Kalsiyum oksit-magnetit katalizörlüğünde atık yağlardan biyodizel üretimi
Production of Biodiesel from Waste Oil catalyzed by Calcium oxide-magnetite
Yazar: BURCU DARI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ OĞUZHAN ALAGÖZ
Afyon Kocatepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Petrol kaynaklarının rezervleri gün geçtikçe azalmaktadır. Ayrıca ham petrol fiyatlarının artması neticesinde alternatif yakıtlara yönelim artmıştır. Dizel motorlarda alternatif yakıt olarak en yaygın kullanılan biyodizeldir.

Bu araştırmada, transesterleşme reaksiyonu ile mermer atıklarından ve demir oksit nanoparçacıkları kullanılarak elde edilen katalizör varlığında metanol ile yağdan biyodizel üretimi amaçlanmıştır. Biyodizel üretimi boyunca metanol:yağ molar oranı, katalizördeki kalsiyum oksit:manyetit (CaO:Fe3O4) oranı, katalizör miktarı ve reaksiyon süresi incelenmiştir. Çalışmalar sonunda en iyi biyodizel verimi 15:1 katalizördeki kalsiyum oksit:manyetit (CaO:Fe3O4) oranı, 15:1 metanol:yağ molar oranı, %2 katalizör miktarı ve 5 saat reaksiyon süresi koşullarında elde edilmiştir.

Biyodizel üretiminde kullanılmak üzere mermer atıklarından heterojen katalizör elde edilmiştir. Bunun için, mermer atıkları 950°C'de kalsine edilmiştir. Elde edilen CaO derişik HNO3 ile tepkimeye sokularak sulu kalsiyum nitrat elde edilmiştir. Oluşan ürünün suyu tamamen uzaklaştırılarak susuz Ca(NO3)2'a dönüştürülmüştür. Katalizöre manyetik özellik kazandırmak için manyetit (Fe3O4) sentezlenmiştir. Ca(NO3)2 ve manyetit uygun şartlarda birleştirilerek kalsiyum oksit-manyetit katalizör eldesi tamamlanmıştır. Katalizörün karakterizasyonu XRD, SEM ve SEM-EDX yöntemleri kullanılarak yapılmıştır. 

 Araştırma sonucunda elde edilen biyodizelin ısıl değer tayini ve GC-MS analizi yapılmıştır. Yapılan analizlerin sonucu petrol kaynaklı dizel yakıt ile değerleri karşılaştırılmıştır. Yağdan elde edilen biyodizelin hem çevreye hemde dizel yakıta iyi bir katkı sağlayacağı öngörülmüştür.

Abstract:
The reserves of oil resources have been dramatically decreased. Due to increase the price of crude oil, ıt has been increased the tendency towards alternative fuels.  Biodiesel is the most common used alternative fuel in diesel engines.

In this research, it has been aimed the production of biodiesel from oil by methanol and catalyst derived from marble waste by transesterification reaction and iron oxide nanoparticles. Inasmuch as biodiesel production it has been performed oil in terms of the rates of methanol molar, catalyst, the amount of catalyst and activity time. As a result of the research, the best yield of biodiesel has been obtained under the condition with the rate of catalyst as 1:15 (CaO: magnetite rate); the rate of oil by methanol molar as 1:15, the amount of catalyst as %2 in 5 hours reaction time.

In order to using in the production of biodiesel composition, Heterogeneous catalyst has been extracted from marble waste. Then, marble waste have been calcined at 950 ° C. By the reaction of CaO with concentrated HNO3, aqueous calcium nitrate has been procured. The current substance has been dehydrated to anhydrous Ca(NO3)2. In order to raise the magnetic property to catalyst, Magnetite (Fe3O4) has been synthesized. Under the suitable conditions, the yield of catalyst of calcium oxide-magnetite has been extracted by the component of Ca(NO3)2 with magnetite. The characterization of the catalyst has been set up with using the methods of XRD, SEM and SEM-EDX.

As a result of the research, biodiesel has been analyzed with thermal value determination and GC-MS analysis. The result of structured analysis has been compared with the values of diesel derived from the petroleum. This research has been anticipated that the biodiesel derived from oil could make a major contribution to both the environment and diesel fuel.