Gliserinden laktik asit üretiminde au/bentonit ve au/hidrotalsit katalizörlerinin etkisinin incelenmesi
Investigation of au/bentonite and au/hydrotalcide catalysts effects on lactic acid production from glycerol
Yazar: DİCLE ÇELİK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MELTEM YILDIZ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Bentonit = Bentonite

Özet:
Dünyada artmakta olan nüfus ve bu nüfus artışı nedeniyle oluşan enerji ihtiyacıyla beraber fosil yakıtların tükenmekte olması, yenilenebilir enerji kaynağı olan biyodizelin her geçen gün daha çok tercih edilmesine neden olmaktadır. Biyodizel üretimindeki bu artış, biyodizel üretim sürecinin kaçınılmaz yan ürünü olan gliserinin daha fazla açığa çıkması anlamına geldiği için, mevcut durumda gliserin değerlendirilememekte ve atık olarak sorun teşkil etmektedir. Bu nedenle, gliserinin değerli kimyasallara dönüşümü konusunda yapılan çalışmalar önem kazanmaktadır. Laktik asit, gliserinin dönüştürülebileceği önemli bir organik asittir. Özellikle biyobozunur plastik olan polilaktik asidin hammaddesi olması nedeniyle, etkin bir dönüşüm süreci gliserini atık olmaktan çıkartırken biyobozunur plastiklerin daha yaygın kullanılabilmesine de olanak sağlayacaktır. Söz konusu nedenlerde ötürü, bu çalışmada gliserinden laktik asit üretiminde etkin olabilecek heterojen katalizörler geliştirilmesi amaçlanmıştır. Ilımlı koşullarda etkin olabilmesi için altın metalinin tercih edildiği katalizörlerde, farklı koşullarda aktive edilen bentonit destekler ve farklı oranlarda magnezyum-alüminyum içeren hidrotalsit destekler kullanılmıştır. Bentonitle yapılan denemelerden elde edilen sonuçlar heterojen katalizör kullanımının gerekliliğini ve bentonit aktivasyonunun katalizör etkinliğini arttırdığını; fakat bentonite uygulanan kimyasal aktivasyonun laktik asit seçimliliğini olumsuz etkilediğini göstermiştir. Laktik asit seçimliliğinde alınan en iyi sonuca %13 laktik asit seçimliliğiyle, 700°C'de termal olarak aktive edilen bentonite ağırlıkça %1 altın emdirilerek hazırlanan katalizörle ulaşılmıştır. Son olarak, hidrotalsitlerle yapılan çalışmalar, bu desteğin çalışılan reaksiyon için uygun olmadığını göstermiştir.

Abstract:
Besides the depletion of fossil fuels, increasing world population and rising energy demand as a result, the sustainable energy resource biodiesel is preferred more day by day. This rise in demand is causing an increase in production of glycerol since it is an inevitable by-product of the biodiesel production process. Currently, glycerol is not utilized and becoming a waste issue. Therefore, glycerol valorisation studies have gained much importance than ever. Lactic acid is an important organic acid that can be derived from glycerol. Lactic acid is the raw material of polylactic acid – a biodegradable plastic- and an efficient reaction of glycerol into lactic acid will not only transform glycerol's current situation from being a waste to a valuable raw material but it also will avail wider use of biodegradable plastics. In this study, it is focused on to produce lactic acid from glycerol because of the aforementioned reasons. Gold metal is chosen for catalyst synthesis since it is active under mild conditions. Bentonite samples activated under different conditions and hydrotalcite samples having different magnesium-aluminium ratio are used as supports. Results of bentonite studies showed that use of heterogeneous catalyst was necessary and bentonite activation improved catalytic activity, but application of chemical activation negatively affected lactic acid selectivity. The best lactic acid selectivity of 13% was obtained by impregnating 1% (wt/wt) gold onto thermally activated bentonite at 700°C. Lastly, studies done with hydrotalcites indicated that this type of support is not effective for the studied reaction.