Biyodizel Üretimini Etkileyen Parametreler

Biyodizel Üretimini Etkileyen Parametreler

1. Serbest Yağ Asidi ve Nemin Etkisi

Alkali katalizörün kullanımında su ve bitkisel yağ içerisindeki serbest yağ asitlerinin miktarı çok önemlidir. Bitkisel yağ kesinlikle sudan arındırılmış olmalı ve su içermeyen saf alkoller kullanılmalıdır. Çünkü su reaksiyonu kısmen değiştirerek sabunlaşmaya neden olabilir. Sabun ise katalizörün reaksiyondaki katalitik etkisini azaltır ve viskozitenin yükselmesi ile jelleşmeye neden olur. Bu sebeple hem ürün verimi düşer, hem de gliserinin ayrıştırılması güçleşir.

Serbest yağ asitleri de alkali katalizör ile reaksiyona girerek sabun ve su oluşumuna sebep olurlar. Bu nedenle alkali katalizör eşliğinde gerçekleşen transesterifikasyon reaksiyonunun başarılı sonuçlanabilmesi ve ticari anlamda geçerli bir yöntem olabilmesi için bitkisel yağın serbest yağ asitleri miktarının ağırlıkça % 0,5’inin altında olması ve kullanılan alkolün de mutlaka su içermiyor olması gerekir.

2. Katalizör Türü ve Derişiminin Etkisi

Transesterifikasyon reaksiyonlarında alkali katalizörler, asit katalizörler ve enzimler kullanılmaktadır. Alkali katalizör olarak sodyum hidroksit, potasyum hidroksit, sodyum metoksit, potasyum metoksit, sodyum hidrit, potasyum amid ve potasyum hidrit kullanılmaktadır. Asit katalizörler olarak sülfürik asit, fosforik asit, hidroklorik asit, sülfonik asit kullanılır.

Alkali katalizörler asit katalizörlerden çok daha hızlıdır. Yüksek ürün eldesi için genellikle NaOH, KOH, NaOCH3, KOCH3tercih edilmektedir. Orta katalitik etkiye sahip olan NaOH diğerlerine göre daha ucuzdur ve daha düşük molar kütleye sahip olmasıyla birlikte daha iyi özelliklere sahip olmasından dolayı endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır.

En iyi ürünü elde edebilmek için %1 NaOH ve %1 KOH optimum katalizör konsantrasyonu olarak kabul edilmiştir.

Alkali ve asit katalizörler içeren kimyasal katalizli prosesler enzimatik metotla karsılaştırıldığında daha pratiktir. Alkali katalizli proseslerle kısa zaman da yüksek saflıkta biyodizel ürünü elde edilebilmektedir fakat reaktanların saflığına karşı duyarlıdır.

Asit katalizli proseslerde H2SO4’in kullanımıyla yüksek dönüşüm elde edilebilmekte fakat reaksiyon zamanının uzun olduğundan ve asidik etkiden dolayı ekipman fiyatlarını arttırmakta ve katalizörün tekrar kullanılamaması gibi dezavantajlara sahiptir. Onun yerine heterojen asit katalizör gibi davranan Fe2SO4’ün transesterifikasyon prosesinde iyi bir aktiviteye sahip olmasıyla birlikte sistemden kolayca ayrılarak tekrar kullanılabilmekte ve antikorozyon olduğundan dolayı daha ekonomiktir.

3. Alkolün Yağa Molar Oranı ve Alkol Türünün Etkisi

Ester ürünlerini etkileyen en önemli parametrelerden birisi de alkol–trigliserid (yağ) molar oranıdır. Stokiyometrik transesterifikasyon reaksiyonu, 1 mol gliserid ile 3 mol alkol reaksiyona girerek 3 mol yağ asidi ile 1 mol gliserol oluşturur. Yüksek molar oranlı reaksiyonlarda çok daha kısa sürede daha yüksek oranda ester dönüşümü gerçekleşmektedir. Biyodizel üretiminde genellikle 1–8 C atomuna sahip monohidrik alifatik alkoller kullanılmaktadır. En yaygın olarak kullanılanları etanol ve metanoldür. Düşük fiyatı, fiziksel ve kimyasal avantajları (kısa zincirli ve polar olması) nedeni ile genellikle metanol kullanılmaktadır. Ayrıca kısa zincirli bu alkoller trigliseritlerle çok çabuk reaksiyon verir ve NaOH bu alkoller içinde kolayca çözünür.

4. Reaksiyon Sıcaklığının ve Süresinin Etkisi

Transesterifikasyon reaksiyonu kullanılan alkol ve yağa bağlı olarak farklı sıcaklıklarda gerçekleşebilir. Yüksek sıcaklık, reaksiyon zamanını kısaltır, reaksiyonu hızlandırır ve dönüşümü arttırır. Genelde reaksiyon alkolün kaynama noktasına yakın bir sıcaklığa getirilir. Oda sıcaklığında da reaksiyon gerçekleşebilmektedir. Atık kızartma yağları, kızartma işlemi boyunca polimerize olarak yüksek moleküler ağırlığa sahip olurlar ve viskoziteyi arttırırlar. Aynı zamanda içerisindeki serbest yağ asidi miktarı artar. Bu nedenle atık kızartma yağları kullanımında reaksiyon sıcaklığının yüksek olması reaksiyon sisteminde pozitif etki yaparak viskoziteyi düşürür ve reaksiyon zamanını kısaltır. Ester dönüşümü reaksiyon süresinin uzamasıyla artmaktadır. Trigliseritlerin transesterifikasyonu yağ asidi alkil esterleri ve gliserol üretir. Gliserol tabakası reaksiyon kabının altına yerleşir. Digliseritler ve monogliseritler bu işlemde ara üründür. Basamaklı reaksiyonlar geri dönüşlüdür ve dengeyi ester oluşumuna doğru kaydırmak için alkolün aşırısı alınır. Aşırı alkol varlığında ileri doğru olan reaksiyon yalancı birinci derecedendir ve geri reaksiyonun ikinci dereceden olduğu bulunmuştur. Alkali ile katalizlendiğinde transesterifikasyonun daha hızlı olduğu gözlenmiştir.

5. Karıştırma Hızı 

Esterleşme reaksiyonlarında karıştırma çok önemlidir. Yağlar, NaOH ve metanol karıştırılamaz. Önce alkol ve katalizör karıştırılır ve daha sonra yağa eklenerek reaksiyon başlatılır. Karıştırma hızları, karışımın başlangıç şartlarını arttırmaktadır. Hayvansal yağların esterleştirilmesinde, NaOH-CH3OH karıştırmasız olarak yağa eklendiğinde yağın üzerinde toplanarak iki faz oluşturur. Bu nedenle karıştırılırken yağa, NaOH-CH3OH eklenerek reaksiyon gerçekleşir. Hayvansal yağın etanolizinde ise başlangıç aşamasında iyi bir karıştırma sağlandıktan sonra reaksiyon boyunca artık karıştırmanın gerekli olmadığı açıklanmıştır.

Kaynaklar

Lütfen Login yada Register gizli linkleri görebilmek için

VİDEOLAR

MythBusters – Biyodizel

Transesterifikasyon Tepkimesi

Biyodizel Üretim Prosesi

Diğer İlgili Yazılar

Biyodizel Üretim Yöntemleri

Biyodizelin Yakıt Özellikleri

Biyodizelin Avantajları ve Dezavantajları

Biyodizelin Çevreye Etkisi

Biyodizelin Kullanım Alanları

Rıdvan

Yıldız Teknik Üniversitesi’nde Doktora yapmakta.

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Göztepe Escort