Alglerden Tek ve İki Aşamalı Transesterifikasyon Teknolojisi İle Biyodizel Üretiminin Karşılaştırılması

Abstract

Alglerden biyodizel üretimi, yenilenebilir enerjinin potansiyel bir kaynağı olarak ekonomik ve çevresel açıdan tercih edilmekte ve geliştirilmektedir. Tez çalışmasında, biyokütle olarak Ulva Lactuca makroalginden, yenilikçi bir yöntem olan tek aşamalı (doğrudan) ve iki aşamalı transesterifikasyon prosesi ile biyodizel üretimi incelenmiştir. Tek aşamalı transesterifikasyon prosesi için Box–Behnken deney tasarımı uygulanmıştır. Ulva Lactuca' dan yağ ekstraksiyonu üzerinde etkili olan parametreler katalizör miktarı, sıcaklık ve zaman olarak seçilmiştir. Bu parametrelerin % 95 güven düzeyinde önemini incelemek için Box-Behnken tasarımı (BBD) uygulanmış ve varyans analizi (ANOVA) yapılmıştır. İki aşamalı transesterifikasyon sisteminde Ulva Lactuca' dan daha fazla oranda yağ ekstraksiyonu yapabilmek için Bligh-Dyer ve Sokslet yöntemi uygulanmış, en uygun çözücü sistemi olan metanol: kloroform ve oranı 1:2 (v/v) olarak bulunmuştur. Box-Behnken deney tasarımı yöntemi ile parametrelerin optimal koşulları, sıcaklık 50°C, katalizör miktarı % 1.5 ve süre 4 saat olarak bulunmuş ve % 91 reaksiyon verimine ulaşılmıştır. Varyans analizinden elde edilen sonuçlar elde edilen ikinci dereceden modelin anlamlı olduğunu göstermiştir. Biyodizel verimi ile model değişkenleri arasındaki ilişki p değerinin <0.0001 olması ile güçlü bulunmuştur. Tek aşamalı transesterifikasyon işleminde etkili parametrelerin optimal koşulları, geleneksel iki aşamalı transesterifikasyon işleminde de kabul edilerek, elde edilen biyodizelin verimi ve ısıl değeri karşılaştırılmıştır. Sonuçlar, tek aşamalı transesterifikasyon prosesinin, iki aşamalı transesterifikasyon prosesine göre daha verimli oluğunu göstermiştir. Elde edilen algal biydizel, Fourier dönüşümü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR) ve Gaz kromatografisi (GC) kullanılarak karakterize edilmiştir.Biodiesl production from algae is widely developed at different scales as a potential source of both economic and environmental benefits and renewable energy. In this thesis project, biodiesl production from Ulva Lactuca macroalgae as a biomass is investigated by an innovative method, in situ (direct) and convection two-stage transesterification process. Box-Behnken experimental design was applied for the in situ transesterification process. The parameters effective on oil extraction from Ulva Lactuca were chosen as catalyst amount, temperature and time. To examine the significance of these parameters at 95% confidence level, the response surface methodology (RSM), box-Behnken design (BBD) was applied and variance analysis (ANOVA) was performed. In the two-stage transesterification system, Bligh-Dyer and Sokslet methods were applied. To obtain a greater amount of yağ (lipid) than Ulva Lactuca, methanol: chloroform at a ratio of 1: 2 v / v is the most suitable solvent system. Optimal conditions were estimated using box-Behnken design and surface graphics. Optimized conditions were achieved in temperature (50℃.), catalyst amount of 1.5% and time (4 hours), and an estimated reaktion yield of 91% in the regression model. The results obtained from the analysis of variance showed that the second order model was significant. The relationship between biodiesel yield and model variables was found to be strong with p value <0.0001. The optimal conditions of the parameters effective in the in situ transesterification process were also accepted in the conventional two-stage transesterification process and the obtained biodiesel's yield and thermal value were compared. It was decided that the one-step (in situ) method was better by making comparisons between both systems of transesterification. Algal biodiesels were characterized using functional groups and composition, Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and Gas chromatography (GC).