تهیه و شناسایی کاتالیست های ناهمگن بازی بهینه برای تولید بیودیزل

کاتالیست های اکسید فلزات قلیایی خاکی بهترین نوع کاتالیست های ناهمگن هستند. بنابراین تلاش برای یافتن کاتالیست های طبیعی که اغلب مجانی نیز هستند، انجام شد. پوسته صدف سواحل خلیج فارس به عنوان کاتالیست واکنش تبادل استری شدن استفاده شد. این کاتالیست حاوی caco3 است که پس کلسیناسیون در دماهای بالاتر از 950c به cao تبدیل می شود. واکنش تبادل استری شدن در حضور روغن سویا، متانول و پوسته صدف به عنوان کاتالیست در دمای 60c به مدت 8h انجام شد. نتایج نشان می دهد که شرایط بهینه برای بازدهی بیودیزل دمای کلسیناسیون 1050c، غلظت کاتالیست 12wt% و نسبت متانول به روغن 24:1 است. در این شرایط، خلوص و تبدیل بیودیزل تولیدی به ترتیب برابر 100% و 94.1% هستند. همچنین رسوب واحد آب نمک گیری شده حاوی مقادیر زیادی از کلسیم کربنات و منیزیم کربنات است که در دمای کلسیناسیون بالاتر از 900c به cao و mgo تبدیل می شود. نتایج بهینه سازی نشان می دهد که مقادیر بیشینه خلوص و تبدیل بیودیزل در غلظت کاتالیست 9.08wt% و نسبت مولی متانول به روغن 22.49:1 بدست می آید (خلوص و تبدیل به ترتیب برابر 99.95% و 86.68% هستند). کلسیم اکسید موجود در این کاتالیست ها طی فرآیند بوسیله متانول استخراج می شود (60.17% از cao در کاتالیست پوسته صدف پس از 5 بار استفاده مجدد استخراج شد). بنابراین تبدیل بیودیزل با استفاده مجدد از کاتالیست کاهش می یابد. برای از بین بردن یا کاهش استخراج cao بوسیله متانول، کاتالیست روی پایه قرار داده شد. ابتدا با استفاده از روش های سل ـ ژل و تلقیح cao بر پایه al2o3 قرار داده شد. نتایج استفاده مجدد کاتالیست عملکرد بهتری را برای کاتالیست سنتز شده با روش سل ـ ژل نشان داد. تبدیل بیودیزل با استفاده از کاتالیست سنتزی با روش سل ـ ژل پس از 5 بار استفاده مجدد از کاتالیست بالاتر از بیودیزل تولیدی در حضور کاتالیست سنتزی با روش تلقیح است (تبدیل بیودیزل با استفاده از روش های سنتز سل ـ ژل و تلقیح به ترتیب برابر 28.08% و 2.09% رسید) و نرخ استخراج cao از کاتالیست سنتز شده به روش سل ـ ژل کمتر از کاتالیست سنتزی به روش تلقیح است (استخراج ca به ترتیب برابر 63.08% و 73.46% است). به هرحال استخراج کلسیم اکسید بالا است و پایه دیگری برای این کاتالیست بایستی استفاده شود. سپس با استفاده از روش سل ـ ژل کاتالیست کلسیم اکسید بر پایه sio2 قرار داده شد. نتایج تبدیل بالای بیودیزل با استفاده از این کاتالیست را نشان می دهد (در بارگذاری 70% کاتالیست روی پایه، دمای کلسیناسیون 650c و نسبت اسید به آب برابر 0.5 تبدیل بیودیزل برابر 85.6% است) همچنین پس از 5 بار استفاده مجدد از کاتالیست مقدار ناچیزی از cao استخراج شد (3.88%) که منجر به کاهش مختصری در تبدیل بیودیزل شد. نتایج نشان می دهد که هزینه بیودیزل تولیدی با استفاده از کاتالیست های سنتزی 1.26 تا 1.49 برابر بیشتر از کاتالیست های طبیعی است (1.26 برای هنگامی که از روغن پسماند خوراکی و 1.49 برای موقعی است که از روغن تصفیه شده استفاده می شود).