Biyodizel, geleneksel fosil dizele eşdeğer bir alternatif yakıttır. Biyodizel, hayvansal ve bitkisel yağlardan, mum yağından ve evsel atık yağlardan üretilebilir. Bu yağları biyoyakıtlara dönüştüren sürece transesterifikasyon denir.
En faydalı yağ kaynakları kolza tohumu, hurma ve soya fasulyesi gibi petrol ürünleridir. Bunlar arasında biyodizel üretimi için en yaygın kullanılan ürün kolzadır. Günümüzde üretilen biyodizelin çoğu, endüstriyel gıda üreticilerinden ve büyük restoranlardan çıkan atık bitkisel yağlardan yapılıyor. Kolza yağı gibi biyodizel üretimi için üretilen mahsullerin maliyeti atık yağa göre çok daha yüksek olduğu için atık yağdan üretilen biyodizel miktarı çok daha fazladır.
Biyodizel çevre kirliliği açısından çok önemlidir. Biyodizel “karbon nötr” olarak adlandırılır. Bu, yakıt olarak kullanıldıktan sonra karbondioksit şeklinde ek karbon çıkışı olmadığı anlamına gelir. Bu etkinin nedeni ise biyodizel üretiminde kullanılan bitkilerin büyüme aşamasında ve yanma aşamasında açığa çıkan karbondioksit miktarını yakıt olarak absorbe etmesidir. Ancak verimli bitkilerin büyüme aşamasında kullanılan gübrelerin de büyük miktarda karbondioksit saldığı unutulmamalıdır. Biyodizel üretimi ile ilgili kirlilik kaynaklarını sadece gübre ile sınırlamak doğru olmayacaktır. Biyodizel üretimi sırasında karşılaşılan diğer kirlilik kaynakları ise; Esterleştirme, yağın solvent ekstraksiyonu, rafinasyon, kurutma ve taşıma işlemleri. Tüm bu süreçler, her ikisi de nihayetinde çevreye sera gazı salan elektrik veya yakıt şeklinde belirli miktarda enerji girdisi gerektirir. Ancak toprakta hızla ayrışabilmesi ve toksik etkisinin olmaması biyodizel atığını fosil yakıtlı atıklara göre çok daha az tehlikeli kılmakta ve bu özellikleri en önemli avantajlarından biri olarak kabul edilmektedir. Önemli sayılabilecek bir diğer detay ise parlama noktasının fosil yakıtlara göre daha yüksek olmasıdır. Bu özellik ayrıca özellikle kazalarda patlama riskini azaltır.
Biyodizel üretimi:Yukarıda bahsedildiği gibi biyodizel bitkisel yağlar, hayvansal yağlar, mum yağı ve atık yağlardan üretilebilir. Günümüzde yağlardan biyodizel üretmek için üç temel yöntem kullanılmaktadır. bunlar; Yağın bazik katalizle transesterifikasyonu, yağın doğrudan asit katalizi ile transesterleşmesi, yağın yağ asitlerine ve biyodizele dönüştürülmesi. Hemen hemen tüm biyoyakıtlar, en ekonomik yöntem olan ve yalnızca düşük sıcaklık ve basınç gerektiren ve yaklaşık %98 verim verebilen baz katalitik esterleştirme yöntemiyle üretilmektedir. Bu nedenle, bu yazıda bu yönteme odaklanacağız.
Transesterifikasyon, bir ester ve bir gliserol oluşturmak için bir trigliseridin bir alkol ile reaksiyonudur. Bir trigliseridin birincil yapısı, üç uzun zincirli yağ asidi içeren gliserol moleküllerinden oluşur. Yağın özelliklerini, bileşimindeki gliserole bağlı yağ asidinin yapısı belirler. Yağ asidi yapısı da biyodizelin özelliklerini belirlemektedir. Esterleştirme işlemi sırasında, trigliserit molekülleri ve alkol bir katalizör varlığında reaksiyona girer. Yağ asitleri ile alkollerin reaksiyonu sonucunda monoalkil ester veya biyodizel yakıtı ve ham gliserol oluşur. Reaksiyon için seçilen alkol genellikle metanol veya etanoldür. Güçlü bir baz olan sodyum hidroksit veya potasyum hidroksit genellikle katalizör olarak kullanılır. Biyodizel üretimi sırasında etil esterler için potasyum hidroksit daha faydalı olurken, metil esterler için her ikisi de kullanılabilir. En yaygın çapraz esterleştirme işlemi, yaygın olarak RME olarak bilinen kolza tohumu yağının metanol ile reaksiyonudur. Yağ ve alkol arasında ters bir reaksiyon meydana gelir. Bu nedenle verimi artırmak için ortama fazla miktarda alkol vermek gerekir.
Başarılı bir esterleşme reaksiyonu elde etmek için, reaksiyon tamamlandıktan sonra gliserol ve ester katmanlarını ayırmak gerekir. Daha ağır olan ve dibe çöken gliserol ortamdan ayrıştırıldıktan sonra saflaştırılarak ilaç ve kozmetik gibi çeşitli endüstrilerde kullanılabilir.
Bazı bitkisel yağlar doğrudan fosil motorinin yerine kullanılabilse de ciddi motor sorunları yaşama riski çok yüksektir. Viskozitesi çok yüksek bazı bitkisel yağlar, yakıtın düşük atomizasyonuna, eksik yanma aşamasına, enjektörlerde kurum oluşumuna ve makine yağında yakıt birikmesine neden olur.
Bu transesterifikasyon işlemi oluşabilecek sorunları önlemektedir ve yağlarda transesterifikasyonun faydaları şu şekilde sıralanabilir:
Viskoziteyi azaltın
Gliseritlerin tamamen çıkarılması
Düşük kaynama noktası
Parlama noktasının düşürülmesi
– Likidite derecesini artırın
Alkol ve katalizör karışımı
Katalizör olarak sodyum hidroksit (kostik) ve potasyum hidroksit (potas) kullanılır. Bu katalizörler standart bir karıştırıcı yardımıyla alkol içinde çözülür. Alkol/katalizör karışımı daha sonra kapalı reaksiyon kaplarına aktarılır ve reaksiyona gireceği yağ ilave edilir. Reaksiyon sırasında alkol kaybını önlemek için bu sistem tamamen kapatılmıştır. Reaksiyon karışımı, reaksiyon süresinin hızlı olması için alkolün kaynama noktasının hemen üzerindeki bir sıcaklıkta tutulur. Önerilen reaksiyon süresi 1 ila 8 saat arasındadır ve bazı sistemlerde reaksiyonun oda sıcaklığında gerçekleşmesi önerilir. Dönüşümün tam olarak gerçekleşmesi için ortama fazla alkol eklenir. Reaksiyona katılacak yağdaki serbest yağ asitleri ve su miktarı iyi not edilmelidir. Yağ asidi seviyesi veya su içeriği çok yüksek ise sabun oluşumu ve gliserolün uzaklaştırılmasında güçlük gibi sorunlar ortaya çıkabilir.
Ayrılma
Reaksiyon tamamlandıktan sonra iki ana ürün oluşur: gliserol ve biyodizel. Her biri reaksiyonda kullanılan fazla miktarda metanol içerir, bu nedenle istenirse bu aşamada nötrleştirme uygulanabilir. Gliserin fazı biyodizel fazından çok daha yoğun olduğu için basit bir işlemle yerçekimi ile ayrılabilir. Bazı durumlarda, ayırmayı kolaylaştırmak için bir santrifüj kullanılabilir.
Alkolü ortadan kaldırın
Gliserol ve biyodizel fazları ayrıldıktan sonra her iki fazdaki fazla alkol damıtma veya buharlaştırma ile ayrılabilir. Bazı sistemlerde alkol, ayrılmadan önce gliserol ve biyodizel fazlarının uzaklaştırılmasıyla nötralize edilebilir. Her iki durumda da alkol geri kazanılır ve yeniden kullanılabilir. Bu noktada dikkat edilmesi gereken nokta, suyun alkole karışmasını engellemektir.
Gliserin nötralizasyonu
Reaksiyon yan ürünü olan gliserol, reaksiyonda kullanılmayan bir katalizör ve sabun içerir. Bu nedenle gliserin asit tarafından nötralize edilir ve çeşitli amaçlar için kullanılabilir. Bazı durumlarda bu aşamada tuz oluşur ve bu tuz gübre olarak kullanılabilir. Çoğu zaman bu tuz gliserolde kalır. Ham gliserol elde etmek için elde edilen gliserolün alkol ve sudan uzaklaştırılarak %80-88 saflığa ulaşması gerekir. Bazı özel prosedürler uygulanarak elde edilen gliserolün saflığı %99 mertebesine çıkarılabilmektedir.
metil ester yıkama
Gliserinize biyodizel zaman zaman sıcak su ile yıkanır, içerdiği katalizör veya sabun uzaklaştırılır, kurutulur ve tüketime hazır hale gelir. Bazı operasyonlarda bu işleme gerek kalmayabilir. Bu aşama, üretim sürecinin son kısmıdır ve sonuç, petrol dizeline benzer viskoziteye sahip yeşilimsi kehribar renkli bir sıvıdır. Bazı sistemlerde biyodizel, içerdiği pigmentleri uzaklaştırmak için son bir damıtma aşamasından geçebilir. Bu aşamadan sonra renksiz biyodizel elde edilir.
Ürün kalitesi
Elde edilen ürün ticari hale gelmeden önce bazı özel aparatlarla analiz edilerek istenilen özelliklere sahip olup olmadığı test edilir. Sorunsuz biyodizel üretimi sağlamak için kontrol edilen parametreler:
– Gliserin içermez
– Katalizör içermez
– Alkol içermez
– Serbest yağ asitleri içermez
Kaynak:
http://www.esru.strath.ac.uk
katip:Nihat Kelis
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]