Mikrodalga Destekli Reaktörde Pilot Ölçekli Rafine ve Atık Ayçiçek Yağından Biyodizel Üretimi

Veli Gökhan Demir, Nadir İlten, Hakan Serhad Soyhan

Öz


Kimyasal bir reaksiyon olan transesterifikasyon, biyodizel üretiminde en yaygın kullanılan yöntemdir. Mikrodalga ısıtma sistemi kullanılarak gerçekleştirilen transesterifikasyon reaksiyonlarında, konvansiyonel sistemlere kıyasla büyük oranda hız ve verim artışı sağlandığı bilinmektedir. Yapılan literatür taramasında, mikrodalga teknolojisi ile gerçekleştirilen biyodizel üretimlerinin yalnızca laboratuvar ölçeklerinde sınırlı kaldığı, henüz pilot ya da büyük ölçekte bir üretimin gerçekleştirilemediği görülmüştür. Bu çalışmada; tasarlanıp imal edilen mikrodalga destekli biyodizel reaktörü kullanılarak, bazik transesterifikasyon yöntemi ile mikrodalga ışıma altında rafine ve atık ayçiçek yağlarından pilot ölçekte biyodizeller üretilmiştir. Deneylerde sabit reaksiyon koşulları (6:1 molar metanol:yağ, %1.0 KOH (mKOH/myağ), 60⁰C) altında  reaksiyon süresinin transesterifikasyon tamamlanma oranı ve temel biyodizel özellikleri üzerindeki etkisi incelenmiştir. Ayrıca, rafine ayçiçek yağından hem mikrodalga ışıma altında, hem de reaktördeki konvansiyonel ısıtma sistemi (elektrikli rezistans) kullanılarak biyodizel numuneleri üretilmiş, böylece iki metodun net olarak kıyaslanması sağlanmıştır. Elde edilen sonuçlara göre; mikrodalga ısıtma sistemi kullanımında rafine ayçiçek yağı transesterifikasyonun 5 dakika sonunda tamamlandığı, konvansiyonel ısıtma sistemi kullanımında ise 60 dakika sonunda dahi yeterli ester içeriğine sahip biyodizelin üretilemediği ve reaksiyonun tamamlanabilmesi için daha uzun reaksiyon sürelerine ihtiyaç duyulduğu tespit edilmiştir. Atık ayçiçek yağı kullanımında ise belirlenen reaksiyon koşullarında istenen düzeyde dönüşümünün sağlanamadığı, ancak literatürdeki benzer konvansiyonel transesterifikasyon reaksiyonlarına göre çok daha kısa sürede ve daha yüksek verimle metil ester elde edilebildiği gözlemlenmiştir.


Tam Metin:

PDF

Referanslar


. Karabaş, H., Ayçiçek yağı metil esterinin donma ve parlama noktaları üzerine etkili olan parametrelerin belirlenmesi, Toprak Su Dergisi-Soil Water Journal, 2(1), (2013).

. Fernando, S., C. Hall, ve S. Jha, NOx reduction from biodiesel fuels, Energy & Fuels, 20(1), 376-382, (2006).

. Freedman, B., E. Pryde, ve T. Mounts, Variables affecting the yields of fatty esters from transesterified vegetable oils, Journal of the American Oil Chemists' Society, 61(10), 1638-1643, (1984).

. Özsezen, A.N. ve M. Çanakçi, Biyodizel ve karışımlarının kullanıldığı bir dizel motorda performans ve emisyon analizi, Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 15(2), 173-180, (2009).

. Knothe, G., Current perspectives on biodiesel, Palmas (Colombia), (2003).

. Şanlı, H. ve M. Çanakçı, Dizel motorlar için yükselen bir alternatif yakıt: biyodizel, http://www.emo.org.tr/ekler/48a38cd25abeab0_ek.pdf, (14.01.2018).

. Meher, L., D.V. Sagar, ve S. Naik, Technical aspects of biodiesel production by transesterification—a review, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 10(3), 248-268, (2006).

. Kanitkar, A., vd., A critical comparison of methyl and ethyl esters production from soybean and rice bran oil in the presence of microwaves, Bioresource Technology, 102(17), 7896-7902, (2011).

. Motasemi, F. ve F.N. Ani, A review on microwave-assisted production of biodiesel, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 16(7), 4719-4733, (2012).

. Kuşlu, S. ve M. Bayramoğlu, Mikrodalgalar ile materyaller arasındakitermal olan ve olmayan etkileşimlerin incelenmesi ve mikrodalga kimyası, Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 8(3), 395-405, (2002).

. Hernando, J., vd., Biodiesel and FAME synthesis assisted by microwaves: homogeneous batch and flow processes, Fuel, 86(10), 1641-1644, (2007).

. Azcan, N. ve A. Danisman, Alkali catalyzed transesterification of cottonseed oil by microwave irradiation, Fuel, 86(17), 2639-2644, (2007).

. Encinar, J., vd., Soybean oil transesterification by the use of a microwave flow system, Fuel, 95, 386-393, (2012).

. Suryanto, A., S. Suprapto, ve M. Mahfud, The production of biofuels from coconut oil using microwave, Modern Applied Science, 9(7), 93, (2015).

. Dubé, M., A. Tremblay, ve J. Liu, Biodiesel production using a membrane reactor, Bioresource technology, 98(3), 639-647, (2007).

. Robinson, R.K., Encyclopedia of food microbiology. Academic press, (2014).

. TUİK Bitkisel Üretim İstatistikleri. https://biruni.tuik.gov.tr/bitkiselapp/bitkisel.zul, (26 Nisan.2017).

. Shahbazi, M.R., vd., Biodiesel production via alkali-catalyzed transesterification of Malaysian RBD palm oil–characterization, kinetics model, Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 43(4), 504-510, (2012).

. Pullen, J. ve K. Saeed, Investigation of the factors affecting the progress of base-catalyzed transesterification of rapeseed oil to biodiesel FAME, Fuel Processing Technology, 130, 127-135, (2015).

. Wang, Y., vd., Comparison of two different processes to synthesize biodiesel by waste cooking oil, Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 252(1), 107-112, (2006).

. Karabaş, H., Ayçiçek yağı biyodizelinin ester dönüşüm oranı üzerine etkili olan parametrelerin optimizasyonu, Adnan Menderes Üniv. Ziraat Fakültesi Dergisi, 10(1), 1-5, (2013).

. Alptekin, E. ve M. Canakci, Characterization of the key fuel properties of methyl ester–diesel fuel blends, Fuel, 88(1), 75-80, (2009).

. Chen, K.-S., vd., Improving biodiesel yields from waste cooking oil by using sodium methoxide and a microwave heating system, Energy, 38(1), 151-156, (2012).

. Leung, D. ve Y. Guo, Transesterification of neat and used frying oil: optimization for biodiesel production, Fuel Processing Technology, 87(10), 883-890, (2006).

. Dias, J.M., M.C. Alvim-Ferraz, ve M.F. Almeida, Comparison of the performance of different homogeneous alkali catalysts during transesterification of waste and virgin oils and evaluation of biodiesel quality, Fuel, 87(17), 3572-3578, (2008).

. Tomasevic, A. ve S. Siler-Marinkovic, Methanolysis of used frying oil, Fuel Processing Technology, 81(1), 1-6, (2003).

. Rashid, U., vd., Production of sunflower oil methyl esters by optimized alkali-catalyzed methanolysis, Biomass and bioenergy, 32(12), 1202-1205, (2008).

. Özsezen, A., Atık Palmiye yağından üretilen biyodizelin motor performans ve emisyon karakterleri üzerine etkisinin incelenmesi, Doktora Tezi, Kocaeli Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Kocaeli, (2007).

. Canakci, M. ve A.N. Özsezen, Evaluating waste cooking oils as alternative diesel fuel, Gazi University Journal of Science, 18(1), 81-91, (2005).

. Atapour, M., H.-R. Kariminia, ve P.M. Moslehabadi, Optimization of biodiesel production by alkali-catalyzed transesterification of used frying oil, Process Safety and Environmental Protection, 92(2), 179-185, (2014).

. Sabudak, T. ve M. Yildiz, Biodiesel production from waste frying oils and its quality control, Waste Management, 30(5), 799-803, (2010).

. Demir, B., Küçük ölçekli bir biyodizel sisteminin oluşturulması, elde edilen pamuk yağı metil esterin motor performans testleri, enerjetik ve ekserjetik değerlendirilmesi, Doktora Tezi, Ege Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Güneş Enerjisi Anabilim Dalı, İzmir, (2009).


Refback'ler

  • Şu halde refbacks yoktur.


Telif Hakkı (c) 2018 Veli Gökhan DEMiR, Nadir İLTEN, Hakan Serhad SOYHAN

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.