كاربرد معيارهاي شيمي سبز و فناوري هاي شدت بخشي فرآيند در توليد پايدار بيوديزل

Application of Green Chemistry Metrics and Process Intensification Technologies in Sustainable Biodiesel Production

توليد و استفاده از بيوديزل مي‌تواند مسير پايداري را براي كاهش آلودگي‌هاي زيست محيطي ناشي از مصرف سوخت‌هاي فسيلي فراهم كند. به منظور كاهش اثرات زيست محيطي توليد بيوديزل، فرآيند شيميايي بايستي به منظور كاهش توليد پسماند و مصرف انرژي بهينه‌-سازي شود. بنابراين، طراحي واكنش‌‌هاي شيميايي و فرآيند توليد بيوديزل با استفاده از اصول شيمي سبز به منظور توسعه فرآيندهاي شيميايي پايدار از اهميت بالايي برخوردار است. مباني شيمي سبز مي‌تواند براي طراحي محصولات شيميايي و فرآيندهايي كه باعث كاهش يا حذف مواد مصرفي و توليدي خطرناك مي‌شود، استفاده شوند. مرسوم‌ترين روش توليد بيوديزل، واكنش تبادل استري روغن‌هاي خوراكي و پسماند است. با اين حال، فرآيند تبادل استري براي تكميل واكنش به واكنش دهنده‌هاي بيشتري نياز دارد. بازده واكنش‌ بيوديزل را مي‌توان با تركيب مباني شيمي سبز و اثرات شدت بخشي فرآيند بهبود داد. فناوري‌هاي شدت‌بخشي فرآيند در توليد بيوديزل مانند ريزموج و فراصوت به دليل بازيابي بيشتر محصول، تشكيل كمتر محصولات فرعي و كاهش مصرف انرژي مي‌تواند موجب بهبود بازده واكنش شوند. علاوه بر اين، استفاده از معيارهاي شيمي سبز مانند E-factor، اقتصاد اتمي (بهره‌برداري)، شدت جرمي و يا بهره‌وري جرمي و بازده جرمي واكنش مي‌تواند به طراحي ايمن‌تر و توليد بيوديزل با بهره‌وري بيشتر كمك كند. ارزيابي اين شاخص‌هاي سبز نشان مي‌دهد كه متانول جايگزين بهتري براي توليد بيوديزل است و همچنين مي‌تواند از منابع تجديدپذير تامين شود. شاخص‌هاي پايداري استفاده شده براي توليد بيوديزل همچنين مي‌تواند براي انواع سوخت‌هاي زيستي و ديگر طرح‌هاي واكنش‌هاي شيميايي، سنتز و توسعه فرآيند بكار گرفته شوند.

Biodiesel production and utilization may provide a sustainable route to reduce environmental pollution caused by fossil fuel consumption. In order to minimize environmental impacts of biodiesel production, the chemical process should be optimized to decrease waste generation and energy consumption. Therefore, biodiesel chemical reactions and processes design using green chemistry principles in order to develop sustainable chemical processes is paramount sicnificant. Green chemistry principles can be used to design chemical products and processes that reduce or eliminate the use and generation of hazardous substances. The most commonly used method in biodiesel production is transesterification of plant based and waste oil-based feedstock. However, the transesterification chemical reaction for completion required to excess reactants. The biodiesel reaction efficiency can be improved by incorporating the green chemistry principles and process intensification effects. Process intensification technologies for biodiesel production such as microwave and ultrasound can improve the reaction efficiency due to higher product recovery, low by-product formation, and reduced energy consumption. In addition, utilization of green chemistry metrics such as E-factor, atom economy (utilization), mass intensity or mass productivity, and reaction mass efficiency can help design safer and highly efficient biodiesel production. Evaluation of these green metrics indicates that methanol is a better alternative for biodiesel production as well as could be provided from renewable sources. Sustainability indicator used for biodiesel production also can be applied to various biofuels and other chemical reaction designs, synthesis and process development.