Kesikli proseste biyodizel üretiminin optimizasyonu ve en uygun teknikle üretilmesi

Rafine ve ham kanola yağından biyodizelin en uygun teknikle üretimi araştırılmıştır. Bu bağlamda biyodizelin, ticari katalizör, sodyum metoksit (NaOCH3), kullanılarak optimum şartlarda, özel bir yıkama metodu geliştirilerek en uygun teknikle üretimi, geliştirilen katalizör ve prosesle en uygun teknikle üretimi, elde edilen biyodizelin yanma performansının araştırılması çalışmaları yapılmıştır. Optimizasyon çalışmasında karıştırma hızı, sıcaklık ve katalizör miktarı bağımsız değişkenlerine karşılık YAME bağımlı değişkenindeki değişim belirlenmiştir. Bu belirlemeye karşılık, Yanıt Yüzey Metodu kullanılarak bir merkezcil deney deseni tasarlanmıştır. Bu merkezcil deney deseninde, yanıt olarak yağ asidi metil eseri, triaçil gliserol TAG, DAG ve MAG alınmıştır. Yanıt Yüzey Metodu kullanılarak, YAME, TAG, DAG ve MAG bağımlı değişken değerleri optimize edilmiş ve bu dört bağımlı değişkene karşılık üç faktörlü dört optimizasyon denklemi elde edilmiştir. Her bir bağımsız değişkenin, her bir bağımlı değişkene karşılık gelen optimum değerleri belirlenmiştir. Optimizasyon denklemlerinin ANOVA analizi sonucunda, anlamlı ve anlamsız ifadeler belirlenmiş ve anlamsız ifadeler denklemlerden çıkarılmıştır. Elde edilen bu denklemler, EN 14214 standartlarında karşılık gelen değerler ile eşitlenmiş ve çözülmüştür. Ayrıca YAME, TAG, DAG ve MAG bağımlı değişkenlerinin bu bağımsız değişkenler çerçevesinde birbiriyle ilişkileri incelenmiş ve matematiksel olarak ifade edilmiştir. Gliserolün transesterifikasyon ortamında bulunan NaOCH 3 ile reaksiyona girerek, Na-gliserit ve metanol oluşturduğu bu tez çalışmasında tespit edilmiştir. Transesterfikasyondan sonra reaksiyon ortamına ilave edilen 10 l PEG 300'ün flokülasyonla gliserol çöktürme işleminin (10 dak), PEG 300 eklemeksizin gliserol çöktürme işlemine (1 saat) göre hızlı olduğu gözlemlenmiştir. Ayrıca bu flokülasyon işlemiyle biyodizelin nötralizasyonu ve susuz yıkanması gerçekleşmektedir. Yapılan işlemin performansını gözlemlemek için klasik yöntemle biyodizelin safsızlıklardan temizlenmesi işlemiyle, reaksiyon ortamına PEG 300 eklenmesiyle yapılan gliserol çöktürme, nötralizasyonu ve susuz yıkama işlemi kıyaslanmış ve PEG ile susuz yıkamanın çok daha etkili olduğu tespit edilmiştir. Metanol evaporasyonunun sonunda biyodizel içinde kalan floküllerin kolaylıkla filtrasyon ile ayrılabileceği belirlenmiştir. Bu proses sonunda oluşan biyodizelin, EN 14214 standartlarını sağladığı gözlemlenmiştir. PEG'in bu denli etkili olduğu belirlendikten sonra 10 l PEG ile %1 NaOH'in metanol ortamında karıştırılması sonucunda elde edilen katalizörün transesterfikasyon reaksiyonunun, tüm alkali katalizöre göre daha hızlı (30 dak) ve daha yüksek verimle (%99) gerçekleştirdiği tespit edilmiştir. Bunların yanında HAPJEK, ham ya da rafine yağlarda kullanılabilmekte, sabun oluşturmamakta, transesterifikasyon sonrası gliserolün oldukça hızlı çökmesini sağlamakta, biyodizelin susuz yıkanmasını sağlamakta, yatırım ve işletme maliyetlerini düşürmekte, biyodizel üretiminden kaynaklanan çevre kirliliğini azaltmakta, biyodizel üretiminden kaynaklanan enerji tüketimini azaltmaktadır. HAPJEK kullanılarak biyodizel üretimine Görsel Prosesi adı verilmiştir. Görsel prosesi; tek basamaklı trasnesterifikasyon işleminden, eş zamanlı gliserol çöktürme, nötralizasyon ve susuz yıkama basamağından, metanol fazlasının evaporasyonundan, flokül filtrasyonundan oluşmaktadır. HAPJEK katalizör ve Görsel prosesleri kullanılarak elde edilen biyodizelin, optimizasyon sonucunda elde etmiş olduğumuz biyodizelden EN 14214 standartları açısından daha kaliteli olması nedeniyle motor testlerinde kullanılmasına karar verilmiştir. B5, B20 biyodizel No.2 motorin yakıtı karışımı ve B100, No.2 motorin yakıtı ile yanma performası yönünden kıyaslanmıştır. Isıl değeri nedeniyle B5, B20 biyodizel No.2 motorin yakıtı karışımı ve B100'ün, No.2 motorin yakıttan ivmelenme, tekerlek gücü ve kuvveti yönünden düşük olduğu belirlenmiştir. Emisyon değerlerinin ise literatürle uyum içinde olduğu tespit edilmiştir.