A Two-step Catalytic Production of Biodiesel from Waste Cooking Oil

ضايعات روغن پخت وپز به عنوان ماده اوليه براي توليد بيوديزل استفاده گرديد. محتوي اسيد چرب موجود در اين ضايعات (85/9% وزني) موجب مي شود كه اين روغن براي واكنش ترانس استريفيكاسيون مستقيم مطلوب نباشد. براي حل اين مشكل، يك فرآيند دو مرحله اي پيشنهاد شد: در مرحله اول استريفيكاسيون در حضور يك كاتاليست اسيدي متداول مانند اسيد سولفوريك انجام شد. در مرحله دوم، تري گليسريدهاي روغن زايد با متانول در حضور كاتاليست پتاسيم هيدروكسيد وارد واكنش شدند. واكنش كاهش اسيد چرب آزاد در مرحله اول در رنج دمايي 323-363 كلوين در مدت زمان واكنش 5/0 تا 3 ساعت وغلظت اسيد درآن به عنوان كاتاليست از 0 تا 52/5 انجام شد بهترين شرايط واكنش در دماي 355 درجه كلوين در مدت زماني 3 ساعت كه در آن غلظت اسيد سولفوريك 68/3 ~ 4% بود بدست آمد كه بيشترين تبديل اسيد چرب آزاد در اين مرحله 87 % وزني بوده است .شرايط سنتز بيوديزل در مرحله دوم در دماي 338 درجه كلوين ، نسبت مولي متانول به روغن 1:6 در زمان 90 دقيقه كه مقدار باز در آن 1% وزني وزني بوده، انتخاب شده است. در اين شرايط بيشترين تبديل تري گليسيريد 66/96 % وزني بوده است.

Waste cooking oil (WCO) was used as a potential feedstock for biodiesel production. High level of free fatty acids (9.85% w/w) in WCO makes it an undesirable substrate for direct transesterification reaction. To solve this issue, a two-step process was implemented in this research. Firstly, esterification reaction was performed in the presence of sulfuric acid as a common acid catalyst to reduce the amount of free fatty acids (FFA) to less than 1.5% w/w. The triglycerides (TGs) in WCO were transesterified with methanol catalyzed by potassium hydroxide in the second step of reaction. Several effective parameters were evaluated in terms of reaction temperature (323-363 K), reaction time (0.5-3 h) and catalyst concentration (0-5.52% w/w). The optimum reaction temperature, reaction time and catalyst concentration were 355 K, 3 h and 3.68~ 4% w/w, respectively. In fact, maximum FFA conversion of 87 wt% was obtained. The biodiesel synthesis condition in the second stage of reaction was defined as the reaction temperature (338 K), methanol/ WCO molar ratio (6:1), KOH concentration (1% w/w) and reaction time (90 min). Under the above conditions, maximum TG conversion of 96.66 wt% was obtained.