Экспериментальный протокол для производства биодизеля с выделением Alkenones в копроизведениями из коммерческих Isochrysis Algal Биомасса

Общая цель этой процедуры заключается в производстве биодизельного топлива из коммерчески доступных водорослей Isochyrsis Algal при одновременной изоляции длинноцепочечных алкенонов в качестве ценного побочного продукта. Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в области возобновляемых источников энергии. Например, наше водорослевое биотопливо, жизнеспособная альтернатива топливу на нефтяной основе.

Основное преимущество этой методики заключается в том, что водоросли, которые мы используем, уже выращены промышленным способом и могут быть приобретены в многокилограммовых количествах у нескольких коммерческих поставщиков. Кроме того, эти водоросли синтезируют уникальную сладость липидов, известную как длинноцепочечные алкеноны, которые могут быть выделены в качестве побочного продукта. Демонстрировать процедуру будет Джон Уильямс, аспирант моей лаборатории.

Чтобы приготовить имеющуюся в продаже влажную пасту изохрисис, вырежьте небольшое отверстие в упаковке весом в один килограмм и выдавите примерно 300 граммов в кристаллизующуюся чашку размером 150 на 75 миллиметров. Паста примерно на 80% состоит из воды, темно-зеленая, почти черная и имеет резкий запах. Высушите пасту на воздухе, чтобы создать слой толщиной около 20 миллиметров.

Соскребите сухую биомассу в наперсток для извлечения целлюлозы известной массы. Затем запишите вес биомассы изохриза. Перенесите от 50 до 60 граммов сухого изохриса в аппарат для экстракции сокшлета.

Затем наполните колбу сокшлета 400 миллилитрами гексанов. Включите конденсатор воды и источника тепла и дайте сохлету поработать в течение одного-двух дней. Когда цвет растворителя изменился с темно-зеленого на желтый, экстракция завершена.

Охладите его до комнатной температуры и используйте ротационный испаритель для удаления гексанов. Наконец, взвесьте гексановое водорослевое масло. Начните с растворения гексанового водорослевого масла в колбе с 10 объемами метанола дихлорметана в соотношении два к одному.

Затем добавьте перемешанный брусок и две и две трети воды по сравнению с объемом масла и добавьте массу гидроксида калия, которая составляет половину массы масла. Теперь прикрепите колбу к 500-миллиметровому дефлегматору. Нагрейте смесь при помешивании до 60 градусов Цельсия в течение трех часов в вытяжном шкафу.

После охлаждения реакции удалить органические растворители на ротационном испарителе. Затем усыпьте оставшуюся водную смесь в литровую разделительную воронку и добавьте равное количество гексанов. Промойте колбу с гексанами, чтобы убедиться, что весь материал переносится в воронку.

Встряхните воронку и дайте слоям разойтись. Затем слейте нижний водный слой в колбу и слейте верхнюю органическую поверхность во вторую колбу. Оставьте оба слоя.

Повторяйте экстракцию гексаном до тех пор, пока органический слой не станет желто-зеленым. Затем соедините собранные органические экстракты и конденсируйте их на ротационном испарителе, чтобы выделить нейтральные липиды. Эти липиды выглядят как зеленоватое твердое вещество и имеют температуру плавления от 60 до 70 градусов по Цельсию.

Затем подкислите водную фазу до pH два с помощью шестимолярной соляной кислоты. Затем извлеките свободные жирные кислоты из подкисленной водной фазы с помощью гексанов и разделительной воронки, как и раньше. Наконец, удалите гексаны из объединенных органических экстрактов на ротационном испарителе для получения очищенных свободных жирных кислот.

Темно-зеленый почти черный маслянистый осадок, который растает чуть выше 30 градусов по Цельсию. Растворите жирные кислоты с помощью шести объемов метанола холорформа, а затем перелейте раствор в густую хорошо обработанную реакционную колбу высокого давления с перемешивающим стержнем, чтобы убедиться, что все жирные кислоты перешли в реакционную колбу. Далее под вытяжной шкаф добавьте коннектированную серную кислоту.

Закройте колбу и нагрейте смесь до 90 градусов Цельсия, помешивая, в течение часа. После остывания реакции до комнатной температуры вылейте его в разделительную воронку и добавьте два объема воды. Теперь встряхните разделительную воронку, дайте граням разойтись и слейте нижний слой в заранее взвешенную круглую донную колбу.

Затем сконцентрируйте раствор на ротационном испарителе и запишите массу полученного биодизеля, вещество теперь можно анализировать с помощью газовых хроматографов. Нейтральные липиды можно соскрести с круглого дна, взвесить и переложить в колбу для очистки. Начните с растворения нейтральных липидов в минимальном количестве дихлорметана.

Затем направьте раствор в колонку для хромотатографии, содержащую 100 граммов силикагеля. Затем с помощью легкого давления разбавьте раствор через диоксид кремния примерно 150 миллилитрами дихлорметана. В верхнюю часть колонны добавляется небольшой слой песка, чтобы предотвратить повреждение кремнезема при заполнении растворителем.

Соберите елию в колбу с круглым дном объемом 250 миллилитров. Затем удалите дихлорметан с помощью ротационного испарителя. В результате должно получиться однотонное тело оранжевого цвета.

Повторно кристаллизуйте твердые вещества в кипящих гексанах. Сначала добавьте начальные 100 миллилитров, а затем продолжайте добавлять кипящие гексаны до тех пор, пока раствор не станет однородным. Теперь медленно охладите раствор до комнатной температуры, чтобы способствовать кристаллизации, и соберите кристаллизованные алкеноны с помощью фильтрующего аппарата.

Используйте небольшой объем ледяных гексанов для полоскания колбы. Перед обработкой пасту изохрисиса сначала высушивали, чтобы получить черный, зеленый, хлопьевидный материал с запахом, похожим на запах морских водорослей. В отличие от этого, порошкообразный изохрисис представлял собой желто-коричневый мелко измельченный сухой порошок, который использовался без дополнительной обработки.

Экстракция из любого из этих материалов с помощью сокшлета с гексанами давала водорослевые масла с выходом, который был значительно выше, чем у порошка. Ацилглицерины в водорослевом масле были преобразованы в водорастворимый карбоксилат, из которого нейтральные липиды и свободные жирные кислоты были извлечены в количественном объеме из любого исходного материала. Однако соотношение продуктов было другим.

В результате этерификации образуются метиловые эфиры жирных кислот. Также известен как биодизель, темно-зеленая почти черная маслянистая жидкость. Выход превысил 90%Продукт был обесцвечен в соответствии с текстовым протоколом.

Анализ FAME очищенного биодизельного топлива показал схожие, но не идентичные профили двух исходных материалов. Фильтруя растворенные нейтральные липиды через диоксид кремния с помощью DCM, получают красновато-оранжевое твердое вещество, которое было повторно кристаллизовано с гексанами и аналитически чистыми алкенонами. После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее представление о том, как перерабатывать коммерчески доступный изохирсис в биодизельное топливо с выделением чистых алкенонов в качестве побочного продукта.

После освоения этого метода можно стабильно получать значительные количества водорослевого биодизеля и алкенонов для дальнейшего изучения. С его развитием этот метод проложил нам путь к критическому изучению топливных свойств водорослевого биодизеля, предоставляя достаточное количество для проведения различных испытаний топлива, а не полагаясь на прогнозы или моделирование. Не забывайте, что работа с сильными кислотами или основаниями и нагревание содержимого внутри герметичного сосуда может быть чрезвычайно опасным.

Обязательно надевайте надлежащие средства индивидуальной защиты и работайте в вытяжном шкафу во время выполнения этих действий.