بخشی از مقاله
خلاصه
در پژوهش حاضر، سوخت بیودیزل از روغن پوست پسته به روش ترانس استریفیکاسیون تولید شد و بازدهی بیودیزل تولیدی در محدوده های مختلف مقدار کاتالیزور، زمان، دما و نسبت مولی متانول به روغن بررسی شد. نتایج نشان دادند که بهترین بازدهی تولید بیودیزل در صورت استفاده از 2/5 گرم سدیم هیدروکسید و با نسبت مولی متانول به روغن 6:1 در دمای 90 درجه ی سانتیگراد و مدت زمان 1 ساعت می باشد. همچنین از روش کریستالیزه کردن استر در حلال هگزان نرمال برای بهینه سازی برخی از خواص فیزیکی بیودیزل از قبیل نقطه ریزش، ارزش حرارتی و نقطه ابری شدن استفاده شد. سپس خصوصیات سوخت بیودیزل تولیدی از جمله برخی خواص فیزیکی شامل چگالی، ویسکوزیته، نقطه ابری شدن و نقطه ریزش نسبت به سوخت دیزلی رایج - گازوئیل - ، مقایسه گردید. نتایج حاکی از آن بود که خواص فیزیکی تعیین شده ی بیودیزل تولیدی در مقایسه با سوخت دیزلی - گازوئیل - به طور قابل توجهی بهبود یافت.
کلمات کلیدی: بیودیزل، ترانس استریفیکاسیون، نقطه ریزش، نقطه ابری شدن، خواص فیزیکی سوخت.
مقدمه
مسئله ی آلودگی محیط زیست و کاهش منابع سوختهای فسیلی باعث شده است که تولید و مصرف سوخت بیودیزل، مورد توجه فراوانی قرار گیرد - . - 1 قیمت سوخت دیزلی به علت خالی شدن ذخایر نفتی در جهان در دهه های اخیر افزایش زیادی داشته است. از این رو، بیودیزل به عنوان یک سوخت جایگزین که از چربی حیوانی یا روغن گیاهی مشتق می شود، تعریف شده است - . - 2 مزایای اصلی استفاده از سوخت های جایگزین، قابلیت تجدید پذیر بودن، کیفیت بهتر انتشار گازهای خروجی اگزوز، قابلیت تجزیه ی بیولوژیک و همچنین با توجه به اینکه کربن های آلی موجود در این نوع سوخت ها منشا فتوسنتز دارند، بنابراین از افزایش دی اکسید کربن که اثر گلخانه ای دارد، جلوگیری می کند - . - 3رایج ترین روش برای تولید بیودیزل، ترانس استریفیکاسیون است که در آن مخلوط روغن و الکل در حضور یک نوع واکنشگر، به مونوآلکیل اسیدچرب - بیودیزل - و گلیسیرین تبدیل می شود. در این فرآیند، متانول به خاطر قیمت پائین و خواص فیزیکی و شیمیایی بهتر نسبت به سایر الکل ها، بیشترین کاربرد را دارد. واکنشگرهای بازی، اسیدی و آنزیمی می توانند به عنوان میانجی گر در واکنش، نقش ایفا کنند، اما واکنشگرهای بازی و اسیدی، کاربرد بیشتری به علت هزینه ی کمتر و زمان واکنش کوتاه تر دارد - . - 4
مواد و روش ها
از جمله روشهایی که برای تولید بیودیزل به کار می رود شامل -1 پیرولیز -2 میکروامولسیون -3 ترانس استریفیکاسیون - تبادل استری - می باشد که از میان این روشها، ترانس استریفیکاسیون به دلیل ساده بودن فرآیند تولید بیودیزل، اکسیژن دار بودن سوخت و همچنین به خاطر ایجاد بالاترین بازده ی تولید، بیشترین کاربرد را دارد.در ابتدا پوست پسته ی خام را از باغ پسته ی واقع در شهرستان دامغان جمع آوری و فشرده کرده و روغن بدست آمده را در دمای 123 درجه سانتی گراد حرارت داده تا ذوب شود. سپس از صافی عبور داده تا آماده ی مصرف برای تولید بیودیزل گردد. به علت پائین بودن میزان اسید چرب آزاد در روغن مورد نظر، در این پژوهش از واکنشگر اسیدی به منظور کاهش میزان اسید چرب آزاد روغن، استفاده نمی کنیم.
سپس مقدار مورد نظر از متانول - 15درصد وزن روغن - و کاتالیزور قلیایی سدیم هیدروکسید را به روغن در حال گرم شدن می افزائیم و به مدت 5 دقیقه، محلول را به خوبی هم زده و سپس محصول را در یک ظرف شفاف قرار داده و دو شبانه روز آن را استراحت می دهیم تا محلول سرد شده و دو فاز به خوبی تشکیل گردد. فاز پائینی شامل گلیسیرین و فاز بالایی، بیودیزل می باشد. با استفاده از یک دکانتور می توان دو فاز را از هم جدا کرد. بیودیزل بدست آمده، ابتدا به وسیله ی آبشویی خالص سازی شد. سپس با استفاده از حرارت، آب اضافی از آن خارج گردید. از گلیسیرین حاصل نیز می توان به عنوان مواد اولیه در مصارف آرایشی و بهداشتی استفاده نمود.
همچنین واکنشگر بازیسدیم هیدروکسید نسبت به واکنشگرهای اسیدی و آنزیمی فعال تر بوده و بازدهی بالاتری دارند. سوخت بیودیزل حاصل از روغن موجود در پوست پسته، نقطه ی ابری شدن و ریزش بالایی داشت و در دماهای بالا، شبکه های کریستالی در داخل سوخت پیدا می شد، لذا جهت پائین آوردن نقطه ی ابری شدن و ریزش، از روش کریستالیزه کردن استر استفاده گردید. در این روش، استر در حلال هگزان حل گردید و به مدت یک شبانه روز در دمای منفی حدود ده الی یازده درجه ی سانتی گراد قرار داده شد. سپس مشخص شد که دو فاز، تشکیل شد. فاز مایع، شامل محلول متیل استر و هگزان به روش ثقلی از موم های ایجاد شده، جدا گردید. به منظور جدا کردن متیل استر از هگزان از روش تبخیر تحت خلا و جدا شدن کامل موم از فاز مایع، محلول از کاغذ صافی شبکه ای ریز عبور داده شد.
اندازه گیری خواص فیزیکی سوخت بیودیزل تولیدی
برخی خواص فیزیکی سوخت بیودیزل برای هر یک از نمونه های مورد نظر، مطابق با استانداردASTM اندازه گیری و سپس با سوخت گازوئیل مورد مقایسه قرار گرفت. ویسکوزیته ی هر یک از نمونه ها مطابق با استاندارد آمریکاییASTM D445 به کمک ویسکوزیته سنج موئین در دمای 40 درجه ی سانتی گراد اندازه گیری شد و چگالی نمونه ها با استفاده از روش پیکنومتری با استاندارد ASTM D4052 صورت گرفت. در این روش، جرم یک حجم مشخص و دقیقی از نمونه ی مورد مطالعه، اندازه گیری شده و دانسیته بدست می آید.کمترین دما برای استفاده از سوخت که نقطه ریزش نام دارد، مطابق با استاندارد ASTM D97 اندازه گیری شد - . - 6 همچنین دمای تشکیل اولین شبکه ی موم در داخل سوخت که نقطه ابری شدن نام دارد، مطابق با استاندارد ASTM D2500 اندازه گیری شد - . - 7 ارزش حرارتی نیز مطابق با استاندارد ASTM D240 توسط بمب کالریمتری اکسیژنی اندازه گیری شد. در این روش، ارزش حرارتی بیودیزل تولیدی با سوختن حدود یک گرم از نمونه در بمب کالریمتر در شرایط کنترل شده تعیین گردید.
