Name: Bitkisel Yağlardan Ultrasonik Destekli Biyodizel Ürünlerinin Hazırlanması (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-04-19T14:40:00.000+00:00
Duration: 4 min 40 s
Description: Öğrenin, ultrasonik destekli transesterifikasyon ile bitkisel yağlardan yüksek saflıkta biyodizel üretimini. Bu yöntem oda sıcaklığında çalışarak enerji verimliliği ve güvenliği artırır.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Çalışma, Author YL'nin başlangıç fonu ve California Eyalet Üniversitesi, Sacramento'daki Pedagoji Geliştirme Ödülü (PEA) tarafından desteklendi.

1. Yağ kaynağı ve hazırlanması
<ol><li>15 mL'lik bir santrifüj tüpüne 2,0 mL HPLC dereceli metanol ekleyin. DİKKAT: Metanol oldukça yanıcı bir sıvıdır. Yutulması, cilt ile temas etmesi veya solunması halinde toksiktir ve gözlerde hasara neden olur. Metanol ile çalışırken kişisel koruyucu ekipman (KKD) giydiğinizden ve çeker ocakta kullandığınızdan emin olun.</li>
	<li>Santrifüj tüpüne bir pelet KOH (~ 0.10 g) ekleyin ve sadece ultrasonik temizleyiciyi (40 kHz) kullanarak KOH katısını çözün. DİKKAT: KOH yutulması halinde zararlıdır. Ciddi cilt yanıklarına, göz hasarına ve ciddi göz hasarına neden olur. Bu maddeyle çalışırken KKD giydiğinizden emin olun. NOT: En iyi sonuçlar için, santrifüj tüpünü suyla dolu bir beherin içine yerleştirin ve ardından beheri ultrasonik banyonun içine yerleştirin. Bu daldırılmış konfigürasyon, reaksiyon karışımının ultrasonik ışınlamaya tam olarak maruz kalmasını garanti ederek etkinliğini en üst düzeye çıkarır.</li>
</ol>2. Transesterifikasyon işlemi
<ol><li>Santrifüj tüpüne 8.0 mL sızma zeytinyağı ekleyin.</li>
	<li>Santrifüj tüpünü sıkıca kapatın ve kapatın ve yağı ve potasyum metoksit çözeltisini karıştırmak için santrifüj tüpünü kuvvetlice sallayın. NOT: Santrifüj tüpünü sallarken santrifüj kapağını sıkı tutun.</li>
	<li>Kapağı gevşetin ve santrifüj tüpünü ultrasonik banyoya koyun. Ultrasonik banyoyu 1 dakika boyunca açın.</li>
	<li>İlk 1 dakikadan sonra santrifüj kapağını sıkıca kapatın ve santrifüj tüpünü tekrar kuvvetlice sallayın.</li>
	<li>Kapağı gevşetin ve reaksiyon karışımını 14 dakika daha ultrasonik banyoya koyun.</li>
	<li>Reaksiyon karışımını bir ayırma hunisine aktarın ve alt gliserin tabakasını boşaltın.</li>
	<li>Fazla metanolü ve artık katalizörü esterden yıkamak için üst tabakayı 15 mL doymuş NaCl çözeltisi 3x ile yıkayın. Bir pH kağıdı ile test ederek son yıkamanın pH'ının nötr olduğundan emin olun.</li>
	<li>Üst biyodizel katmanını kuru, temiz bir şişeye aktarın, şişeye susuz Na2S04 ekleyin, karışımı döndürün ve biyodizel berraklaşana kadar karışımın yaklaşık 15 dakika bekletilmesine izin verin. Karakterizasyon için berrak biyodizel ürününü kullanın.</li>
</ol>3. Biyodizelin karakterizasyonu
<ol><li>Fourier dönüşümü kızılötesi (FT-IR) analizi<ol><li>FT-IR spektrumlarını 4000-400 cm-1 gibi geniş bir aralıkta kaydedin. Her numuneyi 4 cm-1 çözünürlükte 16 taramayı birlikte ekleyerek ölçün. Her numune taramasından önce bir temiz hava spektrumu elde ederek arka plan çıkarma işlemini gerçekleştirin. Bu, doğru referans değer düzeltmesi sağlamak ve numune kontaminasyonunu en aza indirmek içindir. Her yeni numuneden önce ATR plakasını metanol kullanarak temizleyin ve ardından tüy bırakmayan mendillerle kurulayın.</li>
	</ol></li>
	<li>Proton nükleer manyetik rezonans (1H NMR) analizi<ol><li>Biyodizel ürününün kimyasal bileşimini analiz etmek için, biyodizel ve sızma zeytinyağının nükleer manyetik rezonans (NMR) spektrumlarını oda sıcaklığında 500 MHz NMR spektrometresine kaydedin. Yüksek çözünürlüklü 5 mm'lik çift gradyanlı bir prob kullanarak, her bir numuneyi, dahili bir standart olarak %0.05 tetrametilsilan (TMS) içeren 0.7 mL döteryumlu kloroform (CDCl3) içinde 50 mg çözerek hazırlayın. 16 taramalı TOPSPIN programını kullanarak ve 0,0 ppm'de TMS standardına referans alarak 1H NMR spektrumu elde edin. DİKKAT: CDCl3 yutulduğunda zararlıdır ve solunduğunda toksiktir. Cilt tahrişine ve ciddi göz tahrişine neden olur. Bu maddeyle çalışırken KKD giyin.</li>
	</ol></li>
	<li>Viskozite analizi<ol><li>İki adet 5,75 inç cam Pasteur pipeti ve bir pipet pompası hazırlayın.</li>
		<li>Her pipette bir kalemle iki işaret yapın. Üst işaret pipetin gövdesi üzerindedir ve ikinci işaret, uçtan yaklaşık 2 cm yukarıda, dar sap üzerindedir.</li>
		<li>Pipeti, menisküs üst işarette olacak şekilde sızma zeytinyağı ile doldurmak için bir pipet pompası kullanın.</li>
		<li>Pipet pompasını çıkarın ve kronometreyi başlatın. Sızma zeytinyağı alt işarete ulaştığında kronometreyi durdurun.</li>
		<li>3.3.3 ve 3.3.4 adımlarını sızma zeytinyağı yerine biyodizel ürünü ile tekrarlayın.</li>
		<li>Biyodizelin sızma zeytinyağına karşı nispi viskozitelerini, bir cam pipetten geçişlerini zamanlayarak belirleyin. Bağıl Viskozite = (yağ süresi)/(biyodizel süresi).</li>
	</ol></li>
	<li>Yanmazlık testleri<ol><li>Yaklaşık 2 cm uzunluğunda bir pamuk ipini biyodizele ve başka bir pamuk ipini sızma zeytinyağına batırın. İpin ilgili sıvı ile tam doygunluğundan emin olun. Kaplanmış pamuk ipleri alüminyum folyo üzerine yerleştirin.</li>
		<li>Belirlenmiş bir laboratuvar alanında, yanıcı çözücülerden uzakta, her bir pamuk ipini tutuşturma kolaylığını değerlendirin ve üretilen alevin kalitesini gözlemleyin. Bir pamuk ipinin diğerinden daha kolay tutuşup tutuşmadığını belirleyin. Hangi sıvının üstün fitilleme kabiliyeti sergilediğini ve hangisinin daha güçlü bir yanık sürdürdüğünü değerlendirin.</li>
	</ol></li>
</ol>

Bitkisel Yağların Ultrasonik Destekli Transesterifikasyonu ile Biyodizel Sentezi

<ol><li>Mishra, V. K., Goswami, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+of+production%2C+properties+and+advantages+of+biodiesel%5BTitle%5D)+AND+%22Biofuels%22%5BJournal%5D)">A review of production, properties and advantages of biodiesel.</a> Biofuels. 9 (2), 273-289 (2018).</li>
<li>Talha, N. S., Sulaiman, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Overview+of+catalysts+in+biodiesel+production%5BTitle%5D)+AND+%22ARPN+J+Eng+Appl+Sci%22%5BJournal%5D)">Overview of catalysts in biodiesel production.</a> ARPN J Eng Appl Sci. 11 (1), 439-442 (2016).</li>
<li>Kalita, P., Basumatary, B., Saikia, P., Das, B., Basumatary, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biodiesel+as+renewable+biofuel+produced+via+enzyme-based+catalyzed+transesterification%5BTitle%5D)+AND+%22Ener+Nex%22%5BJournal%5D)">Biodiesel as renewable biofuel produced via enzyme-based catalyzed transesterification.</a> Ener Nex. 6, 100087(2022).</li>
<li>Norjannah, B., Ong, H. C., Masjuki, H. H., Juan, J. C., Chong, W. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enzymatic+transesterification+for+biodiesel+production%3A+A+comprehensive+review%5BTitle%5D)+AND+%22RSC+Adv%22%5BJournal%5D)">Enzymatic transesterification for biodiesel production: A comprehensive review.</a> RSC Adv. 6 (65), 60034-60055 (2016).</li>
<li>Wang, X., Chrzanowski, M., Liu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrasonic-assisted+transesterification%3A+A+green+miniscale+organic+laboratory+experiment%5BTitle%5D)+AND+%22J+Chem+Edu%22%5BJournal%5D)">Ultrasonic-assisted transesterification: A green miniscale organic laboratory experiment.</a> J Chem Edu. 97 (4), 1123-1127 (2020).</li>
<li>Duarte, M. P., Hamilton, A., Naccache, R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aDuarte%2C+MP+%22Biomass+to+bioenergy%22">Biomass to bioenergy</a>. , Elsevier. (2024).</li>
<li>Munir, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biodiesel+production+from+novel+non-edible+caper+%28Capparis+L.%29+seeds+oil+employing+Cu-Ni+doped+ZrO2+catalyst%5BTitle%5D)+AND+%22Renew+Sus+Ener+Rev%22%5BJournal%5D)">Biodiesel production from novel non-edible caper (Capparis L.) seeds oil employing Cu-Ni doped ZrO2 catalyst.</a> Renew Sus Ener Rev. 138, 110558(2021).</li>
<li>Munir, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cleaner+production+of+biodiesel+from+novel+non-edible+seed+oil+%28Carthamus+lanatus+L.%29+via+highly+reactive+and+recyclable+green+nano+CoWO3%40rGO+composite+in+context+of+green+energy+adaptation%5BTitle%5D)+AND+%22Fuel%22%5BJournal%5D)">Cleaner production of biodiesel from novel non-edible seed oil (Carthamus lanatus L.) via highly reactive and recyclable green nano CoWO3@rGO composite in context of green energy adaptation.</a> Fuel. 332, 126265(2023).</li>
<li>Rocha-Meneses, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+advances+on+biodiesel+production+from+waste+cooking+oil+%28WCO%29%3A+A+review+of+reactors%2C+catalysts%2C+and+optimization+techniques+impacting+the+production%5BTitle%5D)+AND+%22Fuel%22%5BJournal%5D)">Recent advances on biodiesel production from waste cooking oil (WCO): A review of reactors, catalysts, and optimization techniques impacting the production.</a> Fuel. 348, 128514(2023).</li>
<li>Suslick, K. S., Nyborg, W. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrasound%3A+Its+chemical%2C+physical+and+biological+effects%5BTitle%5D)+AND+%22J+Acoust+Soc+Am%22%5BJournal%5D)">Ultrasound: Its chemical, physical and biological effects.</a> J Acoust Soc Am. 87, 919-920 (1990).</li>
<li>Afreen, S., Muthoosamy, K., Manickam, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sono-nano+chemistry%3A+A+new+era+of+synthesising+polyhydroxylated+carbon+nanomaterials+with+hydroxyl+groups+and+their+industrial+aspects%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrason+Sonochem%22%5BJournal%5D)">Sono-nano chemistry: A new era of synthesising polyhydroxylated carbon nanomaterials with hydroxyl groups and their industrial aspects.</a> Ultrason Sonochem. 51, 451-461 (2019).</li>
<li>Babu, S. G., Neppolian, B., Ashokkumar, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrasound-assisted+synthesis+of+nanoparticles+for+energy+and+environmental+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Handbook+Ultrason+Sonochem%22%5BJournal%5D)">Ultrasound-assisted synthesis of nanoparticles for energy and environmental applications.</a> Handbook Ultrason Sonochem. 2, 1-34 (2015).</li>
<li>Banerjee, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+developments+on+ultrasound+assisted+catalyst-free+organic+synthesis%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrason+Sonochem%22%5BJournal%5D)">Recent developments on ultrasound assisted catalyst-free organic synthesis.</a> Ultrason Sonochem. 35, 1-14 (2017).</li>
<li>Bang, J. H., Suslick, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Applications+of+ultrasound+to+the+synthesis+of+nanostructured+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Mater%22%5BJournal%5D)">Applications of ultrasound to the synthesis of nanostructured materials.</a> Adv Mater. 22 (10), 1039-1059 (2010).</li>
<li>Kaur, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrasound-assisted+green+synthesis+of+five-membered+O-+and+S-heterocycles%5BTitle%5D)+AND+%22Syn+Comm%22%5BJournal%5D)">Ultrasound-assisted green synthesis of five-membered O- and S-heterocycles.</a> Syn Comm. 48 (14), 1715-1738 (2018).</li>
<li>Liu, Y., Myers, E. J., Rydahl, S. A., Wang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrasonic-assisted+synthesis%2C+characterization%2C+and+application+of+a+metal-organic+framework%3A+A+green+general+chemistry+laboratory+project%5BTitle%5D)+AND+%22J+Chem+Edu%22%5BJournal%5D)">Ultrasonic-assisted synthesis, characterization, and application of a metal-organic framework: A green general chemistry laboratory project.</a> J Chem Edu. 96 (10), 2286-2291 (2019).</li>
<li>Tan, S. X., Lim, S., Ong, H. C., Pang, Y. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((State+of+the+art+review+on+development+of+ultrasound-assisted+catalytic+transesterification+process+for+biodiesel+production%5BTitle%5D)+AND+%22Fuel%22%5BJournal%5D)">State of the art review on development of ultrasound-assisted catalytic transesterification process for biodiesel production.</a> Fuel. 235, 886-907 (2019).</li>
<li>Mahamuni, N. N., Adewuyi, Y. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fourier+transform+infrared+spectroscopy+%28FTIR%29+method+to+monitor+soy+biodiesel+and+soybean+oil+in+transesterification+reactions%2C+petrodiesel%E2%88%92+biodiesel+blends%2C+and+blend+adulteration+with+soy+oil%5BTitle%5D)+AND+%22Ener+Fuels%22%5BJournal%5D)">Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) method to monitor soy biodiesel and soybean oil in transesterification reactions, petrodiesel− biodiesel blends, and blend adulteration with soy oil.</a> Ener Fuels. 23 (7), 3773-3782 (2009).</li>
<li>Castejón, D., Fricke, P., Cambero, M. I., Herrera, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automatic+1H-NMR+screening+of+fatty+acid+composition+in+edible+oils%5BTitle%5D)+AND+%22Nutrients%22%5BJournal%5D)">Automatic 1H-NMR screening of fatty acid composition in edible oils.</a> Nutrients. 8 (2), 93(2016).</li>
<li>Doudin, K. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+and+qualitative+analysis+of+biodiesel+by+NMR+spectroscopic+methods%5BTitle%5D)+AND+%22Fuel%22%5BJournal%5D)">Quantitative and qualitative analysis of biodiesel by NMR spectroscopic methods.</a> Fuel. 284, 119114(2021).</li>
<li>Prat, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chem21+selection+guide+of+classical-and+less+classical-solvents%5BTitle%5D)+AND+%22Green+Chem%22%5BJournal%5D)">Chem21 selection guide of classical-and less classical-solvents.</a> Green Chem. 18 (1), 288-296 (2016).</li>
<li>Ameen, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prospects+of+catalysis+for+process+sustainability+of+eco-green+biodiesel+synthesis+via+transesterification%3A+A+state-of-the-art+review%5BTitle%5D)+AND+%22Sustainability%22%5BJournal%5D)">Prospects of catalysis for process sustainability of eco-green biodiesel synthesis via transesterification: A state-of-the-art review.</a> Sustainability. 14 (12), 7032(2022).</li>
<li>Malek, M. N. F. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrasonication%3A+A+process+intensification+tool+for+methyl+ester+synthesis%3A+A+mini+review%5BTitle%5D)+AND+%22Biomass+Conv+Bioref%22%5BJournal%5D)">Ultrasonication: A process intensification tool for methyl ester synthesis: A mini review.</a> Biomass Conv Bioref. 13, 1457-1467 (2023).</li>
</ol>

Yazarların ifşa edecek hiçbir şeyi yok.

Bu gösteride, optimal etkinlik için baz katalizli biyodizel üretiminin ultrasonik destekli bir yöntemi açıklanmıştır. En iyi sonuçlar için, santrifüj tüpü su ile dolu bir beher içine yerleştirilmeli ve daha sonra beher ultrasonik banyonun içine yerleştirilmelidir. Bu daldırılmış konfigürasyon, reaksiyon karışımının ultrasonik işleme tam olarak maruz kalmasını garanti eder ve etkinliğini en üst düzeye çıkarır. İstenirse, ultrasonik banyonun içindeki beheri değiştirmek için bir santrifüj rafı da kullanılabilir, bu da ultrasonikasyon gürültüsünü daha da azaltabilir.
Uygun çözücü seçimi, ultrasonik destekli sentez ile biyodizel sentezi için bir başka kritik bileşendir. Hem metanol hem de etanol yeşil çözücüler21 olmasına ve etanol ile karşılaştırıldığında biyodizel üretmek için kullanılabilmesine rağmen, metanol maliyet etkinliği, daha hızlı reaksiyon süreleri, verimli gliserin ayrımı ve 1H NMR22 kullanarak dostça saflık değerlendirmesi dahil olmak üzere çeşitli avantajlar sunar. Bu nedenle, bu gösteride metanol kullanılmıştır. Ayrıca, metanolden elde edilen biyodizel ürününün H1 NMR5 kullanılarak karakterize edilmesi daha kolaydır.
Su, bitkisel yağın transesterifikasyonunda önemli bir zorluk teşkil eder ve hem katalizör verimliliğini hem de biyodizel saflığını engeller. Fazla su hidrolizi tetikleyerek değerli biyodizeli alkali katalizörle reaksiyona giren sorunlu serbest yağ asitlerine dönüştürerek zahmetli sabun oluşturur. Bu sabun, ayırma ve saflaştırmayı engeller, katalizör aktivitesini azaltır ve sonuçta biyodizel verimini düşürür. Bununla birlikte, kapalı bir sistemdeki reaksiyon karışımı, daha düşük bir biyodizel verimine neden olacaktır. Bu nedenle, santrifüj tüpünün kapağının ultrasonik işlem altında gevşetilmesi gerekir.
Ultrasonik destekli yöntem, geleneksel ısıtma yöntemlerine göre avantajlıdır, çünkü biyodizel, atmosferik basınç altında oda sıcaklığında doğru, kesin ve hızlı bir şekilde sentezlenebilir. Bu yöntemde biyodizel, geleneksel ısıtma yöntemlerine göre daha enerji verimli ve daha güvenli olan ortam sıcaklığı ve atmosferik basınç altında sentezlenir. Bu nedenle, ultrasonik destekli yöntem, geleneksel ısıtma yöntemine kıyasla daha yeşil bir yöntemdir. Çevre dostu olması, enerji verimliliği ve ortam koşullarında kısa reaksiyon süresi nedeniyle biyodizel, ultrasonik destekli yöntem kullanılarak 15 dakika içinde hazırlanabilir. Bu yöntem aynı zamanda soya fasulyesi yağı, mısır yağı, kanola yağı, yer fıstığı yağı ve zeytinyağı gibi diğer bitkisel yağlar için de geçerlidir. Sonuçlar bir önceki yayınımızolan 5'te bildirilmiştir. Bu bitkisel yağlar ticari olarak temin edilebilir ve kolayca erişilebilir, bu da ultrasonik destekli yöntemin daha geniş bir şekilde benimsenmesini sağlar.
Reaksiyon süresi değişebilse de, düşük maliyetli ultrasonik temizleyiciler veya ultrasonik mücevher temizleyiciler dahil olmak üzere farklı ultrasonik banyolar (40 kHz) kullanılabilir. Ultrasonik bir prob ile karşılaştırıldığında, ultrasonik bir banyonun bir frekansı vardır, bu da bu yöntemin sınırlamasıdır. Reaksiyon süresi kısa olduğundan ve ultrasonik banyoda aynı anda birden fazla reaksiyon yürütülebildiğinden, ultrasonik destekli yöntem, öğrencilere yenilenebilir hammaddelerin kullanımı, enerji verimliliği için tasarım, kaza önleme için doğal olarak daha güvenli kimya gibi yeşil kimyanın 12 ilkesinin uygulanmasını tanıtmak için iyi bir örnek olarak laboratuvar derslerinin öğretiminde de kullanılabilir. ve kataliz.
Sonuç olarak, oda sıcaklığında ve atmosferik basınçta ticari olarak temin edilebilen bitkisel yağlardan saf biyodizelin hazırlanması için ultrasonik destekli bir transesterifikasyon yöntemi tanıtıldı. Geleneksel ısıtma yöntemleriyle karşılaştırıldığında, ultrasonik ışınlama, yağ transesterifikasyonunda önemli avantajlar sunar: daha kısa reaksiyon süreleri, alkolün yağa olan molar oranlarının azalması,% 50'ye kadar daha düşük enerji tüketimi ve artan reaksiyon hızları. Bu verimli işlem, reaksiyon karışımı içinde etkili enerji dağılımı elde etmek için ultrason ışınlamasından yararlanarak üstün performansa yol açar17,23. Ayrıca, düşük maliyetli ultrasonik banyolar kullanarak küçük ölçekli reaksiyonları çalıştırmak avantajlıdır; Bu nedenle, ultrason ışınlama kaynağı olarak ultrasonik banyolar, araştırma ve öğretim laboratuvarlarında kolayca ve yaygın olarak benimsenebilir.

Yaygın, bitki bazlı sıvı ve katı yağlardan elde edilen biyodizel, petrole olan bağımlılığı azaltmak için sürdürülebilir bir çözüm olarak ortaya çıkmaktadır1. Bu yenilenebilir ikame, sürdürülebilir kaynaklara dayanırken, başta karbondioksit olmak üzere azaltılmış sera gazı emisyonlarını sergiliyor. Ayrıca biyodizel, kükürt içermeyen bileşimi, toksik olmayan yapısı ve biyolojik olarak parçalanabilirliği ile karakterize edilen petrol dizeline göre belirgin avantajlar sunar. Konvansiyonel fosil yakıtlara bir alternatif olarak biyodizel, yenilenemeyen fosil yakıtlara olan bağımlılığımızı azaltarak ve iklim değişikliğinin olumsuz etkilerini hafifleterek Birleşmiş Milletler'in (BM) Net Sıfır politikasıyla uyumludur. Biyodizel, mevcut enerji ihtiyaçlarını karşılamak için umut verici bir yol sunarak onu daha yeşil bir gelecek için güçlü bir seçim haline getiriyor2.
Biyodizel üretimi için kullanılan baskın yöntem, sıvı ve katı yağlarda bulunan trigliseritlerin, yüksek sıcaklık koşulları 1,2,3,4 altında bir katalizör varlığında bir alkol, tipik olarak metanol veya etanol ile reaksiyona girdiği kimyasal bir işlem olan transesterifikasyonu içerir. Bu reaksiyon, biyodizelin temel bileşeni olan yağ asidi alkil esterlerini verir. Hem yenilebilir5 (örneğin, sızma zeytinyağı ve mısır yağı) hem de yemeklik olmayan yağlar 6,7,8 (örneğin, kapari tohumu yağı) ve atık yağlar9 dahil olmak üzere çeşitli bitkisel yağ türleri biyodizel üretimi için birincil hammadde görevi görür. Metanol, nispeten ucuz bir alkol olduğu için bu transesterifikasyon işlemi için en yaygın olarak kullanılır. Ek olarak, transesterifikasyon sürecini hızlandırmak için sülfürik asit, fosforik asit, potasyum hidroksit, sodyum hidroksit veya lipaz gibi enzimler gibi bir dizi katalizörkullanılabilir 1,2,3,4. Geleneksel olarak, reaksiyon karışımı uzun süreler, tipik olarak 30 dakika veya daha uzun süre geri akış altında ısıtılır. Isıtma, ultrasonikasyon kadar enerji verimli değildir ve aynı zamanda güvenlik riskleri oluşturur5. Sonuç olarak, daha güvenli, daha hızlı ve daha enerji verimli bir transesterifikasyon sürecine ihtiyaç vardır.
Ultrason ışınlaması, öncelikle akustik kavitasyon olgusu nedeniyle, ısı, ışık ve elektrik gibi geleneksel enerji kaynaklarına üstün bir alternatif olarak ortaya çıkmaktadır10. Kabarcıkların oluşumu, genişlemesi ve şiddetli çöküşü ile karakterize edilen bu fenomen, yaklaşık 5000 K'ye ulaşan sıcaklıklara ve 1000 atm basınca sahip lokalize sıcak noktalar oluşturur. Bu tür aşırı koşullar, hızlı ısıtma ve soğutma hızlarıyla (1010 K/s'nin üzerinde) birleştiğinde, daha önce geleneksel yollarla ulaşılamaz olarak kabul edilenler de dahil olmak üzere, oda sıcaklığında çok çeşitli kimyasal reaksiyonların verimli bir şekilde gerçekleşmesi için gerekli enerjiyi sağlar10. Ultrasonik destekli sentez, çeşitli araştırma alanlarında hızla zemin kazanmaktadır. Özellikle, organik sentez ve katı hal malzemelerinde ultrasonik destekli senteze olan ilgi, çevre dostu doğası, enerji verimliliği ve ortam koşulları altında kısaltılmış reaksiyon süreleritarafından yönlendirilmektedir 5,11,12,13,14,15,16 . Burada, kısa bir zaman dilimi içinde saf biyodizel ürünleri veren bir alkali katalizör kullanarak bitkisel yağların güvenli ultrasonik destekli transesterifikasyonu için hızlı ve etkili bir teknik tanıtılmaktadır. Sızma zeytinyağı bu çalışmada gösteri ortamı olarak hizmet ederken, ultrasonik yöntemin bir dizi bitkisel yağauygulanabilirliğe sahip olduğuna dikkat etmek zorunludur 5,17.

<table><tbody><tr><td>Kloroform-d</td><td>Fisher Bilimsel</td><td>865-49-6</td> <td>& boğa; Yutulması halinde zararlıdır. &bull; Cilt tahrişine neden olur. &bull; Ciddi göz tahrişine neden olur. &boğa; Solunması halinde toksiktir. &boğa; Kansere neden olduğundan şüpheleniliyor. &bull; Doğurganlığa veya doğmamış çocuğa zarar verme şüphesi varsa. &bull; Uzun süreli veya tekrarlanan maruz kalma yoluyla organlarda hasara neden olur</td></tr><tr><td>Isıtmalı Ultrasonik Banyolar, Dijital, Branson Ultrasonik</td><td>Branson&nbsp;</td><td>89375-492</td><td></td></tr><tr><td>Metanol</td><td>Fisher Scientific Company</td><td>67-56-1</td><td>Son derece yanıcı sıvı ve buhar. Yutulduğunda, cilt ile temas ettiğinde veya solunduğunda toksiktir. Organlarda (Gözlerde) hasara neden olur.</td></tr><tr><td>Potasyum hidroksit&nbsp;</td><td>Fisher Scientific Company</td><td>1310-58-3</td><td>Metaller için aşındırıcı olabilir. Yutulması halinde zararlıdır. Ciddi cilt yanıklarına ve göz hasarına neden olur. Ciddi göz hasarına neden olur</td></tr><tr><td>Sodyum klorür</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>7647-14-5</td><td>Tehlikeli değil</td></tr><tr><td>Bitkisel yağlar</td><td></td><td></td><td>Pestisitlerde uzun süredir güvenli kullanım geçmişine sahip, yaygın olarak tüketilen bir gıdadır.</td></tr></tbody></table>

bitkisel yağlardan ultrasonik destekli biyodizel Ürünlerinin hazırlanması

Ultrasonic-Assisted Preparation of Biodiesel Products from Vegetable Oils

Bitkisel yağı sürdürülebilir bir hammadde olarak kullanan bu çalışma, biyodizel sentezi için ultrasonik destekli transesterifikasyona yenilikçi bir yaklaşım sunmaktadır. Bu alkali katalizli prosedür, ultrasonu güçlü bir enerji girişi olarak kullanır ve sızma zeytinyağının biyodizele hızlı bir şekilde dönüştürülmesini kolaylaştırır. Bu gösteride, reaksiyon, 15 dakika boyunca ortam koşulları altında ultrasonik bir banyoda çalıştırılır ve 1: 6 molar sızma zeytinyağı / metanol oranı ve katalizör olarak minimum miktarda KOH gerektirir. Biyodizelin fizyokimyasal özellikleri de rapor edilmiştir. Ultrasonik destekli transesterifikasyonun dikkate değer avantajlarını vurgulayan bu yöntem, reaksiyon ve ayırma sürelerinde kayda değer azalmalar, mükemmele yakın saflık (~% 100), yüksek verim ve ihmal edilebilir atık oluşumu sağlar. Daha da önemlisi, bu faydalar güvenlik ve çevresel sürdürülebilirliği ön planda tutan bir çerçeve içinde elde edilir. Bu zorlayıcı bulgular, bu yaklaşımın bitkisel yağın biyodizele dönüştürülmesindeki etkinliğinin altını çizmekte ve onu hem araştırma hem de pratik uygulamalar için uygun bir seçenek olarak konumlandırmaktadır.

Bu demonstrasyonda, KOH tarafından katalize edilen sızma zeytinyağı ve metanolün transesterifikasyon reaksiyonu, ultrasonik bir banyoda oda sıcaklığında biyodizel üretir (Şekil 1)5. Santrifüj tüpündeki başlangıç malzemeleri, reaktanların karışmaz olduğunu ve Şekil 2A'da görüldüğü gibi iki katmana ayrıldığını gösterir. Üst tabaka metanol ve KOH karışımıdır, alt tabaka ise sızma zeytinyağından oluşur. Homojenizasyonu teşvik etmek için, santrifüj tüpünü ultrasonik çalkalamaya tabi tutmadan önce reaktanların kısa bir ön karışımına tabi tutulması önerilir.
Ultrasonik banyoda 1 dakika sonra, reaksiyon karışımı Şekil 2B'de görüldüğü gibi gözle görülür bir homojenizasyona uğrar. Ultrasonik banyoda 14 dakika daha sonra, Şekil 2C'de gösterildiği gibi biyodizel ürünlerini içeren üst tabaka ve gliserol esterleri içeren alt tabaka ile ürün ayrımı gerçekleşir. Karışımın birkaç dakika çökmesine izin vermek, Şekil 2D'de gösterildiği gibi ayrılmayı daha da iyileştirir. Bu nedenle, ultrasonik destekli transesterifikasyon reaksiyonu, kısa sürede oda sıcaklığında ve atmosferik basınç altında verimli bir şekilde biyodizel verir. Ayrıca, reaksiyon, kolay çalışma için biyodizelin gliserin tabakasından hızlandırılmış ayrılmasını kolaylaştırır. Biyodizel ürünleri, bir ayırma hunisinde ayırma ve ardından doymuş NaCl çözeltileri ile yıkama yoluyla daha da saflaştırılabilir. Biyodizel ürününün karakterizasyonu, biyodizelin başarılı sentezini doğrulamak için 1H-NMR analizi ile gerçekleştirilebilir.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66689/66689fig01.jpg"> Şekil 1: Transesterifikasyon reaksiyonu yoluyla bitkisel yağlardan biyodizel sentezi. Resim, burada açıklanan sentez adımlarını göstermektedir.))) ultrasonik tedaviyi temsil eder; RT oda sıcaklığını temsil eder. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66689/66689fig01large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66689/66689fig02.jpg"> Şekil 2: Reaksiyon karışımı. Görüntüler, reaksiyon karışımını (A) 0 dakika sonra, (B) 1 dakika ultrasonik tedaviden sonra, (C) bitirdikten hemen sonra (15 dakika ultrasonik tedaviden sonra) ve (D) reaksiyon bittikten 5 dakika sonra göstermektedir. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66689/66689fig02large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
Sızma zeytinyağının (Şekil 3A) ve biyodizelin (Şekil 3B) FT-IR spektrumları, biyodizel üretimini doğrulamak için analiz edilir. 1435 cm-1'deki zirve, CH3 asimetrik bükülmesini gösteren biyodizelde bulunurken, bu tepe sızma zeytinyağında yoktur. 1195 cm-1'deki zirve, O-CH3 gerilmesinin biyodizelde mevcut olduğunu gösterir, ancak bu tepe sızma zeytinyağında yoktur. Hem sızma zeytinyağında hem de biyodizelde üç tepe noktası bulunur: 2800-3000 cm-1 arasındaki tepe noktaları CH2 gerilmesini ve asimetrik CH3 ve CH2 gerilmesini gösterir ve 1700-1800 cm-1 arasındaki tepe C = O'nun gerilmesini gösterir. 721-723 cm-1'deki bir bant, biyodizelin hidrokarbon zincirinde bir Z (cis) çift bağını gösterir. (Z)-Doymamışlık, ürünün erime noktasını düşürür. Sonuçlar önceki literatür ile tutarlıdır18.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66689/66689fig03.jpg"> Resim 3: FT-IR spektrumu. FT-IR spektrumu (A) sızma zeytinyağı ve (B) biyodizel için 4000-400 cm-1 arasında ölçülmüştür. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66689/66689fig03large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
1H NMR sonuçları için, sızma zeytinyağı, gliseril protonları için δ = 4.1-4.3 ppm'de bir multiplet ve δ = 5.2-5.3 ppm'de bir multiplet içerir (Şekil 4A). Biyodizel ürünü, metil ester içindeki metil protonlar için δ = 3.67 ppm'de bir singlet gösteren gliseril protonların yokluğunu sergiler (Şekil 4B). Zirveler önceki literatür ile tutarlıdır19,20. Bu singlet, MeOH'de gözlenenCH3 singletinden (δ = 3.49 ppm) farklıdır. 1H NMR bulgularına dayanarak, ultrasonik destekli yöntemin% 100'e yakın bir saflıkta biyodizel üretebileceği açıktır.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66689/66689fig04.jpg"> Resim 4: 1H NMR spektrumu. (A) sızma zeytinyağının CDCl 3'ündeki 1H NMR (500 MHz) spektrumu, gliserol ünitesinin ve yağ asidi zincirlerinin ana tepe noktalarının karşılık gelen ataması ile ve (B) metil esterin ana tepe noktalarının karşılık gelen ataması ile biyodizel. Spektrumlar, bitkisel yağ ve biyodizeldeki farklı fonksiyonel grupları ve biyodizel ürününün saflığını gösterir. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66689/66689fig04large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
Petrol dizeline daha yakın bir viskoziteye sahip olan biyodizel, sızma zeytinyağından yaklaşık 8 kat daha az viskozdur. 10 kat viskozite dezavantajı ile sızma zeytinyağı, yakıt sistemleri için pratik değildir.
Yanıcılık açısından test edildiğinde, biyodizele batırılmış pamuk ipi, sızma zeytinyağına batırılmış olandan daha hızlı tutuşur ve daha yoğun yanar. Bu, biyodizelin bir dizel yakıt alternatifi olarak potansiyelini göstermektedir.

Bir alkali katalizör kullanan bitkisel yağlar için güvenli bir ultrasonik destekli transesterifikasyon yöntemi burada sunulmaktadır. Yöntem, saf biyodizel ürünleri hazırlamak için hızlı ve verimlidir.

Bitkisel Yağlardan Ultrasonik Destekli Biyodizel Ürünlerinin Hazırlanması

Utilizing vegetable oil as a sustainable feedstock, this study presents an innovative approach to ultrasonic-assisted transesterification for biodiesel ...

Araştırmamız, ultrasonik destekli transesterifikasyon reaksiyonu yoluyla biyodizel üretmek için çevre dostu ve güvenli bir yöntem sunmaktadır. Yeşil kimya ilkelerini nasıl kullanacağımızı ve reaksiyonları teşvik etmek için ultrasonik enerjiyi nasıl kullanacağımızı cevaplamaya çalışıyoruz. Şu anda yeşil kimya ilkelerini takip ederek reaksiyonların sürdürülebilirliğini artırmak için ultrasonik teknolojiler kullanıyoruz.Bitkisel yağlardan yüksek saflıkta biyodizel sentezi için güvenli, hızlı ve verimli bir yöntem geliştirdik. Bu yöntemde biyodizel, geleneksel ısıtma yöntemlerine göre daha enerji verimli ve daha güvenli olan ortam sıcaklığı ve atmosferik basınç altında sentezlenir. Ayrıca biyodizel ürünün saflığı %100'e yakındır

ultrasonic-assisted-preparation-biodiesel-products-from-vegetable

Research

JoVE Journal

Chemistry

Kimya

Kaynak: Ginies, C., ve diğerleri. Bacillus cereus'ta Yağ Asitlerinin Tanımlanması. J. Vis. Uzm. (2016)Bu video, biyokütleyi alkali bir çözelti ile işleyerek bakteri örneklerinden yağ asidi metil esterlerinin (FAME'ler) hazırlanması, ardından aşağı akış analizi için faz ayırma ve çözücü buharlaştırma sürecini göstermektedir.

Bakteriyel Biyokütleden Yağ Asidi Metil Esterlerinin (FAME'ler) Hazırlanması

biyo-yağ üretmek için lignoselülozik biyokütle hızlı piroliz ve yakıt aralığı hidrokarbonları üretmek için biyo-yağların katalitik hidro için deneysel yöntemler sunulmaktadır. biyo-yağ ince kömür parçacıkları ve inorganik kirleri çıkarmak için hızlı piroliz sırasında sıcak buhar filtreleme de değerlendirildi.

Biyokütle Dönüşüm Hızlı Piroliz ve Katalitik Hydrotreating Filtreli Hidrokarbon Akaryakıt Via Sıcak buhar üretmek için

Detaylı yöntemler ticari Isochrysis mikroalglerden değerli birlikte-olarak alkenones co-izolasyonu ile birlikte biyodizel üretimi için sunulmuştur.

Ticari dan Eş Çarpımların olarak Alkenones izolasyonu ile Biyodizel Üretimi için Deneysel Protokolü<em&gt; Isochrysis</em&gt; Alg Biyokütle

Bu çalışma, ılımlı ısılarda, bir katalizör varlığında bir fosil bazlı besleme ile karıştırılır, kanola yağından biyoyakıt ve biyokimyasallar üretir deneysel bir yöntem sunmaktadır. bir reaksiyon biriminden gaz, sıvı ve katı ürünlerin ölçülmesi ve karakterize edilir. Dönüşüm ve bireysel ürün verimleri hesaplanmış ve raporlanır.

Katalitik Kırma Dönüşüm aracılığıyla Kanola Yağı gelen Biyoyakıt ve Biochemicals laboratuvar üretimi

Ultrasonik yardımlı ekstraksiyon (BAE), çözücülerin ekstraksiyon verimliliğini arttırır ve Esrar spp. biyokütlesine uygulandığında, ekstraksiyon için gereken süreyi azaltır. Bu, bozulma nedeniyle maliyeti ve potansiyel kanabinoid kaybını azaltır. Ek olarak, BAE düşük çözücü kullanımı nedeniyle yeşil bir yöntem olarak kabul edilir.

Esrar Biyokütlesinden Esrar Destekli Esrar Asidinin Ultrasonik Destekli Ekstraksiyonu

Amfifilik bir hekzanin sentezini ve bunun, bu reaktif, karbon bakımından zengin moleküler öncülerin kendi kendine bir araya getirilmiş tek tabakasından hava-su arayüzünde karbon nano tabakaların hazırlanmasında kullanımını sunuyoruz.

Oda sıcaklığında karbon Nanosheets hazırlanması

Burada, aminoguanidin içeren küçük organik moleküllerin hızlı toplam sentezini sağlayan doğrudan, erken aşama guanidinilasyon için bir protokol sunuyoruz. Bu protokol kullanılarak bir kan pıhtılaşma faktörü XIa inhibitörünün sentezinde kullanılan gelişmiş bir sentetik ara ürün hazırlandı.

Karmaşık Aminoguanidine içeren Doğal Ürünler Sentezi için bir Direct, Erken Evre Guanidinylation Protokolü

2-aminobenzofenonlar, tiyoüre ve dimetil sülfoksitten 4-sübstitüe kinazolin türevlerinin kolay hazırlanması için bir protokol sunulmuştur.

4-Değiştirildi Kinazolin Türev kolay hazırlanması

Karbondioksit (CO2) ile indüklenen jelleşme ile biyopolimer bazlı aerojellerin üretimi için yeni bir yol gösterilmiştir. Teknik, biyopolimer hidrojellerin üretimi için basınçlı karbondioksit (5 MPa) ve jelleri aerojellere dönüştürmek için süperkritik CO2 (12 MPa) kullanır. CO2 dışında ihtiyaç duyulan tek çözücü su ve etanoldür.

Yeşil Solventler kullanma Biyopolimer Aerogels Hazırlanması

Burada son derece geri dönüştürülebilir katı dikarboksilik asitler kullanılarak yüksek termal olarak kararlı ve karboksile selüloz nanokristallerinin (CNC) ve nanofibrillerin (CNF) yeşil ve sürdürülebilir üretimler için yeni bir yöntem ortaya koymaktadır.

Termal Kararlı ve Carboxylated Selüloz Nanokristaller ve nanofibrillerin kullanarak yüksek Geri Dönüşümlü Dikarboksilik Asitler yeşil ve düşük maliyetli üretim

Öğrenin, ultrasonik destekli transesterifikasyon ile bitkisel yağlardan yüksek saflıkta biyodizel üretimini. Bu yöntem oda sıcaklığında çalışarak enerji verimliliği ve güvenliği artırır.

Bitkisel Yağlardan Ultrasonik Destekli Biyodizel Ürünlerinin Hazırlanması

Daha fazla video keşfet