СИНТЕЗ БІОПАЛИВА НА ОСНОВІ ТРИГЛІЦЕРИДІВ РОСЛИННОГО ПОХОДЖЕННЯ З ВИКОРИСТАННЯМ МЕТИЛОВОГО ТА ЕТИЛОВОГО СПИРТІВ
DOI:
https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2025.2.1.1Ключові слова:
біодизель, переестерифікація, альтернативні палива, каталітичні системи, відновлювана енергетикаАнотація
Сучасні дослідження в галузі альтернативної енергетики зосереджені на розробці ефективних методів отримання біопалива з відновлюваної сировини. У даній роботі представлено комплексний аналіз процесу переестерифікації тригліцеридів соняшникової, ріпакової та соєвої олій з використанням метилового та етилового спиртів. Метою дослідження є оптимізація технологічних параметрів синтезу для підвищення виходу та якості кінцевого продукту. Процес переестерифікації досліджувався за різних температурних режимів (60–65 °C для метанолу, 75–78 °C для етанолу) при молярному співвідношенні спирт : олія 6:1. В якості каталізаторів застосовувалися гомогенні (KOH, NaOH) та гетерогенні (CaO, MgO) системи з концентрацією 0,8–1,0 % від маси сировини. Тривалість реакції становила 60–90 хв, а її перебіг контролювався методами газової хроматографії та ЯМР-спектроскопії. Експериментально встановлено, що використання метанолу забезпечує вищий вихід біопалива (95–97 %) порівняно з етанолом (90–92 %). Однак етилові естери демонструють кращі низько-температурні характеристики, що робить їх перспективними для використання в холодному кліматі. Найвищу активність серед каталізаторів показав KOH, тоді як гетерогенні системи потребували більш тривалого часу реакції. На підставі отриманих даних розроблено технологічну схему, яка включає етапи очищення сировини, переестерифікації, сепарації гліцеринової фази та дистиляції естерів. Запропоновано методи рекуперації побічних продуктів, що дозволяє знизити собівартість процесу на 15–20 %. Особливу увагу приділено використанню біоетанолу, що забезпечує створення повністю відновлюваного палива. Отримані результати підтверджують ефективність запропонованої методики для виробництва біопалива другого покоління. Перспективними напрямами подальших досліджень є: оптимізація гетерогенного каталізу, застосування мікробних ліпаз та комплексне використання нехарчової олійної сировини. Впровадження таких технологій сприятиме розвитку низьковуглецевої енергетики та зменшенню залежності транспортного сектору від нафтопродуктів.
Посилання
Столяренко Г. С., Орлов С. П., Фоміна Н. М., Ющенко С. Л. Проблеми виробництва біодизелю в Україні / Збалансований (сталий) розвиток України – пріоритет національної політики // Матеріали всеукраїнської наукової екологічної конференціїю К.: Центр екологічної освіти та інформації, 2010. С. 351–355.
Yusoff, Mohamad & Xu, Xuebing & Guo, Zheng. (2014). Comparison of Fatty Acid Methyl and Ethyl Esters as Biodiesel Base Stock: a Review on Processing and Production Requirements. Journal of the American Oil Chemists’ Society. 91. 10.1007/s11746-014-2443-0
Gotovuša, Mia & Huzjak, Paula & Zadravec, Ivana & Zadravec, Martina & Vuković, Jelena & Faraguna, Fabio. (2024). Biodiesel from Higher Alcohols for Removal of Crude Oil Spills from Coastal Sediments. Sustainability. 16. 8574. 10.3390/su16198574
Isler, Asli & Karaosmanoğlu, Filiz. (2023). Fatty Acid Ethyl Esters Obtained From Safflower Oil: A Fully Renewable Biofuel. Journal of Energy Resources Technology. 145. 1-38. 10.1115/1.4062870.
Ragupathy, Hariprasath & Venkatanagaraju, Erumalla. (2022). Effect of Ultrasonication in Lipid Extraction and Production of Biodiesel from Groundnut Shells. Ecology, Environment and Conservation. 28. 535-539. 10.53550/EEC.2022.v28i01.081
Ющенко С. Л., Столяренко Г. С. Виробництво етилових естерів жирних кислот як біодизеля – приклад переходу до збалансованого природокористування // Ситник К. М., Білявський Г. О., Вадзюк С. Н., Разметаєв С. В., Тимочко Т. В. – Збалансований розвиток України – шлях до здоров’я і добробуту нації // Матеріали Українського екологічного конгресу, 21 вересня 2007 р. – К. : Центер екологічної освіти та інформації, 2007. – С. 444.
Ющенко С. Л., Столяренко Г. С., Мислюк Є. В. Застосування явища кавітації і кавітаційного реактору для інтенсифікації процесів хімічної технології // Збірник наукових праць Дніпродзержинського державного техноло- гічного університету (технічні науки). Тематичний випуск «Сучасні проблеми технології неорганічних речовин» / Дніпродзержинськ: ДДТУ. 2008. С. 14.
Bacha, Abir & Alonazi, Mona & Alharbi, Mona & Horchani, Habib & Abdelmalek, Imen. (2022). Biodiesel Production by Single and Mixed Immobilized Lipases Using Waste Cooking Oil. Molecules. 27. 8736. 10.3390/ molecules27248736
Badve MP, Alpar T, Pandit AB, Gogate PR, Csoka L (2015) Modeling the shear rate and pressure drop in a hydrodynamic cavitation reactor with experimental validation based on KI decomposition studies. Ultrason Sonochem 22:272–277. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2014.05.017
Xun Sun, Gaoju Xia, Weibin You, Xiaoqi Jia, Sivakumar Manickam, Yang Tao, Shan Zhao, Joon Yong Yoon, Xiaoxu Xuan, Effect of the arrangement of cavitation generation unit on the performance of an advanced rotational hydrodynamic cavitation reactor, Ultrasonics Sonochemistry, Volume 99 2023, 106544, ISSN 1350-4177, https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2023.106544
Bimestre TA, Júnior JAM, Botura CA, Canettieri E, Tuna CE (2020) Theoretical modeling and experimental validation of hydrodynamic cavitation reactor with a Venturi tube for sugarcane bagasse pretreatment. Biores Technol 311:123540. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2020.123540
Calıskan, Y.; Yatmaz, H. C.; Bektas, N. Photocatalytic oxidation of high concentrated dye solutions enhanced by hydrodynamic cavitation in a pilot reactor. Process Saf. Environ. Prot. 2017, 111, 428–438.
Ющенко С. Л., Столяренко Г. С., Мислюк Є. В. Застосування явища кавітації і кавітаційного апарату для інтенсифікації процесів хімічної технології // Збірник матеріалів конференції IV Української науково-технічної конференції з технології неорганічних речовин, 14–16 жовтня 2008 р., Дніпродзержинськ : ДДТУ, 2008.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
