Protokół eksperymentalny produkcji biodiesla z izolacją alkenonów jako produktów ubocznych z komercyjnej biomasy glonów Isochrysis

Ogólnym celem tej procedury jest wyprodukowanie biodiesla z dostępnych na rynku alg Isochyrsis, przy jednoczesnym umożliwieniu jednoczesnej izolacji długołańcuchowych alkenonów jako cennego produktu ubocznego. Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w dziedzinie energii odnawialnej. Takich jak nasze biopaliwa z alg, które są realną alternatywą dla paliw na bazie ropy naftowej.

Główną zaletą tej techniki jest to, że używane przez nas glony są już uprawiane przemysłowo i można je kupić w wielokilogramowych ilościach od kilku komercyjnych dostawców. Ponadto te szczególne bio algi syntetyzują unikalną słodką warstwę lipidów znaną jako długołańcuchowe alkenony, które można wyizolować jako produkt uboczny. Procedurę zademonstruje John Williams, doktorant w moim laboratorium.

Aby przygotować dostępną w handlu mokrą pastę isochrysis, wytnij mały otwór w jednokilogramowym opakowaniu i wyciśnij około 300 gramów na naczynie krystalizujące o wymiarach 150 na 75 milimetrów. Pasta składa się w około 80% z wody, jest ciemnozielona, prawie i ma ostry zapach. Wysuszyć pastę na powietrzu, aby utworzyć warstwę o grubości około 20 milimetrów.

Zeskrobać suchą biomasę do gilzy do ekstrakcji celulozy o znanej masie. Następnie zapisz masę biomasy isochrysis. Przenieś około 50 do 60 gramów suchej izochryzy do aparatu do ekstrakcji Soxhleta.

Następnie napełnij kolbę Soxhleta 400 mililitrami heksanów. Włącz skraplacz źródło wody i ciepła i pozwól soxhletowi pracować przez jeden do dwóch dni. Gdy kolor rozpuszczalnika zmieni się z ciemnozielonego na zwodniczy żółty, ekstrakcja jest zakończona.

Schłodzić do temperatury pokojowej i użyć parownika obrotowego, aby usunąć heksany. Na koniec zważ heksanowy olej z alg. Rozpocząć od rozpuszczenia heksanowego oleju z glonów w kolbie z 10 objętościami dichlorometanu metanolu od dwóch do jednego.

Następnie dodaj mieszadło oraz dwie i dwie trzecie części wody w porównaniu z objętością oleju i dodaj masę wodorotlenku potasu, która stanowi połowę masy oleju. Teraz podłącz kolbę do kondensatora zwrotnego o długości 500 milimetrów. Podgrzej mieszaninę, mieszając do 60 stopni Celsjusza przez trzy godziny w dygestorium.

Po schłodzeniu reakcji usunąć rozpuszczalniki organiczne z wyparki obrotowej. Następnie przelej pozostałą wodną mieszaninę do jednolitrowego lejka separacyjnego i dodaj równą objętość heksanów. Przepłukać kolbę heksanami, aby upewnić się, że cały materiał zostanie przeniesiony do lejka.

Potrząśnij lejkiem i pozwól warstwom się rozdzielić. Następnie odsączyć dolną warstwę wodną do kolby i ubogą górną powierzchnię organiczną do drugiej kolby. Zachowaj obie warstwy.

Powtarzaj ekstrakcję heksanu, aż warstwa organiczna zmieni się w zwód żółto-zielony. Następnie połącz zebrane ekstrakty organiczne i skondensuj je na wyparce obrotowej, aby wyizolować obojętne lipidy. Lipidy te pojawiają się jako zielonkawe ciało stałe i mają temperaturę topnienia od 60 do 70 stopni Celsjusza.

Następnie zakwasz fazę wodną do pH dwóch za pomocą sześciomolowego kwasu solnego. Następnie wyekstrahować wolne kwasy tłuszczowe z zakwaszonej fazy wodnej za pomocą heksanów i lejka separacyjnego, jak poprzednio. Na koniec usuń heksany z połączonych ekstraktów organicznych na wyparce obrotowej, aby uzyskać oczyszczone wolne kwasy tłuszczowe.

Ciemnozielona, prawie, oleista pozostałość, która topi się nieco powyżej 30 stopni Celsjusza. Rozpuścić kwasy tłuszczowe przy użyciu sześciu objętości metanolu w postaci cholorformu, a następnie wlać roztwór do gęstej, dobrze napełnionej wysokociśnieniowej kolby reakcyjnej z mieszadłem, aby zapewnić przeniesienie wszystkich kwasów tłuszczowych do kolby reakcyjnej. Następnie pod wyciągiem dodaj skondensowany kwas siarkowy.

Zamknij kolbę i podgrzej mieszaninę do 90 stopni Celsjusza, mieszając przez godzinę. Po schłodzeniu reakcji do temperatury pokojowej wlej ją do rozdzielacza i dodaj dwie objętości wody. Teraz potrząśnij lejkiem separacyjnym, pozwól powierzchniom oddzielić się i odcedź dolną warstwę do wstępnie zważonej kolby okrągłodennej.

Następnie stęż roztwór na wyparce obrotowej i zapisz masę powstałego biodiesla, substancję można teraz analizować za pomocą chromatografów gazowych. Obojętne lipidy można zeskrobać z okrągłego dna, zważyć i przenieść do kolby w celu oczyszczenia. Zacznij od rozpuszczenia obojętnych lipidów w minimalnej ilości dichlorometanu.

Następnie przelać roztwór rurowo na kolumnę chromotagraficzną zawierającą 100 gramów żelu krzemionkowego. Następnie pod lekkim ciśnieniem rozcieńczyć roztwór przez krzemionkę około 150 mililitrami dichlorometanu. Niewielka warstwa piasku jest dodawana do górnej części kolumny, aby zapobiec zakłóceniu krzemionki podczas napełniania rozpuszczalnikiem.

Zbierz yelia wint w kolbie okrągłodennej o pojemności 250 mililitrów. Następnie usuń dichlorometan za pomocą wyparki obrotowej. Rezultatem powinna być bryła w kolorze pomarańczowym.

Ponownie krystalizuj ciała stałe we wrzących heksanach. Najpierw dodaj początkowe 100 mililitrów, a następnie kontynuuj dodawanie wrzących heksanów, aż roztwór będzie jednorodny. Teraz powoli schłodzić roztwór do temperatury pokojowej, aby przyspieszyć krystalizację i zebrać skrystalizowane alkenony za pomocą aparatu filtrującego.

Użyć niewielkiej ilości lodowatych heksanów do przepłukania kolby. Przed przetworzeniem pasta isochrysis została najpierw wysuszona w celu uzyskania czarnego, zielonego, łuszczącego się materiału o zapachu przypominającym wodorosty. Natomiast sproszkowana izochrysis była żółto-brązowym, drobno zmielonym suchym proszkiem, który był używany bez dodatkowej obróbki.

Ekstrakcja z dowolnego materiału za pomocą soxhleta z heksanami dała oleje z alg o wydajności, która była znacznie wyższa z pasty niż z proszku. Acyloglicerole w oleju z alg przekształcono w rozpuszczalny w wodzie karboksylan, z którego wyekstrahowano obojętne lipidy i wolne kwasy tłuszczowe w objętości zbliżonej ilościowo z dowolnego materiału wyjściowego. Jednak proporcje produktów były różne.

W wyniku estryfikacji powstały estry metylowe kwasów tłuszczowych. Znany również jako bio diesel, ciemnozielona, prawie, oleista ciecz. Wydajność przekroczyła 90%Produkt został odbarwiony zgodnie z opisem w protokole tekstowym.

Analiza FAME oczyszczonych biodiesli wykazała podobne, ale nie identyczne profile z dwóch materiałów wyjściowych. Filtrując rozpuszczone obojętne lipidy przez krzemionkę za pomocą DCM, uzyskaj czerwonawo-pomarańczowe ciało stałe, które zostało ponownie skrystalizowane za pomocą heksanów i analitycznie czystych alkenonów. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak przetwarzać dostępną na rynku izochyrsis na biodiesel z izolacją czystych alkenonów jako produktu ubocznego.

Po opanowaniu technika ta może konsekwentnie generować znaczne ilości biodiesla z glonów i alkenonów do dalszych badań. Wraz z jej opracowaniem technika ta utorowała nam drogę do krytycznego zbadania właściwości paliwa biodiesla z alg, zapewniając wystarczające ilości do przeprowadzenia różnych testów paliwowych, w przeciwieństwie do polegania na przewidywaniach lub symulacjach. Nie zapominaj, że praca z mocnymi kwasami lub zasadami i podgrzewanie zawartości w szczelnie zamkniętym naczyniu może być bardzo niebezpieczne.

Podczas wykonywania tych czynności należy nosić odpowiednie środki ochrony osobistej i pracować pod wyciągiem.