상업에서 로서도으로 Alkenones의 분리와 바이오 디젤 생산을위한 실험 프로토콜 이소 크리 시스 속 해조 바이오 매스

이 절차의 전반적인 목표는 상업적으로 이용 가능한 Isochyrsis Algal에서 바이오디젤을 생산하는 동시에 가치 있는 부산물로서 장쇄 알케논의 공동 분리를 허용하는 것입니다. 이 방법은 재생 에너지 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어, 우리의 조류 바이오 연료, 석유 기반 연료에 대한 실행 가능한 대안.

이 기술의 주요 장점은 우리가 사용하는 조류가 이미 산업적으로 재배되어 있으며 여러 상업 공급 업체로부터 수 킬로그램 수량으로 구입할 수 있다는 것입니다. 게다가, 이 특정한 조류 생물은 부산물로 분리될 수 있는 긴 사슬 alkenones로 알려져 있는 지질의 유일한 감미를 종합합니다. 이 절차를 시연하는 사람은 제 연구실의 대학원생인 John Williams입니다.

시중에서 판매되는 습식 이소크리시스 페이스트를 준비하려면 1kg 패키지에 작은 구멍을 뚫고 150 x 75mm 결정 접시에 약 300g을 짜냅니다. 페이스트는 약 80%의 물, 짙은 녹색, 거의 검은색이며 매운 냄새가 납니다. 페이스트를 자연 건조시켜 약 20mm 두께의 층을 만듭니다.

건조 바이오매스를 알려진 질량의 셀룰로오스 추출 골무로 긁어냅니다. 그런 다음 isochrysis 바이오매스의 무게를 기록합니다. 약 50-60g의 건조 isochrysis를 soxhlet 추출 장치로 옮깁니다.

그런 다음 soxhlet 플라스크에 헥산 400ml를 채웁니다. 응축기 물과 열원을 켜고 soxhlet이 하루에서 이틀 동안 순환하도록 합니다. 용매의 색상이 짙은 녹색에서 옅은 노란색으로 바뀌면 추출이 완료된 것입니다.

실온으로 식히고 회전 증발기를 사용하여 헥산을 제거합니다. 마지막으로 헥산 조류 오일의 무게를 잰다. 플라스크에 헥산 조류 오일을 2:1 메탄올 디클로로메탄 10 부피로 녹이는 것으로 시작합니다.

다음으로 교반 막대와 기름 부피에 비해 물의 2와 2/3 부분을 넣고 기름 무게의 절반 인 수산화 칼륨 덩어리를 추가합니다. 이제 플라스크를 500mm 길이의 환류 콘덴서에 부착합니다. 흄 후드에서 섭씨 60도까지 3시간 동안 교반하여 혼합물을 가열합니다.

반응을 냉각시킨 후 회전 증발기에서 유기 용매를 제거합니다. 그런 다음 남은 수성 혼합물을 1리터 분리 깔때기에 넣고 동일한 부피의 헥산을 첨가합니다. 플라스크를 헥산으로 헹구어 모든 재료가 깔때기로 이동하도록 합니다.

깔때기를 흔들어 층이 분리되도록 합니다. 다음으로, 하부 수성층을 플라스크로 배출하고 상단 유기면을 두 번째 플라스크로 불량하게 배출합니다. 두 레이어를 모두 유지합니다.

유기 층이 희미한 황록색이 될 때까지 헥산 추출을 반복합니다. 그런 다음 수집된 유기 추출물을 결합하고 회전 증발기에서 응축하여 중성 지질을 분리합니다. 이러한 지질은 녹색을 띤 고체로 나타나며 녹는점이 섭씨 60도에서 70도 사이입니다.

다음으로, 6 몰 염산을 사용하여 수성상을 2의 pH로 산성화합니다. 그런 다음 이전과 같이 헥산과 분리 깔때기를 사용하여 산성화된 수성상에서 유리 지방산을 추출합니다. 마지막으로, 회전 증발기에서 결합된 유기 추출물에서 헥산을 제거하여 정제된 유리 지방산을 얻습니다.

섭씨 30도 바로 위에서 녹는 검은색 기름진 잔류물에 가까운 짙은 녹색입니다. 6 부피의 메탄올 cholorform을 사용하여 지방산을 용해 한 다음 용액을 두꺼운 웰 고압 반응 플라스크에 붓고 교반 막대를 헹구어 모든 지방산이 반응 플라스크로 이동하도록합니다. 다음으로, 흄 후드 아래에 conenctated sulfuric acid를 첨가하십시오.

플라스크를 밀봉하고 한 시간 동안 저으면서 혼합물을 섭씨 90도로 가열합니다. 반응을 실온으로 냉각시킨 후 분리 깔때기에 붓고 두 부피의 물을 넣으십시오. 이제 분리 깔때기를 흔들고 면이 분리되도록 하여 바닥 층을 미리 계량된 둥근 바닥 플라스크로 배출합니다.

그런 다음 용액을 회전 증발기에 농축하고 생성된 바이오 디젤의 질량을 기록하면 이제 가스 크로마타그래프를 사용하여 물질을 분석할 수 있습니다. 중성 지질은 둥근 바닥에서 긁어내고 무게를 측정한 다음 정제를 위해 플라스크로 옮길 수 있습니다. 최소량의 디클로로메탄에 중성 지질을 용해하는 것으로 시작하십시오.

그런 다음 100g의 실리카겔이 들어 있는 크로마타그래피 컬럼에 용액을 파이프로 연결합니다. 다음으로, 가벼운 압력을 사용하여 실리카를 통해 용액을 약 150ml의 디클로로메탄으로 희석합니다. 용매로 채울 때 실리카가 방해받는 것을 방지하기 위해 컬럼 상단에 작은 모래 층이 추가됩니다.

250ml의 둥근 바닥 플라스크에 옐리아 윈트를 모으십시오. 그런 다음 회전 증발기로 디클로로 메탄을 제거하십시오. 결과는 주황색 솔리드여야 합니다.

끓는 헥산에서 고체를 다시 cryalize하십시오. 먼저 초기 100ml를 추가한 다음 용액이 균일해질 때까지 끓는 헥산을 계속 추가합니다. 지금, 천천히 결정화를 승진시키고 여과 기구를 사용하여 결정화된 알케논을 모으기 위하여 해결책을 실내 온도에 냉각하십시오.

소량의 얼음처럼 차가운 헥산을 사용하여 플라스크를 헹굽니다. 가공하기 전에 isochrysis 페이스트를 먼저 건조시켜 해초와 같은 냄새가 나는 검은색, 녹색, 벗겨지기 쉬운 물질을 얻었습니다. 대조적으로, 분말 isochrysis는 추가 가공 없이 사용된 황갈색의 미세하게 분쇄된 건조 분말이었습니다.

헥산과 함께 soxhlet에 의한 두 물질 중 하나에서 추출하면 분말보다 페이스트에서 실질적으로 더 높은 수율을 가진 조류 오일이 생성되었습니다. 조류 오일의 아실글리세롤을 수용성 카르복실레이트로 전환하고, 이로부터 중성 지질 및 유리 지방산을 출발 물질로부터 거의 정량적인 부피로 추출했습니다. 그러나 제품의 비율은 달랐습니다.

에스테르화는 지방산 메틸 에스테르를 생산했습니다. 바이오 디젤이라고도 하며, 검은색 유성 액체에 가까운 짙은 녹색입니다. 수율이 90%를 초과했습니다.제품이 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 탈색되었습니다.

정제된 바이오 디젤 연료에 대한 FAME 분석은 두 출발 물질에서 유사하지만 동일하지는 않은 프로파일을 보여주었습니다. DCM을 사용하여 실리카를 통해 용해된 중성 지질을 필터링하면 헥산으로 재결정화되고 분석적으로 순수한 알케논으로 재결정화된 적주황색 고체를 얻을 수 있습니다. 이 비디오를 시청한 후에는 순수 알케논을 부산물로 분리하여 상업적으로 이용 가능한 isochyrsis를 바이오 디젤로 처리하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.

일단 숙달되면, 이 기술은 추가 연구를 위해 상당한 양의 조류 바이오디젤과 알케논을 일관되게 생성할 수 있습니다. 이 기술의 개발과 함께 이 기술은 예측이나 시뮬레이션에 의존하는 대신 다양한 연료 테스트를 수행할 수 있는 충분한 양을 제공함으로써 조류 바이오디젤의 연료 특성을 비판적으로 조사할 수 있는 길을 열었습니다. 강한 산 또는 염기로 작업하고 밀폐된 용기 내의 내용물을 가열하는 것은 매우 위험할 수 있음을 잊지 마십시오.

이 단계를 수행하는 동안 적절한 개인 보호 장비를 착용하고 배기 후드에서 작업하십시오.