تولید دیزل زیستی از روغن کرچک در حضور زیست‌کاتالیست لیپاز/کلسیم آلژینات: بهینه سازی و بررسی اثر دما، مقدار کاتالیست و نسبت متانول به روغن
محورهای موضوعی : شیمی کاربردی
آرش داودی مهر
1
,
علیرضا شاکری
2
,
محمد براتی
3
1 - دانشجوی کارشناسی ارشد گروه شیمی کاربردی، دانشکده شیمی، دانشکدگان علوم، دانشگاه تهران، تهران، ایران
2 - استاد گروه شیمی کاربردی، دانشکده شیمی، دانشکدگان علوم، دانشگاه تهران، تهران، ایران.
3 - استادیار گروه شیمی کاربردی، دانشکده شیمی، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران.|پژوهشکده نانوفناوری، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران
کلید واژه: روغن کرچک, لیپاز, دیزل زیستی, زیست‌کاتالیست, بهینه‌سازی فرایند,
چکیده مقاله :
در این مطالعه دیزل زیستی در حضور زیست کاتالیست لیپاز/کلسیم آلژینات از روغن کرچک تهیه شد. آنزیم لیپاز پانکراس بر پایه کلسیم آلژیناتی تثبیت و در واکنش استری شدن روغن کرچک به متیل استرهای اسید چرب (FAMEs) استفاده شد. پایه کلسیم آلژینات سنتزشده با طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FTIR)، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) و روش BET شناسایی شد. همچنین، پس از نشاندن لیپاز بر آن، محتوای پروتئینی زیست کاتالیست سنتزشده، همچنین، فعالیت آب کافتی و زیست کاتالیستی آن در واکنش استری شدن ارزیابی شد. برای بهینه سازی واکنش تولید دیزل زیستی، طراحی آزمایش با به کارگیری نرم افزار SAS JMP Pro انجام شد. برای این کار سه عامل دمای واکنش، مقدار کاتالیست و نسبت متانول به روغن در نظر گرفته شد و تحلیل داده ها با استفاده از روش سطح پاسخ (RSM) انجام گرفت. نتیجه ها نشان داد که بیشترین مقدار دیزل زیستی (86/96 %) در دمای C° 48/2، با 0/32 گرم کاتالیست و نسبت متانول به روغن 0/50 به دست می آید. همچنین، مشخص شد که مقادیر بالای هر کدام از این عامل ها تاثیر منفی بر بازده تولید دیزل زیستی دارند که دلیل آن به ویژگی های ذاتی آنزیم، مانند غیرفعال شدن در دماها و مقادیر متانول بالاتر، همچنین، کلوخگی و تغییر صورت بندی در غلظت های بالا نسبت داده شد.
In this study, biodiesel was produced from castor oil in the presence of lipase/calcium alginate biocatalyst. Porcine pancreatic lipase was immobilized on calcium alginate and used in the esterification of castor oil to fatty acid methyl esters (FAMEs). The synthesized calcium alginate was characterized using FTIR, FESEM and BET analysis. Also, after lipase immobilization, the protein content of the synthesized bio-catalyst, as well as the hydrolysis activity and the activity esterification activity were evaluated. In order to optimize the reaction of biodiesel production, the design of the experiment was carried out in SAS JMP Pro software. For this purpose, three factors of reaction temperature, amount of catalyst and ratio of methanol to oil were considered and data analysis was done using RSM. The results showed that the highest biodiesel yield (86.96%) is obtained at a temperature of 48.2oC, the amount of catalyst is 0.32 g, and the ratio of methanol to oil is 0.50. It was also found that high amounts of each of these factors have negative effect on the efficiency of biodiesel production, which is due to the inherent characteristics of the enzyme, including inactivation at higher temperatures and high methanol amounts, as well as coagulation and conformational changes in the high catalyst concentrations.
_||_