجه به افزایش آلودگی محیط زیست، گرم شدن کرۀ زمین در اثر مصرف سوخت های فسیلی و محدود بودن منابع سوخت فسیلی تولید آن در حال افزایش است. برای تولید بیودیزل، منابع مختلفی شامل چربی­های حیوانی، روغن­های زاید خوراکی و روغن­های گیاهی وجود دارند. در این مطالعه، بیودیزل با استفاده از روغن هستۀ انگور تولید شد. بدین منظور از فرآیند ترانس استری شدن، متانول و سدیم هیدروکسید و پتاسیم هیدروکسید به عنوان کاتالیزور استفاده شد و اثر پارامترهایی نظیر دمای واکنش، زمان واکنش، نسبت متانول به روغن، مقدار کاتالیزور و نوع آن بربازدهی بیودیزل مورد بررسی قرار گرفت. بیشترین بازدهی تولید بیودیزل برای کاتالیست­های هیدروکسید پتاسیم و هیدروکسید سدیم به ترتیب 99 و 95 % تعیین شد که این بازدهی در شرایط آزمایشگاهی نظیر دمای واکنش °C70، زمان واکنش min90، نسبت متانول به روغن 1:9 و مقدار کاتالیست 1% وزنی بدست آمد. برای آنالیز بیودیزل تولید شده در شرایط بهینه از استانداردهای بین المللی ASTM D6751 و EN14214 استفاده شد. نتایج نشان داد که خواص بیودیزل تولیدی با استفاده از کاتالیست KOH نظیر دانسیته، ویسکوزیته، نقطۀ اشتعال، نقطۀ ابری شدن، عدد اسیدی، عدد ستان، نقطۀ ریزش و دمای تقطیر به ترتیب kg/m3 860، mm2/s3/3، oC 160، oC 1، 2/0، 52، oC 5- و oC 342  و با استفاده از کاتالیست NaOH این خواص به ترتیب برابر باm3 870، mm2/s 5/3، oC 172، oC 4، 15/0، 57، oC 4- و oC 354 به دست آمدند که تمامی خواص ذکر شده در محدودۀ شرایط استاندارد قرار داشتند. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Optimization of biodiesel production from grape kernel oil using alkaline catalysts and study of its physical properties

نویسندگان [English]

  • hamed rezaei 1
  • hossein esmaeili 2
  • ryof frotan 2
چکیده [English]

Biodiesel is a renewable fuel that, due to increasing environmental pollution, global warming caused by fossil fuels and limited fossil fuel resources, its production is increased. Different resources are for production of biodiesel such as animal fats, edible waste oil and vegetable oils. In this study, grape kernel oil was used for production of biodiesel using potassium hydroxide and sodium hydroxide as catalysts and methanol. For this purpose, effect of several parameters such as temperature, reaction time, methanol to oil ratio, the amount of catalyst and type of catalyst were studied and optimal conditions for the production of biodiesel were obtained. The maximum efficiency of biodiesel production for KOH and NaOH were determined 99 and 95 %, respectively which these efficiencies were obtained in the optimum conditions such as temperature of 70 oC, 1 wt. % catalyst, 90 min and methanol to oil ratio of 9:1. For analysis of biodiesel produced in optimal conditions, the international standard ASTM D6751 and EN 14214 were used. The results showed that the properties of biodiesel using KOH such as density, viscosity, flash point, cloud point, acid number, cetane number, pour point and distillation temperature were 860 kg/m3, 3.3 mm2/s, 160oC, 1oC, 0.2, 52, -5oC and 342oC, respectively and this properties using NaOH were 870 kg/m3, 3.5 mm2/s, 172oC, 4oC, 0.15, 57, -4oC and 354oC, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  •  Biodiesel
  • Alkalyne catalysts
  • Grape kernel oil
  • Transestrification process
Alia, E.N., Taya, C.I., 2013. Characterization of Biodiesel Produced from Palm Oil via Base Catalyzed Transesterification. Procedia Engineering 53, 7 – 12.

Alptekin, E., Canakci, M., 2011. Optimization of transesterification for methyl ester production from chicken fat, Fuel 90, 2630-2638.

Azam, M.M., Waris, A., Nahar,  N.M., 2005. Prospects and potential of fatty acid methyl esters of some non-traditional seed oils for use as biodiesel in India. Biomass and Bioenergy 29, 293–302.

Banerjee, A., Chakraborty, R., 2009. Parametric sensitivity in transesterification of waste cooking oil for biodiesel production—A review. Resources, Conservation and Recycling 53, 490–497.

Bhatti, H.N., Hanif, M.A., Qasim, M., Rehman, A., 2008. Biodiesel production from waste tallow. Fuel 87, 2961-2966.

Cavalcante, K.S.B., Penha, M.N.C., Mendonça, K.K.M., Louzeiro, H.C., Vasconcelos, A.C.S., Maciel, A.P., de Souza, A.G., Silva, F.C., 2010. Optimization of transesterification of castor oil with ethanol using a central composite rotatable design (CCRD). Fuel 89, 1172-1176.

Chakraborty, R., Sahu, H., 2014. Intensification of biodiesel production from waste goat tallow using infrared radiation: Process evaluation through response surface methodology and artificial neural network. Applied Energy 114, 827-836.

Charoenchaitrakool, M., Thienmethangkoon. J., 2011. Statistical optimization for biodiesel production from waste frying oil through two-step catalyzed process. Fuel Processing Technology 92, 112–118.

Cho, H.J., Kim, S.H., Hong, S.W., Yeo, Y.K., 2012. A single step non-catalytic esterification of palm fatty acid distillate (PFAD) for biodiesel production. Fuel 93, 373-380

Cunha, J.A., Feddern, V., De Prá, M. C., Higarashi, M. M., de Abreu, P. G., Coldebella, A., 2013. Synthesis and characterization of ethylic biodiesel from animal fat wastes. Fuel 105, 228-234.

Ma, F., Clements, L.D., Milford, H., 1998. The Effects of Catalyst, Free Fatty Acids, and Water on Transesterification of Beef Tallow. Industrial Agricultural Products Center - Publications & Information. 41, 1261-1264.

Kılıç, M., Burcu Uzun, B., Pütün, E., Pütün, A.E., 2013. Optimization of biodiesel production from castor oil using factorial design. Fuel Processing Technology 111, 105-110.

Kotwal, M.S., Niphadkar, P.S., Deshpande, S.S., Bokade, V.V., Joshi, P.N., 2009. Transesterification of sunflower oil catalyzed by flyash-based solid catalysts. Fuel  88, 1773-1778.

Li, Y., Qiu, F., Yang, D., Li, X., Sun, P., 2011. Preparation, characterization and application of heterogeneous solid base catalyst for biodiesel production from soybean oil. Biomass and Bioenergy 35, 2787-2795.

Miao, X., Wu, Q., 2006. Biodiesel production from heterotrophic microalgal oil. Bioresource Technology 97, 841–846.

Ramos, M. J., Casas, A., Rodríguez, L., Romero, R., Pérez, Á., 2008. Transesterification of sunflower oil over zeolites using different metal loading: A case of leaching and agglomeration studies. Applied Catalysis A: General 346, 79–85. 

Ramos, M. J., Fernández, C. M., Casas, A., Rodríguez, L., Pérez, Á., 2009. Influence of fatty acid composition of raw materials on biodiesel properties. Bioresource Technology 100, 261–268.

Van Gerpen. J., 2005. Biodiesel processing and production. Fuel Processing Technology 86, 1097– 1107.

Xie, W., Yang, D., 2012. Transesterification of soybean oil over WO3 supported on AlPO4 as a solid acid catalyst. Bioresource Technology 119, 60-65.

Yu, D., Tian, L., Wu, H., Wang, S., Wang, Y., Ma, D., Fang, X., 2010. Ultrasonic irradiation with vibration for biodiesel production from soybean oil by Novozym 435. Process Biochemistry 45, 519-525.

Zhang, J., Chen, Sh., Yang, R., Yan, Y., 2010. Biodiesel production from vegetable oil using heterogenous acid and alkali catalyst. Fuel 89, 2939–2944.