Protocolo experimental para la producción de biodiesel con Aislamiento de alquenonas como Coproductos de Comercial Isochrysis La biomasa de algas

El objetivo general de este procedimiento es producir biodiésel a partir de algas isóquirsis disponibles en el mercado, permitiendo al mismo tiempo el coaislamiento de alquenonas de cadena larga como coproducto valioso. Este método puede ayudar a responder preguntas clave en el campo de las energías renovables. Tales como, nuestros biocombustibles de algas, alternativas viables a los combustibles derivados del petróleo.

La principal ventaja de esta técnica es que las algas que utilizamos ya se cultivan industrialmente y se pueden comprar en cantidades de varios kilogramos a varios proveedores comerciales. Además, estas algas en particular sintetizan un dulce único de lípidos conocidos como alquenonas de cadena larga que se pueden aislar como un coproducto. John Williams, un estudiante graduado de mi laboratorio, demostrará el procedimiento.

Para preparar la pasta de isochrysis húmeda disponible comercialmente, corte un pequeño agujero en un paquete de un kilogramo y exprima aproximadamente 300 gramos en un plato de cristalización de 150 por 75 milímetros. La pasta es aproximadamente 80% agua, verde oscuro, casi negro y tiene un olor acre. Seca la pasta al aire para crear una capa de unos 20 milímetros de grosor.

Raspe la biomasa seca en un dedal de extracción de celulosa de masa conocida. A continuación, registre el peso de la biomasa de isochrysis. Transfiera alrededor de 50 a 60 gramos de isochrysis seca a un aparato de extracción de soxhlet.

A continuación, llene el matraz soxhlet con 400 mililitros de hexanos. Encienda el agua del condensador y la fuente de calor y deje que el soxhlet haga un ciclo durante uno o dos días. Cuando el color del disolvente ha pasado de verde oscuro a amarillo finta, la extracción se ha completado.

Enfríelo a temperatura ambiente y use un evaporador rotativo para eliminar los hexanos. Por último, pesa el aceite de algas hexano. Comience disolviendo el aceite de algas hexano en su matraz con 10 volúmenes de metanol diclorometano de dos a uno.

A continuación, agregue una barra de agitación y dos tercios partes de agua en comparación con el volumen de aceite y agregue una masa de hidróxido de potasio que sea la mitad del peso del aceite. Ahora, conecte el matraz a un condensador de reflujo de 500 milímetros de largo. Calentar la mezcla a 60 grados centígrados durante tres horas en una campana extractora.

Después de enfriar la reacción, retire los solventes orgánicos en un evaporador rotativo. Luego, vierta la mezcla acuosa restante en un embudo separador de un litro y agregue un volumen igual de hexanos. Enjuague el matraz con los hexanos para asegurar que todo el material se transfiera al embudo.

Agita el embudo y deja que las capas se separen. A continuación, drene la capa acuosa inferior en un matraz y descomprima la cara orgánica superior en un segundo matraz. Conserva ambas capas.

Repita la extracción de hexano hasta que la capa orgánica sea de un verde amarillento finta. A continuación, combine los extractos orgánicos recogidos y condenselos en un evaporador rotativo para aislar los lípidos neutros. Estos lípidos aparecen como un sólido verdoso y tienen un punto de fusión entre 60 y 70 grados centígrados.

A continuación, acidifique la fase acuosa a un pH de dos utilizando ácido clorhídrico de seis molares. A continuación, extraiga los ácidos grasos libres de la fase acuosa acidificada utilizando hexanos y un embudo separador como antes. Finalmente, elimine los hexanos de los extractos orgánicos combinados en un evaporador rotativo para obtener ácidos grasos libres purificados.

Un residuo aceitoso de color verde oscuro cerca del negro que se derretirá justo por encima de los 30 grados centígrados. Disuelva los ácidos grasos utilizando seis volúmenes de metanol colorformo y luego vierta la solución en un matraz de reacción de alta presión espeso y bien con una barra de enjuague agitada para asegurar que todos los ácidos grasos se transfieran al matraz de reacción. A continuación, debajo de una campana extractora, agregue ácido sulfúrico conenctado.

Selle el matraz y caliente la mezcla a 90 grados centígrados mientras revuelve durante una hora. Después de enfriar la reacción a temperatura ambiente, viértala en un embudo separador y agregue dos volúmenes de agua. Ahora, agite el embudo separador, deje que las caras se separen y drene la capa inferior en un matraz de fondo redondo previamente pesado.

A continuación, concentre la solución en un evaporador rotativo y registre la masa del biodiésel resultante, la sustancia ahora se puede analizar mediante cromatógrafos de gases. Los lípidos neutros se pueden raspar del fondo redondo, pesar y transferir a un matraz para su purificación. Comience disolviendo los lípidos neutros en una cantidad mínima de diclorometano.

A continuación, coloque la solución en una columna de cromotografía que contenga 100 gramos de gel de sílice. A continuación, use una ligera presión para diluir la solución a través de la sílice con aproximadamente 150 mililitros de diclorometano. Se añade una pequeña capa de arena en la parte superior de la columna para evitar que la sílice se altere al llenarla con disolvente.

Recoja el yelia wint en un matraz de fondo redondo de 250 mililitros. A continuación, elimine el diclorometano con un evaporador rotativo. El resultado debe ser un sólido de color naranja.

Vuelva a crializar los sólidos en hexanos hirviendo. Primero, agregue 100 mililitros iniciales y luego continúe agregando hexanos hirviendo hasta que la solución sea homogénea. Ahora, enfríe lentamente la solución a temperatura ambiente para promover la cristalización y recoja las alquenonas cristalizadas usando un aparato de filtración.

Use un pequeño volumen de hexanos helados para enjuagar el matraz. Antes del procesamiento, la pasta de isochrysis se secó primero para obtener un material negro, verde y escamoso con un olor a algas. Por el contrario, la isochrysis en polvo era un polvo seco finamente molido de color marrón amarillento que se utilizaba sin procesamiento adicional.

La extracción de cualquiera de los dos materiales por soxhlet con hexanos dio aceites de algas con rendimientos sustancialmente más altos de la pasta que del polvo. Los acilgliceroles en el aceite de algas se convirtieron en carboxilato soluble en agua, del cual se extrajeron lípidos neutros y ácidos grasos libres en un volumen casi cuantitativo de cualquiera de los materiales de partida. Sin embargo, la proporción de los productos era diferente.

La esterificación produjo ésteres metílicos de ácidos grasos. También conocido como biodiésel, un líquido aceitoso de color verde oscuro cerca del negro. El rendimiento superó el 90%El producto se decoloró como se describe en el protocolo de texto.

El análisis FAME de los biodiésel purificados mostró perfiles similares, pero no idénticos, de los dos materiales de partida. Al filtrar los lípidos neutros disueltos a través de sílice utilizando DCM, se obtiene un sólido de color naranja rojizo que se recristalizó con hexanos y alquenonas analíticamente puras. Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo procesar la isóquirsis disponible comercialmente en biodiésel con aislamiento de alquenonas puras como coproducto.

Una vez dominada, esta técnica puede generar consistentemente cantidades significativas de biodiésel de algas y alquenonas para su posterior estudio. Con su desarrollo, esta técnica ha allanado el camino para que podamos examinar críticamente las propiedades del biodiésel de algas al proporcionar cantidades suficientes con las que realizar las diversas pruebas de combustible en lugar de confiar en predicciones o simulaciones. No olvide que trabajar con fuertes con ácidos o bases y calentar el contenido dentro de un recipiente sellado puede ser extremadamente peligroso.

Asegúrese de usar el equipo de protección personal adecuado y trabajar con una campana extractora mientras realiza estos pasos.