Çeşitli katalizörler vasıtasıyla mikrodalga destekli biyodizel üretimi
Microwave-assisted biodiesel production through various catalysts
Yazar: GİZEM YILMAZER
Danışman: PROF. DR. MAHMUT RAHİM BAYRAMOĞLU ; DR. BAŞAK TEMUR ERGAN
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Son yıllarda, birçok araştırmacı yüksek verimliliği ve homojen ısıtması nedeniyle mikrodalga (MW) teknolojisine odaklanmaktadır. Diğer taraftan, fosil yakıtların günden güne tükenmesiyle alternatif yakıtların önemi artmaktadır. Alternatif bir yakıt olan biyodizel, çeşitli yöntem ve katalizörler ile uzun yağlı asit zincirlerine sahip bitkisel veya hayvansal yağlardan elde edilen monoalkil esterlerdir.
Bu tez çalışmasında; sabit ve sürekli MW gücü altında, izotermal şartlarda çalışabilen çok modlu (multimode) geliştirilmiş MW deney sistemi (EMS) tasarlanarak, bu deney sisteminde çeşitli katalizörler ile biyodizel sentezi gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla MW yöntemiyle üretilen biyodizel verimini etkileyen parametreleri tanımladık. Alkolün yağa molar oranı, katalizör miktarı, sıcaklık ve MW gücü biyodizel verimliliğinin önemli parametreleridir.
Ön deneylerde çeşitli katalizörler (iyonik reçineler ve kalsine edilmiş dolomit ve sodyum hidroksit) incelenmiştir. En iyi sonuç, kalsinasyonlu dolomitin kullanıldığı deneyden elde edilmiştir. Bu nedenle, katalizör olarak kalsine edilmiş dolomitin kullanıldığı deneysel bir plan oluşturulmuştur.
Çalışmada daha sonra, MW yöntemiyle üretilmiş biyodizelin verimliliğini etkileyen deneysel parametreler (alkol ve yağın molar oranı, katalizör türü ve miktarı, MW gücü, reaksiyon süresi ve sıcaklığı) "tek seferde tek değişken" yöntemi ile incelenerek, bu parametrelerin optimum değerleri belirlenmiştir.
En yüksek biyodizel verimi, katalizör miktarı ağırlıkça%5, alkol: yağ molar oranı 9, mikrodalga enerjisi 60W, reaktör sıcaklığı 65°C olarak tanımlanan optimum koşullarda 120 dakikada% 99.1 olarak bulunmuştur.
Çalışma sonunda ise enerji etkinliği, süre, ürün özellikleri açısından MW yöntemi ile geleneksel ısıtma (CH) yöntemi arasındaki farklar ortaya konulmuştur. Sonuç olarak; bu tez çalışmasıyla, MW destekli-biyodizel ile MW'nin kimyasal reaksiyonlar üzerinde var olduğu düşünülen "spesifik MW etkisi" nin de varlığı ve kaynağının ne olduğu üzerinde yeni yorumlar geliştirilmiştir.

Abstract:
In recent years, many researchers focus on microwave (MW) technology due to its high efficiency and homogeneous heating. On the other hand, the importance of alternative fuels increases with the daily depletion of fossil fuels. Biodiesel, an alternative fuel, is monoalkyl esters obtained from vegetable or animal oils with long fatty acid chains by various methods and catalysts.
In this Thesis, the experimental optimization of biodiesel production with using various catalysts was investigated in a multimode MW reaction system which can work under constant, continuous MW power and isothermal conditions. To this end, we defined the parameters affecting the biodiesel efficiency produced by the microwave method. The molar ratio of alcohol to oil, catalyst amount, temperature, and microwave power are significant parameters of biodiesel efficiency.
In the preliminary-experiments, various catalysts (ionic resins and calcinated dolomite and sodium hydroxide) were examined. The best result was obtained from the experiment that used the calcinated dolomite. Therefore, an experimental plan was created that is used calcined dolomite as a catalyst. Afterward, the experimental parameters (molar ratio of alcohol and oil, catalyst type and amount, MW power, reaction time and temperature) that affect the efficiency of biodiesel produced by the MW method were examined with the "one variable at a time" method and the optimum values of these parameters were determined. The maximum yield of biodiesel was found 99.1% under optimum conditions where defined as catalyst amount was 5% weight of oil, the molar ratio alcohol to oil was 9, MW was 60W, reactor temperature 65°C, in 120 minutes. In the final of reactions, Two methods will be compared in terms of energy efficiency, time, product properties of the product. In adddition that differences between conventional (thermal, CH) method and MW metods will be presented. Consequently, In this Thesis study, biodiesel which was synthesized by MW-assisted and new comments on the presence and source of "spesific MW effect" which is thought to be on chemical reactions will be improved.