Protocole expérimental pour la production de biodiesel avec Isolement de alkénones comme coproduits de Commercial Isochrysis Biomasse algale

L’objectif global de cette procédure est de produire du biodiesel à partir d’algues isochyrses disponibles dans le commerce, tout en permettant le co-isolement d’alcénones à longue chaîne en tant que coproduit précieux. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine des énergies renouvelables. Comme nos biocarburants à base d’algues, des alternatives viables aux carburants à base de pétrole.

Le principal avantage de cette technique est que l’algue que nous utilisons est déjà cultivée industriellement et peut être achetée en quantités de plusieurs kilogrammes auprès de plusieurs fournisseurs commerciaux. De plus, ces algues particulières biosynthétisent un mélange unique de lipides connus sous le nom d’alcénones à longue chaîne qui peuvent être isolés en tant que coproduit. John Williams, un étudiant diplômé de mon laboratoire, fera la démonstration de la procédure.

Pour préparer la pâte d’isochryse humide disponible dans le commerce, découpez un petit trou dans un emballage d’un kilogramme et pressez environ 300 grammes dans un plat de cristallisation de 150 x 75 millimètres. La pâte est composée d’environ 80 % d’eau, vert foncé, presque noire et a une odeur piquante. Faites sécher la pâte à l’air libre pour créer une couche d’environ 20 millimètres d’épaisseur.

Racler la biomasse sèche dans le dé à coudre d’extraction de cellulose de masse connue. Enregistrez ensuite le poids de la biomasse de l’isochryse. Transférez environ 50 à 60 grammes d’isochryse sèche dans un appareil d’extraction soxhlet.

Ensuite, remplissez la fiole de soxhlet avec 400 millilitres d’hexanes. Allumez l’eau et la source de chaleur du condenseur et laissez le soxhlet fonctionner pendant un à deux jours. Lorsque la couleur du solvant est passée du vert foncé au jaune feinte, l’extraction est terminée.

Refroidissez-le à température ambiante et utilisez un évaporateur rotatif pour éliminer les hexanes. Enfin, pesez l’huile d’algue hexane. Commencez par dissoudre l’huile d’algue hexane dans sa fiole avec 10 volumes de dichlorométhane de deux à un méthanol.

Ensuite, ajoutez une barre d’agitation et deux tiers et deux tiers de l’eau par rapport au volume d’huile et ajoutez une masse d’hydroxyde de potassium qui représente la moitié du poids de l’huile. Maintenant, fixez le ballon à un condenseur à reflux de 500 millimètres de long. Chauffer le mélange en remuant à 60 degrés Celsius pendant trois heures dans une hotte.

Après avoir refroidi la réaction, retirez les solvants organiques sur un évaporateur rotatif. Ensuite, versez le reste du mélange aqueux dans un entonnoir séparateur d’un litre et ajoutez un volume égal d’hexanes. Rincez le ballon avec les hexanes pour assurer tous les transferts de matière vers l’entonnoir.

Secouez l’entonnoir et laissez les couches se séparer. Ensuite, égouttez la couche aqueuse inférieure dans un ballon et versez la face organique supérieure dans un deuxième ballon. Gardez les deux couches.

Répétez l’extraction de l’hexane jusqu’à ce que la couche organique soit d’un vert jaune feint. Combinez ensuite les extraits organiques collectés et condensez-les sur un évaporateur rotatif pour isoler les lipides neutres. Ces lipides se présentent sous la forme d’un solide verdâtre et ont un point de fusion compris entre 60 et 70 degrés Celsius.

Ensuite, acidifiez la phase aqueuse à un pH de deux à l’aide d’acide chlorhydrique à six molaires. Ensuite, extrayez les acides gras libres de la phase aqueuse acidifiée à l’aide d’hexanes et d’un entonnoir séparateur comme précédemment. Enfin, retirez les hexanes des extraits organiques combinés sur un évaporateur rotatif pour obtenir des acides gras libres purifiés.

Un résidu huileux vert foncé presque noir qui fondra juste au-dessus de 30 degrés Celsius. Dissoudre les acides gras à l’aide de six volumes de méthanol cholorforme, puis verser la solution dans un flacon de réaction à haute pression à puits épais avec une barre de rinçage pour s’assurer que tous les acides gras sont transférés dans le ballon de réaction. Ensuite, sous une hotte, ajoutez de l’acide sulfurique concentré.

Fermez le ballon et chauffez le mélange à 90 degrés Celsius en remuant pendant une heure. Après avoir refroidi la réaction à température ambiante, versez-la dans un entonnoir séparateur et ajoutez deux volumes d’eau. Maintenant, secouez l’entonnoir séparateur, laissez les faces se séparer et égouttez la couche inférieure dans une fiole à fond rond pré-pesée.

Ensuite, concentrez la solution sur un évaporateur rotatif et enregistrez la masse du biodiesel résultant, la substance peut maintenant être analysée à l’aide de chromatagraphes en phase gazeuse. Les lipides neutres peuvent être grattés du fond rond, pesés et transférés dans un flacon pour la purification. Commencez par dissoudre les lipides neutres dans une quantité minimale de dichlorométhane.

Ensuite, versez la solution sur une colonne de chromotographie contenant 100 grammes de gel de silice. Ensuite, utilisez une légère pression pour diluer la solution à travers la silice avec environ 150 millilitres de dichlorométhane. Une petite couche de sable est ajoutée au sommet de la colonne pour éviter que la silice ne soit perturbée lors du remplissage avec du solvant.

Récupérez le yelia wint dans une fiole à fond rond de 250 millilitres. Retirez ensuite le dichlorométhane à l’aide d’un évaporateur rotatif. Le résultat doit être un solide de couleur orange.

Re-cryaliser les solides dans des hexanes bouillants. Tout d’abord, ajoutez un premier 100 millilitres, puis continuez à ajouter des hexanes bouillants jusqu’à ce que la solution soit homogène. Maintenant, refroidissez lentement la solution à température ambiante pour favoriser la cristallisation et collectez les alcénones cristallisées à l’aide d’un appareil de filtration.

Utilisez un petit volume d’hexanes glacés pour rincer le flacon. Avant le traitement, la pâte d’isochryse a d’abord été séchée pour obtenir une matière noire, verte, feuilletée avec une odeur d’algue. En revanche, l’isochryse en poudre était une poudre sèche jaune-brun finement broyée qui était utilisée sans traitement supplémentaire.

L’extraction de l’un ou l’autre matériau par soxhlet avec des hexanes a donné des huiles d’algues avec des rendements nettement plus élevés de la pâte que de la poudre. Les acylglycérols contenus dans l’huile d’algues ont été convertis en carboxylate soluble dans l’eau, à partir duquel des lipides neutres et des acides gras libres ont été extraits à un volume presque quantitatif de l’une ou l’autre matière première. Cependant, le rapport des produits était différent.

L’estérification a produit des esters méthyliques d’acides gras. Également connu sous le nom de biodiesel, un liquide huileux vert foncé presque noir. Le rendement a dépassé 90 %Le produit a été décoloré comme décrit dans le protocole texte.

L’analyse FAME des biocarburants diesel purifiés a montré des profils similaires, mais non identiques, pour les deux matières premières. En filtrant les lipides neutres dissous à travers la silice à l’aide de DCM, on obtient un solide orange rougeâtre qui a été recristallisé avec des hexanes et des alcénones analytiquement pures. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon de transformer les isochyrses disponibles dans le commerce en biodiesel avec isolation des alcénones pures comme coproduit.

Une fois maîtrisée, cette technique peut générer de manière constante des quantités importantes de biodiesel d’algues et d’alcénones pour une étude plus approfondie. Avec son développement, cette technique nous a ouvert la voie à l’examen critique des propriétés du biodiesel d’algues en fournissant des quantités suffisantes pour effectuer les différents tests de carburant plutôt que de se fier à des prédictions ou à des simulations. N’oubliez pas que travailler avec des acides ou des bases forts et chauffer le contenu dans un récipient scellé peut être extrêmement dangereux.

Assurez-vous de porter un équipement de protection individuelle approprié et de travailler dans une hotte pendant que vous effectuez ces étapes.