تولید بیودیزل از روغن های پسماند خوراکی با استفاده از نانوکاتالیست های جامد پایه اکسید کلسیم و نانورس (مونت موریلونیت)
چکیده
به دلیل اهمیت روز افزون نقش انرژی در جهان از یک طرف و تجدیدناپذیری سوخت?های فسیلی و مسائل زیست محیطی ناشی از این دسته از سوخت ها از طرف دیگر، در سالهای اخیر سرمایه گذاری و مطالعات چشم گیری به منظور تامین منابع مناسبی از سوخت های جایگزین در کشورهای مختلف جهان انجام گرفته است. بیودیزل یک سوخت پاک است که از منابع قابل تجدید مانند روغن دانه های گیاهی، روغن های پسماند غذایی و جلبک ها تولید می شود. این سوخت بعنوان مکمل در موتورهای احتراقی عمل می کند و برای این کار هیچگونه تغییری در موتور لازم نیست. کاتالیست نقش مهمی در واکنش تولید بیودیزل از روغن بازی می کند. برای انجام واکنش ترانس-استریفیکاسیون علاوه بر روغن و الکل به مقدار تقریباً چند در صد وزن روغن، کاتالیست نیز به واکنش اضافه می شود. در فرایند تولید بیودیزل، هدف، یافتن راهکارهایی است که راندمان فرایند تولید را تا حد ممکن افزایش داده و در عین حال خصوصیات بیودیزل تولید شده مطابق با استانداردهای موجود باشد. مناسب ترین و عملی ترین زمینه تحقیقات، کاتالیست فرایند می باشد. در این تحقیق ابتدا 4 نوع نانوکاتالیست اکسید کلسیم/ مونت موریلونیت پتاسیم، اکسید کلسیم/ کلوسیت 15a، اکسید کلسیم/ کلوسیت 30b (نانورس های تجاری) و اکسید کلسیم/ فلوئورید پتاسیم به روش جانشینی یونی و کلسیناسیون سنتز شده و توسط آزمون های اندازه گیری سطح ویژه ذرات (bet) و طیف سنجی پراش اشعه x مورد شناسایی قرار گرفتند. نتایج آزمون bet نشاندهنده ساختارهای نانومتری کاتالیست ها بود. نتایج آزمون xrd نیز حاکی از آن بود که فاز نانوکاتالیست های سنتز شده با فاز مواد تشکیل دهنده کاتالیست متفاوت است و فاز جدیدی در نانوکاتالیست ها بوجود آمده است. با استفاده از معادله شرر و نتایج xrd، اندازه ذرات تعیین گردید که در محدوده 2 تا 16 نانومتر قرار داشتند. نانوکاتالیست های سنتز شده در تولید بیودیزل از روغن با اسید چرب بالا (روغن پسماند کارخانه چیپس) بکار برده شدند. جهت اطمینان از تشکیل متیل استر، نمونه های بیودیزل تولید شده توسط آزمون کروماتوگرافی با آشکار ساز جرمی مورد شناسایی قرار گرفتند. در تمامی بیودیزل های تولید شده، درصد متیل استر بالای 95 % بود (8/99- 17/97 درصد). خواص بیودیزل تولید شده شامل ویسکوزیته دینامیک و سینماتیک، چگالی، نقطه جوش، نقطه ابری شدن، نقطه اشتعال، عدد ستان و میزان خاکستر اندازه گیری شد. چگالی نمونه های بیودیزل در محدوده kg/m3 882- 871 قرار داشتند. ویسکوزیته دینامیک دارای حدود cp 51/5- 01/5 بوده و مقادیر ویسکوزیته سینماتیک در محدوده mm2/s 31/6- 7/5 اندازه گیری شد. نقطه اشتعال نمونه ها c° 6/173- 2/152 گزارش شده و نقطه جوش نمونه ها دارای نرخ c° 262 تا c° 293 بودند. نقطه ابری شدن نمونه ها شامل مقادیر c° 9- تا c° 16- بود. عدد ستان در محدوده 44 تا 47 محاسبه شد و مقادیر خاکستر نمونه ها همگی دارای مقادیر قابل قبولی بودند (011/0 – 01/0 درصد). در مجموع تمامی مقادیر تطابق خوبی با استانداردهای بیودیزل astm6751 داشتند.