当前世界环境

介绍

生物燃料是储存来自生物质的能量的能量载体，这些生物质通常由植物、动物、微生物和有机废物产生。生物燃料可以是固体、液体或气体，包括所有种类的生物质以及用于能源目的的衍生产品。生物柴油是一种用于驱动汽车的替代燃料。1895年，德国工程师鲁道夫•迪塞尔将花生油转化为生物柴油，将生物柴油引入世界¹但是，当时石油柴油为主的燃料仍然丰富，从而使生物柴油的事实被掩盖。几年后的20世纪70年代，世界石油储量耗尽²地球开始与环境问题作斗争。这使得生物柴油被认为是一种有效的替代燃料。选择生物柴油作为替代燃料，是因为生物柴油的性质与传统柴油有所不同，这取决于燃料的原料和所使用的酒精，但与柴油非常接近。^3.废油的定义是一种合成油，由于存在大量的杂质和原有性质的丧失而不适合烹饪。废弃食用油产生的来源有很多，包括面临废弃食用油环境问题的家庭、商业和工业食品工厂。利用废弃食用油生产生物柴油是高效、经济地利用生物柴油的较好途径之一。WCO的价格比初榨植物油便宜2-3倍。2013年和2014年，印度大豆产量约为1334万吨。2014年，印度豆油产量为161万吨，棉籽油产量为139万吨。研究表明，预处理后的废食用油酯交换反应的最大转化率为甲醇油比6.5:1。⁴随着摩尔比的进一步提高，转化率基本不变，但回收甲醇所需的能量增大。利用废弃食用油是降低生物柴油生产成本的有效途径。⁵利用废弃食用油生产生物柴油具有成本低、防止环境污染等优点。这些油在排放到环境中之前需要经过处理，以防止污染。由于处理成本高，许多人直接将废弃食用油处理到环境中，特别是在农村地区。

回收的废弃食用油对健康有害，但像这样处理废弃食用油是不环保的。最好的解决方案是将其用于工业用途，即再生成生物柴油。⁶获得最高的生物柴油产率（71.2％）在1：1体积体积的油 - 甲醇重量比，0.5％NaOH催化剂的50℃反应温度和320rpm搅拌速度下。结果表明，从不同油状物中产生的生物柴油与甲醇比例，醇类和摇动时间呈现相当大的差异。通过使用甲醇，乙醇和1丁醇产生的生物柴油产量也相当差异。⁷

材料和方法

样品的制备

生豆油是在Sarojini家庭科学女孩的宿舍里买到的。油中的污染物在真空过滤装置中通过5µ滤布过滤。6个1000毫升的样品都在这台机器上过滤过。图1显示了过滤后的油以及收集的豆粕废油中发现的杂质。

图1:杂质和过滤后的大豆油 点击这里查看图

从过滤的大豆废料烹饪中抽出三个随机样品，并评估其游离脂肪酸（FFA）含量，相对密度，酸值，皂化数和酯值，如表1所示。

表1:鲜豆油和废豆油的特性

Trans-Esterification过程

一升废酱油烹饪油在烧瓶中取出并加热至温度达到甲醇的沸点（65-70⁰C)在磁性搅拌器1250 rpm如图2所示。将过滤后的废弃食用油与甲醇按1:2、1:3、1:4的比例提取生物柴油。将甲醇钾(KOH和甲醇的混合物)缓慢地加入烧杯中，在70℃下加热一个半小时⁰C的温度。反应结束时，将样品转移到分离漏斗中进行甘油分离，如图3所示。分离过程中，甘油在分离漏斗底部沉淀，生物柴油在分离漏斗上部。

图2:磁搅拌器上的烧杯 点击这里查看图

图3：生物柴油 - 甘油分离 点击这里查看图

洗涤产品

所生产的生物柴油具有KOH，甲醇和甘油的痕迹。因此，通过在生物柴油上喷洒40-50℃的热蒸馏水并保持分离，将其洗涤4至6次。在分离过程的同时，水在分离漏斗的底部沉淀，如图4所示。4。

图4:生物柴油洗涤 点击这里查看图

加热产品

洗涤后的生物柴油样品加热到110⁰C去除水中残留的水。最终合成产物如图5、6、7所示。

图5:生物柴油和废大豆油 点击这里查看图

图6:甘油和生物柴油 点击这里查看图

图7：用甘油提取废豆油生物柴油的样品 点击这里查看图

生产生物柴油

如图8所示，在具有1：4废物烹饪油状物的样品3中实现了73％的最低沼气产率为73％，如图8所示，获得76％的最佳生物柴油产率为76％，用于1：3的体积比食用油和甲醇。

图8：在不同废豆豆中的生物柴油产量将油状物烹饪到甲醇rati 点击这里查看图

废物烹饪油生物柴油的特征

用相对密度，酸值，较高的热值，运动粘度和闪点评估废豆豆生物柴油的特征。

以往的研究表明，增加甲醇与油的摩尔比可以提高生物柴油的产率。油与甲醇的摩尔比为1:1时，生物柴油产率最佳。当油与甲醇摩尔比为1:1时，生物柴油得率为71.2%⁷但目前的研究得出结论，废弃大豆油与甲醇的比例为1:3，将比其他组合产生更多的生物柴油。

相对密度

不同样品的废大豆和废棉籽生物柴油在室温下的相对密度如图9所示。不同废大豆样品在室温下的相对密度为880 ~ 905 kg/m^3.在800到900公斤/米的范围内^3.在15⁰根据ASTM D 6751推荐的温度。以1:3摩尔比提取的生物柴油相对密度最低，为878 kg/m^3.．

图9:R生物柴油样品的相对密度生产不同的油与甲醇的比例 点击这里查看图

美国生物柴油ASTM D 6751的美国标准，为酸值设定为0.80mg KOH / G油的最大限制。评估和呈现在图10中的不同样品的不同样品的酸值。不同样品的酸值在0.42至0.70mg KOH / G油的范围内。以1:3摩尔比生产的生物柴油获得的最低酸值为0.42 mg KOH/g油，低于ASTM D 6751推荐的最高酸值0.80 mg KOH/g油。

图10：在不同的油与甲醇的比例 点击这里查看图

燃烧总热量

从提取的生物柴油中随机抽取3个样品，得出不同样品的废大豆生物柴油的总燃烧热，如图11所示。不同样品的发热量范围为40.8 ~ 41.3 MJ/kg。样品3以1:4的比例热值最高，为41.3 MJ/kg。

图11：生产的生物柴油的热值不同的油与甲醇的比例。 点击这里查看图

运动粘度

发现和在图12中显示了用于不同样品的废豆豆生物柴油的运动粘度。在标准红色木粘度计的帮助下，12。废豆豆生物柴油的运动粘度在4.72至5.13 CST的范围内，其在ASTM D 445的推荐范围内为1.6至6℃。在1：3摩尔比下产生的生物柴油具有比其他的运动粘度降低样品。

图12：生物柴油的运动粘度生产不同的油与甲醇的比例。 点击这里查看图

闪点

美国生物柴油标准(ASTM D 93)规定了闪点130的最低限度⁰C. The flash point for different samples of waste soya bean biodiesel was found with the help of Pensky Martin’s flash point apparatus and shown in Fig. 13. The flash point values for different proportions of waste soya bean biodiesel was found in the range of 139 to146⁰C高于ASTM D 93推荐的最小限制。还观察到，在1：3比例下制备的废豆豆生物柴油的闪点低于其他生物柴油样品。

图13不同生物柴油样品的闪点 点击这里查看图

结论

实验室规模生产和废弃物豆生物柴油的表征研究得出了以下结论。

1. 当油与甲醇摩尔比为1:3,KOH浓度为1.0%时，生物柴油产率最高可达76%。
2. 不同废大豆样品在室温下的相对密度为880 ~ 905 kg/m^3.在800到900公斤/米的范围内^3.在15⁰根据ASTM D 6751推荐的温度。以1:3摩尔比提取的生物柴油相对密度最低，为878 kg/m^3.．
3. 不同样品的酸值在0.42 ~ 0.70 mg KOH/g油范围内。以1:3摩尔比生产的生物柴油获得的最低酸值为0.42 mg KOH/g油，低于ASTM D 6751推荐的最高酸值0.80 mg KOH/g油。
4. 不同样品的发热量在40.8 ~ 41.3 MJ/kg之间。样品3以1:4的比例热值最高，为41.3 MJ/kg。
5. 废豆豆生物柴油的运动粘度在4.72至5.13 CST的范围内，其在ASTM D 445的推荐范围内为1.6至6℃。在1：3摩尔比下产生的生物柴油具有比其他的运动粘度降低样品。
6. 垃圾点的废豆豆生物柴油在1：3比例下均低于其他生物柴油样品。

参考

1. 植物油经催化和非催化超临界醇转化等方法制备的生物柴油。能量转换和管理，（2003）44：2093-2109。
   CrossRef
2. 餐厅垃圾油脂作为生物柴油原料的潜力。生物资源技术，(2007) 98(1): 183-190。
   CrossRef
3. 从植物油中提取柴油燃料，IV:从旧煎炸油中提取脂肪酸甲酯的生产和燃料特性。:来自可再生资源的液体燃料，正在进行的替代能源会议，美国农业工程师协会， 英石。约瑟夫，MI，（1992）74。
4. 生物柴油的研究进展与趋势。能量转换和管理，(2009) 50:14-34。
   CrossRef
5. 陈振华，刘建军，刘建军，刘建军，刘建军，陈建军。煎炸油制备生物柴油。影响生物柴油产率和特性的变量。Eng。化学。Res。, (2005)44：5491-5499。
   CrossRef
6. Abdullah，N.，H.，Hasan，S. H.，Yusoff，N.R.M，基于废物烹饪油（WCO）的生物柴油生产。国际材料科学与工程杂志(2013) 1(2): 94 - 99。
   CrossRef
7. Hossain，A. B.M. S.，Nasrulhaq，B.A.，Salleh，A.和Chandran，S。，生物柴油从废豆油生物量作为可再生能源和环境回收过程。非洲生物技术杂志，(2010) 9(27): 4233 - 4240。