Al2O3/TiO2 katalizörlerinin gliserinden laktik asit üretimine etkisinin incelenmesi
Investigation of Al2O3/TiO2 catalysts effects on lactic acid production from glycerin with photocatalytic method
Yazar: SEDA AYGÜL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MELTEM YILDIZ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Fotokatalitik = Photocatalytic ; Gliserin = Glycerin

Özet:
Dünya üzerinde artan enerji ihtiyacı ile birlikte fosil yakıt rezervleri hızla tükenmektedir. Artan bu enerji ihtiyacını karşılayabilmek için organik kaynaklı biyoyakıtların üretimi hız kazanmıştır. En fazla üretimi yapılan organik kaynaklı yakıt biyodizeldir. Ancak biyodizel üretiminde yan ürün olarak yüksek miktarda gliserin açığa çıkmakta ve oluşan gliserinin tamamı tüketilemediğinden bir atık sorunu oluşturmaktadır. Bu nedenle son yıllarda gliserinin değerli kimyasallara dönüştürülmesi konusunda yapılan çalışmalar önem kazanmıştır. Laktik asit ise gliserinden elde edilebilecek değerli bir organik asittir. Laktik asit biyobozunur plastiklerin hammaddesi olmasından dolayı gliserini atık sorunu olmaktan çıkarıp çevreci bir yaklaşım kazanmasını sağlayacaktır. Bu nedenle bu çalışmada gliserinin laktik aside fotokatalitik olarak ılımlı koşullar altında dönüştürülmesi amaçlanmıştır. Yüksek kimyasal kararlılık, yüzey özellikleri, ekonomik ve çevreci olması nedeniyle TiO2 destek maddesi tercih edilmiştir. TiO2 destek maddesi üzerine ağırlıkça %2,5, %5, %7,5 ve %10 oranlarında Al2O3 aktif maddesi emdirilerek dört farklı Al2O3/TiO2 katalizörü hazırlanmıştır. Hazırlanan katalizörler farklı reaksiyon parametreleri incelemek ve optimum reaksiyon koşulları belirlenmesi amacıyla denenmiştir. En ılımlı reaksiyon koşullarının belirlenmesi amacıyla katalizörün indirgenmesi etkisi, oksijen varlığı, katalizörün etkisi, NaOH/gliserin mol oranı etkisi, reaksiyon süresi parametrelerinin etkisi incelenmiştir. Elde edilen en iyi sonuç 90 ∘C reaksiyon sıcaklığında, NaOH/gliserin mol oranı 4, 0,25 gram katalizör kullanılarak 4 saatlik reaksiyon süresi sonucunda bulunmuştur. %2,5 Al2O3/TiO2 katalizörü ile gerçekleştirilen bu reaksiyon sonucunda laktik asit seçimliliği %97,2, gliserin dönüşümü ise %60,1 olarak bulunmuştur.

Abstract:
The fossil fuel reserves are being rapidly exhausted along with the increasing need for energy on the world. In order to afford this increasing energy need, the production of organic-sourced biofuels has accelerated. The most produced organic fuel is biodiesel. However, high amount of glycerin is released as a by-product in the production of biodiesel and it creates a waste problem since the glycerin formed cannot be consumed completely. Therefore, studies on the conversion of glycerine into valuable chemicals have gained importance in recent years. Lactic acid is a valuable organic acid that can be obtained from glycerin. Since lactic acid is the raw material of biodegradable plastics, it will prevent glycerin from being a waste problem and gain an environmentally friendly approach. Therefore,it was aimed to convert glycerin into lactic acid as photocatalytically under mild conditions  in this study. TiO2 support material was preferred due to its high chemical stability, surface properties, economy and environmental friendliness. Al2O3/TiO2 catalyst was prepared  by impregnating as weight  %2.5, %5, %7.5 ve %10 rates Al2O3 on TiO2 support. The prepared catalysts were tested in order to examine different reaction parameters and to determine the optimum reaction conditions. In order to determine the mildest reaction conditions, the effect of the reduction of the catalyst, the presence of oxygen, the effect of the catalyst, the effect of the NaOH / glycerin molar ratio, the effect of the reaction time parameters were investigated. The best result was obtained at 90 ∘C reaction temperature, NaOH / glycerin molar ratio of 4, using 0.25 grams of catalyst after 4 hours reaction time. As a result of this reaction performed with 2.5% Al2O3/TiO2 catalyst, the lactic acid selectivity was found to be 97.2% and the conversion to glycerin was 60.1%.