Çeşitli bitkisel yağlardan biyodizel üretiminde katalizör ve alkol miktarı etkilerinin incelenmesi
An investigation of the effect of catalyst and alcohol amounts on the production of biodiesel from various vegetable oils
Yazar: NEZAKET YURDAARMAĞAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. İ. METİN HASDEMİR
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Temel İşlemler ve Termodinamik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Bitkisel yağlar = Plant oils ; Biyokütle enerjisi = Biomass energy ; Transesterifikasyon = Transesterification ; Yenilenebilir enerji = Renewable energy

Özet:
Dizel yakıtları birçok alanda kullanılmakta ve ülke ekonomisinde önemli bir yer teşkil etmektedir. Petrolün her geçen gün azalması, petrol krizleri ve çevre bilincinin artması ile yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ilgi artmıştır. Biyodizel, bitkisel ve hayvansal yağlar gibi yenilenebilir kaynaklardan üretilebilen alternatif bir yakıttır. Kimyasal olarak ise, uzun zincirli yağ asidi mono alkil esteri olarak tanımlanabilir. Biyodizel toksin olmayan, doğada kolay bozulabilir, çevreci bir yakıttır.Bu çalışmada, biyodizel olarak kullanılabilen metil esterler; ayçiçek yağı, mısırözü yağı ve kanola yağından elde edilmiştir. Laboratuar şartlarından iç ester değişim yöntemi kullanılarak katalizör ve alkol miktarının reaksiyon üzerine etkisi araştırılmıştır. Biyodizel üretimi için en uygun katalizörün en yüksek dönüşmeyi sağlayacak metanol ve yağ asidi miktarının tespit edilmesi amaçlanmıştır. Yağ asitlerinin esterifikasyonu ile biyodizel üretilmiş, gaz kromatografi cihazında analizleri yapılmıştır.Biyodizel üretiminde kullanılan alkoller arasında düşük maliyeti ve fiziksel-kimyasal avantajlarından dolayı (polar ve en kısa zincirli alkol) en sık tercih edileni metanoldur. Trigliseridlerle kolayca reaksiyona girebilir ve katalizör metanol içinde kolayca çözünebilir. Kullanılan alkol çeşidi, hem transesterifikasyonu ve hem de elde edilen biyodizel yakıtının özelliklerini etkilediğinden, oldukça önemlidir. Çünkü üretilen biyodizel yapısında kullanılan alkolün bağlarını da içerir. Her bir yağ çeşidi için 1/3, 1/6 ve 1/10 yağ/alkol molar oranında transesterifikasyon reaksiyonu gerçekleştirilmiştir.Katalizör olarak ise; asit ve enzim katalizörlere oranla daha hızlı olmaları, reaksiyonda oda sıcaklığının yeterli olması, daha az katalizör kullanımıyla reaksiyonun gerçekleştirilebilmesi, korozif olmamaları gibi nedenlerden dolayı bazik katalizörler (KOH, NaOH, NaOCH3 vb) tercih edilmiştir.Elde edilen esterlerin dönüşüm oranları, kinematik viskoziteleri, yoğunlukları, asit numaraları, alevlenme noktaları, pH değerleri, kırılma indisi, sabunlaşma sayısı, su içeriği, serbest yağ asidi miktarı ve kükürt içerikleri incelenmiştir. Grafikleri çizilip yorumlanmış ve karşılaştırmalar yapılarak en iyi sonuçlara hangi şartlarda varıldığına karar verilmiştir.Bu projenin amacı, atık yağ gibi kaynakları kullanarak elde edilen yağ asitlerinin metil alkol ile esterifikasyonunu, değişik sıvı ve katı katalizörlerle incelemek, uygun katalizör, reaksiyon koşullarını tayin etmek, elde edilecek esterin biyodizel ve endüstriyel yağların üretiminde kullanılabileceğini göstermektir. Bu yöntemle sanayi atıklarının veya evsel yağ atıklarının ekonomiye katkısını oluşturmaktır.

Abstract:
Diesel fuels are used in many areas and take an important place in country?s economy. Decreasing of all day by day, petroleum crises and increasing the environmental consciousness cause to the interest in renewable energy sources. Biodiesel, which can be produced from edible source such as vegetable oils or animal fats, is an alternative fuel. Chemically, it can be defined as long-chain fatty acid mono alkyl ester. Biodiesel is non-toxic, biodegradable, environmental friendly fuel.In this study, methyl esters used as biodiesel were obtained from various vegetable oils such as sunflower oil, corn oil and canola oil. Under laboratory conditions, the effects of catalyst amount and alcohol molar ratio on the reaction were investigated by using transesterification method. For biodiesel production will provide the most suitable catalyst t convert methanol and the highest amount of fatty acid is intended to detect. Of fatty acids and biodiesel produced esterification, gas chromatography analysis was made device.Between the alcohols, which are using in production of biodiesel, methanol is more frequently chosen because of low cost and physical-chemical advantages. It can easily reaction with trigliserid and also catalyst can dissolve in methanol. Type of alcohol used, and also obtained transesterification and effects the properties of biodiesel fuels, it is very important. Alcohol used in biodiesel is produced because of the structure also includes links. For each type of oils, 1/3, 1/6 and 1/10 oil/alcohol molar ratio was carried out in reaction transesterification.As the catalyst, acids and enzymes to catalyze the rate to be faster, react in the room temperature is satisfactory, with less use of catalytic reaction can be performed, such as not to be corrosive because of base catalyst ( KOH, NaOH, NaOCH3 etc.) is preferred.Obtained from the ester conversation ratio, kinematic viscosities, densities, acid numbers, flash point, pH value, refractive index, saponification number, water content, free fatty acid quantity and sulfur content was examined, and make comparisons to the best result, under which conditions there is, was decided.The purpose of this project, resources such as waste oils obtained by using fatty acid methyl alcohol with the esterification, with various liquid and solid catalysts to examine the appropriate catalyst, reaction conditions to be designated, the ester will be obtained and industrial oil for biodiesel production is to be used. With this method of industrial waste or municipal waste oil is to create a contribution to the economy.