Protocolo experimental para Produção de Biodiesel com Isolamento de Alkenones como subprodutos da Commercial Isochrysis Algas Biomassa

O objetivo geral deste procedimento é produzir biodiesel a partir de algas de isoquirse disponíveis comercialmente, permitindo o co-isolamento de alcenonas de cadeia longa como coproduto valioso. Este método pode ajudar a responder a questões-chave no campo da energia renovável. Por exemplo, nossos biocombustíveis de algas, alternativas viáveis aos combustíveis à base de petróleo.

A principal vantagem dessa técnica é que a alga que usamos já é cultivada industrialmente e pode ser comprada em quantidades de vários quilos de vários fornecedores comerciais. Além disso, essas algas em particular sintetizam um doce único de lipídios conhecido como alcenonas de cadeia longa, que pode ser isolado como um coproduto. Demonstrando o procedimento estará John Williams, um estudante de pós-graduação em meu laboratório.

Para preparar a pasta de isochrysis úmida disponível comercialmente, faça um pequeno orifício em um pacote de um quilo e esprema aproximadamente 300 gramas em um prato cristalizador de 150 por 75 milímetros. A pasta é aproximadamente 80% de água, verde escuro, quase preta e tem um odor pungente. Seque a pasta ao ar para criar uma camada com cerca de 20 milímetros de espessura.

Raspe a biomassa seca em dedal de extração de celulose de massa conhecida. Em seguida, registar o peso da biomassa isocrisiforme. Transfira cerca de 50 a 60 gramas de isochrysis seca para um aparelho de extração de soxhlet.

Em seguida, encha o frasco de soxhlet com 400 mililitros de hexanos. Ligue a água do condensador e a fonte de calor e deixe o soxhlet agir por um a dois dias. Quando a cor do solvente passa de verde escuro para amarelo fingido, a extração está completa.

Resfrie-o à temperatura ambiente e use um evaporador rotativo para remover os hexanos. Por fim, pese o óleo de algas hexano. Comece dissolvendo o óleo de algas hexanas em seu frasco com 10 volumes de dois a um diclorometano de metanol.

Em seguida, adicione uma barra de agitação e duas partes e dois terços da água em comparação com o volume de óleo e adicione uma massa de hidróxido de potássio que é metade do peso do óleo. Agora, conecte o frasco a um condensador de refluxo de 500 milímetros de comprimento. Aquecer a mistura com agitação a 60 graus Celsius durante três horas numa hotte.

Após o resfriamento da reação, remova os solventes orgânicos em um evaporador rotativo. Em seguida, coloque a mistura aquosa restante em um funil separatório de um litro e adicione um volume igual de hexanos. Lavar o balão com os hexanos para assegurar a transferência de todas as matérias para o funil.

Agite o funil e deixe as camadas se separarem. Em seguida, drenar a camada aquosa inferior para um balão e retirar a face orgânica superior para um segundo frasco. Mantenha as duas camadas.

Repetir a extracção do hexano até que a camada orgânica fique com um verde amarelo finta. Em seguida, combine os extratos orgânicos coletados e condense-os em um evaporador rotativo para isolar os lipídios neutros. Esses lipídios aparecem como um sólido esverdeado e têm um ponto de fusão entre 60 e 70 graus Celsius.

Em seguida, acidifique a fase aquosa a um pH de dois usando ácido clorídrico de seis molares. Em seguida, extrair os ácidos gordos livres da fase aquosa acidificada utilizando hexanos e um funil de separação, como anteriormente. Por fim, remova os hexanos dos extratos orgânicos combinados em um evaporador rotativo para obter ácidos graxos livres purificados.

Um resíduo oleoso verde escuro quase preto que derrete um pouco acima de 30 graus Celsius. Dissolver os ácidos gordos com seis volumes de metanol cholorfórmio e, em seguida, deitar a solução num balão de reacção de alta pressão espesso e com uma barra de agitação para enxaguar para assegurar a transferência de todos os ácidos gordos para o balão de reacção. Em seguida, sob uma coifa, adicione ácido sulfúrico concentrado.

Feche o frasco e aqueça a mistura a 90 graus Celsius, mexendo por uma hora. Depois de resfriar a reação à temperatura ambiente, despeje-a em um funil separatório e adicione dois volumes de água. Agitar agora a ampola de separação, deixar separar as faces e drenar a camada inferior para um balão de fundo redondo pré-pesado.

Em seguida, concentrar a solução em um evaporador rotativo e registrar a massa do biodiesel resultante, a substância agora pode ser analisada usando cromatógrafos gasosos. Os lipídios neutros podem ser raspados do fundo redondo, pesados e transferidos para um frasco para purificação. Comece dissolvendo os lipídios neutros em uma quantidade mínima de diclorometano.

Em seguida, coloque a solução em uma coluna de cromostografia contendo 100 gramas de sílica gel. Em seguida, use uma leve pressão para diluir a solução através da sílica com cerca de 150 mililitros de diclorometano. Uma pequena camada de areia é adicionada ao topo da coluna para evitar que a sílica seja perturbada ao encher com solvente.

Recolher o yelia wint num balão de fundo redondo de 250 ml. Em seguida, remova o diclorometano com um evaporador rotativo. O resultado deve ser um sólido de cor laranja.

Recrialize os sólidos em hexanos ferventes. Primeiro, adicione 100 mililitros iniciais e, em seguida, continue adicionando hexanos ferventes até que a solução fique homogênea. Agora, resfrie lentamente a solução à temperatura ambiente para promover a cristalização e colete as alcenonas cristalizadas usando um aparelho de filtração.

Use um pequeno volume de hexanos gelados para enxaguar o frasco. Antes do processamento, a pasta de isochrysis foi primeiro seca para obter um material preto, verde e escamoso com cheiro de algas marinhas. Em contraste, a isochrysis em pó era um pó seco finamente moído marrom-amarelado que era usado sem processamento adicional.

A extração de qualquer material por soxhlet com hexanos deu óleos de algas com rendimentos substancialmente maiores da pasta do que do pó. Os acilgliceróis no óleo de algas foram convertidos em carboxilato solúvel em água, do qual lipídios neutros e ácidos graxos livres foram extraídos em um volume quase quantitativo de qualquer material de partida. No entanto, a proporção dos produtos foi diferente.

A esterificação produziu ésteres metílicos de ácidos graxos. Também conhecido como biodiesel, um líquido oleoso verde escuro quase preto. O rendimento excedeu 90%O produto foi descolorido conforme descrito no protocolo de texto.

A análise FAME dos biocombustíveis diesel purificados mostrou perfis semelhantes, mas não idênticos, dos dois materiais de partida. Filtrando os lipídios neutros dissolvidos através de sílica usando DCM, obtém-se um sólido laranja avermelhado que foi recristalizado com hexanos e alcenonas analiticamente puras. Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como processar a isoquitse comercialmente disponível em biodiesel com isolamento de alcenonas puras como coproduto.

Uma vez dominada, essa técnica pode gerar consistentemente quantidades significativas de biodiesel de algas e alcenonas para estudos posteriores. Com seu desenvolvimento, essa técnica abriu caminho para examinarmos criticamente as propriedades do combustível do biodiesel de algas, fornecendo quantidades suficientes para realizar os vários testes de combustível, em vez de confiar em previsões ou simulações. Não se esqueça de que trabalhar com ácidos ou bases fortes e aquecer o conteúdo dentro de um recipiente selado pode ser extremamente perigoso.

Certifique-se de usar equipamento de proteção individual adequado e trabalhar em uma coifa ao executar essas etapas.