KR101458573B1 - Method for Preparing Biodiesel Using Simultaneous Lipid Extraction and Transesterification of Microalgae - Google Patents

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Abstract

본 발명은 미세조류의 동시 지질추출 및 에스테르 교환반응을 이용한 바이오디젤의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 건조공정을 거치지 않은 젖은 미세조류에 용매, 알코올 및 촉매를 이용하여 높은 전환 효율로 바이오디젤을 얻는 방법이 제공된다. 본 발명은 추출과 전환을 하나의 공정으로 병합시켜 진행함으로써 비용적 측면에서 유용하다.The present invention relates to a method for producing biodiesel using simultaneous lipid extraction and transesterification of microalgae, and more particularly, to a method for producing bioalgae using microalgae, which are not subjected to a drying process, using a solvent, an alcohol and a catalyst, A method of obtaining diesel is provided. The present invention is useful in terms of cost by merging extraction and conversion into one process.

Description

미세조류의 동시 지질추출 및 에스테르 교환반응을 이용한 바이오디젤의 제조방법{Method for Preparing Biodiesel Using Simultaneous Lipid Extraction and Transesterification of Microalgae}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for preparing a biodiesel by simultaneous lipid extraction and transesterification of microalgae,

본 발명은 미세조류의 동시 지질추출 및 에스테르 교환반응을 이용한 바이오디젤의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 건조공정을 거치지 않은 젖은 미세조류에 용매, 알코올 및 산 촉매를 첨가하여 지질추출과 에스테르 교환반응을 동시에 수행하여 높은 전환 효율로 바이오디젤을 제조하는 방법에 관한 것이다.
More particularly, the present invention relates to a method for preparing biodiesel using simultaneous lipid extraction and transesterification of microalgae, and more particularly, to a method for producing biodiesel by adding a solvent, an alcohol and an acid catalyst to wet microalgae, And a method for producing biodiesel with high conversion efficiency by simultaneously performing an exchange reaction.

최근 화석 연료의 고갈속도 증가와 온실가스 배출에 의한 지구기후의 변화로 인해 바이오연료에 대한 관심이 집중되고 있다(J.Y. Lee et al., Bioresource Technol ., 101, S75-S77, 2010). 밀과 옥수수 등을 원료로 사용하는 1세대 바이오연료를 시작으로, 미세조류는 토양을 이용하지 않으면서 석유디젤을 대체하는 바이오디젤을 생산할 수 있음이 밝혀지면서 가장 유망한 3세대 바이오연료 재료로 주목받고 있다(N Nagle et al., Appl Biochem Biotechnol ., 24/25, 355-361, 1990; X. Miao et al., Bioresource Technol ., 97, 841-846, 2006). 일반적으로 배양된 미세조류로부터 지질추출 후, 전환공정을 거쳐 바이오디젤을 생산할 수 있다(J.V. Gerpen, Fuel Processing Technol ., 86, 1097-1107, 2005). 하지만 배양된 미세조류를 수확한 젖은 미세조류(wet microalgae) 상태에서 그대로 추출과 전환 공정을 거치면 바이오디젤생산성이 매우 낮다(E.A. Ehimen et al., Fuel, 89, 677-684, 2010; B.D. Wahlen et al., Bioresource Technol ., 102, 2724-2730, 2011). Recently, attention has been focused on biofuels due to increased depletion rate of fossil fuels and global climate change due to greenhouse gas emissions (JY Lee et al., Bioresource Technol . , 101, S75-S77, 2010). It has been shown that microalgae can produce bio-diesel replacing petroleum diesel without using soil, starting with the first-generation biofuels using wheat and corn as raw materials, and it is attracting attention as the most promising third-generation biofuel material (N Nagle et al., Appl Biochem Biotechnol . , 24/25, 355-361, 1990; X. Miao et al., Bioresource Technol . , 97, 841-846, 2006). Generally, biodiesel can be produced from lipid extracted from cultured microalgae through a conversion process (JV Gerpen, Fuel Processing Technol . , ≪ / RTI > 86, 1097-1107, 2005). However, biodiesel productivity is very low if the microalgae are cultured in a wet microalgae state after they are extracted and converted (EA Ehimen et al., Fuel , 89, 677-684, 2010; BD Wahlen et al. al., Bioresource Technol . , 102, 2724-2730, 2011).

이 때문에 추출효율을 높이기 위해서 대부분의 공정에서는 지질추출 전에 건조공정이 수행된다. 이러한 건조공정은 필요에너지가 전체 에너지 소비량의 50% 이상을 차지할 정도로 높지만 추출효율의 문제로 인해 어쩔 수 없이 진행된다(L. Xu et al., Bioresource Technol ., 102, 5113-5122, 2011). 젖은 미세조류를 이용할 경우(전체 미세조류무게 중 수분함량: 50-80%), 건조공정을 없애기 위해, 추가적으로 마이크로웨이브(microwave)(B.D. Wahlen et al., Bioresource Technol ., 102, 2724-2730, 2011), 초임계 메탄올(P.D. Patil et al., Fuel, 97, 822-831, 2012), 또는 높은 온도나 압력(175 C, 22 bars)(Y.A. Tsigie etal., Chem . Eng . J., 213, 104-108, 2012)을 사용하여 지질추출 및 전환공정을 수행하였다. 이러한 추가적인 에너지 사용에도 불구하고 이들의 추출 및 전환 수율은 최대 84%정도이다. For this reason, in order to increase the extraction efficiency, the drying process is performed before lipid extraction in most processes. This drying process is high enough that the required energy accounts for more than 50% of the total energy consumption, but is inevitably driven by the problem of extraction efficiency (L. Xu et al., Bioresource Technol . , 102, 5113-5122, 2011). In the case of using wet microalgae (moisture content in the total microalgae weight: 50-80%), additional microwaves (BD Wahlen et al., Bioresource Technol . (PD Patil et al., Fuel , 97, 822-831, 2012), or high temperature or pressure (175 C, 22 bars) (YA Tsigie et al., Chem . Eng. using J., 213, 104-108, 2012) was performed a lipid extraction and conversion processes. Despite this additional energy use, their extraction and conversion yields are up to 84%.

따라서 젖은 미세조류를 직접 이용하여 지질추출과 바이오디젤 전환율을 높이는 동시에 추가적인 에너지를 공급하지 않고 단일 공정을 개발하는 것은 바이오디젤 생산의 경제성을 확보하는데 가장 중요한 연구로 필두 되고 있다. 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0014091호는 미세조류로부터 바이오디젤용 원료유를 추출하는 방법 및 이를 이용한 바이오디젤 생산방법에 대한 것이고, 대한민국 등록특허공보 제10-1134294호는 미세조류로부터 오일 추출 및 바이오디젤 전환 방법에 대한 것이나, 상기 발명들 모두 추출 및 전환 수율이 상당히 낮은 문제점이 있다. Therefore, it is one of the most important researches to secure the economical efficiency of biodiesel production by directly using wet microalgae to increase the lipid extraction and biodiesel conversion rate and to develop a single process without supplying additional energy. Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0014091 discloses a method for extracting raw oil for biodiesel from microalgae and a method for producing biodiesel using the same, and Korean Patent Publication No. 10-1134294 discloses a method for extracting oil from microalgae And a biodiesel conversion method. However, all of the above-mentioned inventions have a problem in that extraction and conversion yields are considerably low.

이에, 본 발명자들은 상기 문제점을 해결하기 위하여 예의 노력한 결과, 미세조류에 유기용매, 알코올 및 촉매를 넣고 가열하여 지질추출 및 에스테르 교환반응에 의한 전환을 동시에 수행하는 경우, 그 추출 및 전환 효율이 현저히 증가하여, 고수율로 바이오디젤을 제조할 수 있다는 것을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.
The present inventors have made intensive efforts to solve the above problems. As a result, the inventors have found that, when organic solvents, alcohols, and catalysts are added to microalgae and heated to perform lipid extraction and transesterification by transesterification, And that the biodiesel can be produced at a high yield, thereby completing the present invention.

본 발명의 목적은 미세조류에 유기용매, 알코올 및 촉매를 넣고 가열하여, 지질추출 및 전환을 동시에 수행하여, 그 추출 및 전환 효율이 현저히 높은 바이오디젤을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
It is an object of the present invention to provide a method for producing biodiesel having high extraction and conversion efficiency by simultaneously carrying out lipid extraction and conversion by adding organic solvent, alcohol and catalyst to microalgae and heating them.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 미세조류에 유기용매, 알코올 및 촉매를 첨가한 다음, 가열하여 지질추출 및 에스테르 교환반응을 통한 전환을 동시에 이루는 바이오디젤의 제조방법을 제공한다.
In order to achieve the above object, the present invention provides a method for producing biodiesel which comprises adding an organic solvent, an alcohol and a catalyst to a microalgae, and heating the same to effect conversion by lipid extraction and transesterification.

본 발명은 건조공정 없이 미세조류에 용매, 메탄올 및 산 촉매를 사용하여 높은 전환 효율로 바이오디젤을 얻는 데 유용하다. 또한 본 발명은 추출과 전환을 하나의 공정으로 병합시켜 진행함으로써 공정비용의 추가적인 감소로 인한 이익을 얻을 수 있다.
The present invention is useful for obtaining biodiesel with high conversion efficiency using a solvent, methanol and an acid catalyst in microalgae without a drying process. The present invention can also benefit from the additional reduction of the process cost by merging the extraction and conversion into one process.

도 1은 본 발명의 실험과정을 나타내는 모식도이다.
도 2의 (A)는 용매별 바이오디젤의 수율을 나타낸 그래프이고, (B)는 실시예 1 및 실시예 3의 바이오디젤의 사진이다.
도 3은 실험예 1의 미세조류 질량 변화에 따른 바이오디젤의 수율을 나타낸 그래프이다.
도 4는 실험예 2의 반응시간에 따른 바이오디젤의 수율을 나타낸 그래프이다.
도 5는 실험예 3의 산 촉매인 황산 부피 변화에 따른 바이오디젤의 수율을 나타낸 그래프이다.
1 is a schematic diagram showing an experimental procedure of the present invention.
FIG. 2A is a graph showing the yield of biodiesel per solvent, and FIG. 2B is a photograph of biodiesel of Examples 1 and 3. FIG.
3 is a graph showing the yield of biodiesel according to the change in mass of microalgae of Experimental Example 1. FIG.
FIG. 4 is a graph showing the yield of biodiesel according to the reaction time of Experimental Example 2. FIG.
FIG. 5 is a graph showing the yield of biodiesel according to the change in sulfuric acid volume, which is the acid catalyst of Experimental Example 3. FIG.

다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술 분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In general, the nomenclature used herein is well known and commonly used in the art.

본 발명에서는, 건조공정 없이 미세조류에 용매, 알코올 및 촉매를 넣고 가열하여 지질추출 및 전환을 동시에 수행하였다. 그 결과 지질추출 및 전환 효율이 현저히 높은 바이오디젤을 제조할 수 있음을 확인하였다. In the present invention, the solvent, the alcohol and the catalyst are added to the microalgae without heating and heated to simultaneously perform lipid extraction and conversion. As a result, it was confirmed that biodiesel having a remarkably high lipid extraction and conversion efficiency can be produced.

본 발명의 일 실시예에서는 미세조류에 유기용매인 헥산과 메탄올을 넣고, 그 후 촉매로 황산을 넣고, 95℃에서 가열한 결과, 지질추출 및 전환 효율이 약 33.65%(±1.65)인 바이오디젤을 제조할 수 있음을 확인할 수 있었다.In one embodiment of the present invention, hexane and methanol, which are organic solvents, were added to microalgae, and then sulfuric acid was added as a catalyst and heated at 95 ° C to obtain biodiesel having a lipid extraction and conversion efficiency of about 33.65% (± 1.65) Can be produced.

본 발명의 다른 실시예에서는 미세조류에 유기용매인 톨루엔과 메탄올을 넣고, 그 후 촉매로 황산을 넣고, 95℃에서 가열한 결과, 지질추출 및 전환 효율이 약 50.36%(±7.4)인 바이오디젤을 제조할 수 있음을 확인할 수 있었다.In another embodiment of the present invention, toluene and methanol, which are organic solvents, were added to microalgae, and then sulfuric acid was added as a catalyst. The mixture was heated at 95 ° C to obtain biodiesel having a lipid extraction and conversion efficiency of about 50.36% Can be produced.

본 발명의 또 다른 실시예에서는 미세조류에 유기용매인 클로로포름과 메탄올을 넣고, 그 후 촉매로 황산을 넣고, 95℃에서 가열한 결과, 지질추출 및 전환 효율이 약 90.6%(±2.6)인 바이오디젤을 제조할 수 있음을 확인할 수 있었다.In another embodiment of the present invention, chloroform and methanol, which are organic solvents, are added to microalgae, and then sulfuric acid is added as a catalyst, and the mixture is heated at 95 ° C. It was confirmed that diesel can be produced.

본 발명은 일 관점에서, 미세조류에 유기용매, 알코올 및 촉매를 첨가한 다음, 가열하여 지질추출 및 에스테르 교환반응을 통한 전환을 동시에 이루는 바이오디젤의 제조방법에 관한 것이다.In one aspect, the present invention relates to a method for producing biodiesel which comprises adding an organic solvent, alcohol and a catalyst to microalgae, and heating the same to effect conversion through lipid extraction and transesterification.

본 발명에 있어서, 상기 미세조류는 클로렐라(chlorella), 클라미도모나스(chlamydomonas), 나노클로랍시스(nannochloropsis), 클루코크스(chroococcus), 채토세로스(chaetoceros), 안칸테스(achnanthes) 또는 엠포라(Amphora)인 것을 특징으로 할 수 있고, 지질을 세포 내에 포함하고 있는 균주라면 제한 없이 사용할 수 있다.In the present invention, the microalgae may be selected from the group consisting of chlorella, chlamydomonas, nannochloropsis, chroococcus, chaetoceros, achnanthes, (Amphora). Any strains containing lipids in cells can be used without limitation.

본 발명에 있어서, 상기 미세조류의 수분함량은 최소 0%(건조 미세조류)에서 최대 85%인 것을 특징으로 한다. In the present invention, the moisture content of the microalgae is at least 85% at a minimum of 0% (dry microalgae).

본 발명에 있어서, 상기 유기용매는 헥산, 톨루엔, 클로로포름, 아세톤, 헵탄, 디클로로메탄, 사염화탄소 또는 벤젠인 것을 특징으로 한다. 다만 이에 한정되지 않고 일반적으로 쓰이는 유기용매라면 사용가능하다.In the present invention, the organic solvent is preferably hexane, toluene, chloroform, acetone, heptane, dichloromethane, carbon tetrachloride or benzene. However, the present invention is not limited to this, and any organic solvent generally used can be used.

본 발명에 있어서, 상기 유기용매의 양은 전체 미세조류 100 중량부에 대하여 50~4000 중량부인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the amount of the organic solvent is 50 to 4000 parts by weight based on 100 parts by weight of the total microalgae.

본 발명에 있어서, 상기 알코올은 메탄올, 에탄올, 프로판올 또는 부탄올 인 것을 특징으로 한다. 다만 이에 한정되지 않고 C1-C10의 알코올을 사용할 수 있다.In the present invention, the alcohol is methanol, ethanol, propanol or butanol. However, the present invention is not limited to this and an alcohol of C1-C10 may be used.

본 발명에 있어서, 상기 알코올의 양은 전체 미세조류의 100 중량부에 대하여 100~2000 중량부인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the amount of the alcohol is 100 to 2000 parts by weight based on 100 parts by weight of the total microalgae.

본 발명에 있어서, 상기 촉매는 황산, 염산, 질산 또는 아세틸클로라이드 등의 산 촉매 또는 앰벌리스트(amberlyst) 등의 고체 촉매인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the catalyst is a solid catalyst such as an acid catalyst such as sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid or acetyl chloride, or an amberlyst catalyst.

본 발명에 있어서, 상기 산 촉매의 양은 전체 미세조류의 100 중량부에 대하여 50~1500 중량부인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the amount of the acid catalyst is 50 to 1,500 parts by weight based on 100 parts by weight of the total microalgae.

본 발명에 있어서, 80~120 ℃에서 가열시키는 것을 특징으로 한다. 그러나 상온에서 최대 400℃에서 가열할 수도 있다.
In the present invention, heating is performed at 80 to 120 ° C. However, it may be heated at room temperature up to 400 ° C.

[실시예][Example]

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are only for illustrating the present invention and that the scope of the present invention is not construed as being limited by these embodiments. It is therefore intended that the scope of the invention be defined by the claims appended hereto and their equivalents.

실시예Example 1 : 용매에 따른 미세조류 추출 및 전환 1: Extraction and conversion of microalgae by solvent

1-1 : 헥산1-1: hexane (n-hexane)을(n-hexane) 용매로 한 미세조류 추출 및 전환 Extraction and conversion of microalgae as solvent

이 실험에서는 미세조류, nannochloropsis oceanica를 사용했다. 바이오디젤로 전환 가능한 지질 함량은 건조 미세조류 질량대비 19.17%이고 실험은 수분을 전체 미세조류의 무게대비 65% 함유한 상태에서 수행하였다. 젖은 미세조류 0.2g을 시험관 (Teflon-sealed screw-capped tube 이용)에 넣고, 헥산 2ml와 메탄올 1ml를 첨가한 뒤, 황산 0.3ml를 첨가한 다음, 95℃ 항온 수조에서 2시간 동안 인큐베이션시켜, 추출 및 전환을 동시에 수행한 다음, 지방산 메틸에스터의 양을 측정하였다(도 1). 수율은 다음과 같이 계산한다.In this experiment, microalgae, n annochloropsis I used oceanica . The lipid content convertible to biodiesel was 19.17% of the dry microalgae mass and the experiment was carried out with moisture content of 65% of the total microalgae weight. 0.2 ml of wet micro-algae was placed in a test tube (using a Teflon-sealed screw-capped tube). After adding 2 ml of hexane and 1 ml of methanol, 0.3 ml of sulfuric acid was added and the mixture was incubated for 2 hours in a constant- And conversion were carried out simultaneously, and then the amount of fatty acid methyl ester was measured (Fig. 1). The yield is calculated as follows.

Figure 112013029883312-pat00001
Figure 112013029883312-pat00001

실험에서 측정한 지방산 메틸에스터(Fatty acid methyl ester; FAME)의 양(amount of converted FAME)을 건조 미세조류를 통해 100%의 효율로 추출 및 전환이 되는 방법을 통해 얻을 수 있는 최대의 지방산 메틸에스터의 양(amount of maximum FAME)으로 나누어 계산하였다. 이 같은 공정을 거쳤을 때, 수율이 약 33.65%(±1.65)이었다. 지방산 메틸에스터 양의 분석의 경우 트랜스에스터화 반응이 진행된 용액을 중화시킨 후 표준물질을 넣고 유기상을 분석하여 계산하였다.
The amount of converted fatty acid methyl ester (FAME), measured in the experiment, is the maximum amount of fatty acid methyl ester (FAME) that can be extracted and converted at 100% efficiency through dry microalgae (Amount of maximum FAME). When this process was followed, the yield was about 33.65% (+/- 1.65). In the analysis of the amount of fatty acid methyl ester, the solution in which the transesterification reaction proceeded was neutralized, and the standard substance was added and the organic phase was analyzed.

1-2 : 톨루엔(1-2: Toluene ( toluenetoluene )을 용매로 한 미세조류 추출 및 전환Extraction and conversion of microalgae as a solvent

용매로 헥산 대신, 톨루엔을 사용하여 실시예 1-1과 같은 방법을 수행하였다. 이 경우, 수율은 50.36%(±7.4)이었다.
The same procedure as in Example 1-1 was carried out using toluene instead of hexane as a solvent. In this case, the yield was 50.36% (+/- 7.4).

1-3 : 클로로포름(1-3: Chloroform ( chloroformchloroform )을 용매로 한 미세조류 추출 및 전환Extraction and conversion of microalgae as a solvent

용매로 헥산 대신, 클로로포름을 사용하여 실시예 1-1과 같은 방법을 수행하였다. 이 경우, 수율이 90.6%(±2.6)로 위 두 용매에 비해 현저히 높게 나왔다.
The same procedure as in Example 1-1 was carried out using chloroform instead of hexane as a solvent. In this case, the yield was 90.6% (± 2.6), which was significantly higher than that of the two solvents.

용매에 따른 바이오디젤의 수율은 도 2에 나타난 바와 같다.
The yield of biodiesel according to the solvent is as shown in Fig.

실시예Example 2: 미세조류의 수분함량에 따른 추출 및 전환 2: Extraction and conversion according to moisture content of microalgae

미세조류의 수분함량에 따른 바이오디젤의 추출 및 전환 수율을 알아보기 위하여, 수분함량이 75%인 미세조류를 사용하여 실시예 1-3과 같은 방법을 수행하였다. 이 경우, 수율이 70%이었다. 따라서, 미세조류의 수분함량은 최대 80~85%까지 사용가능하다는 것을 알 수 있다.
In order to examine the extraction yield and conversion yield of biodiesel according to the moisture content of microalgae, the same method as in Example 1-3 was performed using microalgae having a moisture content of 75%. In this case, the yield was 70%. Therefore, it can be seen that the moisture content of microalgae can be used up to 80 ~ 85%.

실험예Experimental Example 1 : 미세조류 질량 변화에 따른 바이오디젤의 수율 분석 1: Analysis of yield of biodiesel according to change of microalga mass

클로로포름을 용매로 사용한 경우 가장 수율이 높게 나왔기 때문에, 클로로포름에 대하여 반응조건을 최적화하는 실험을 수행였다. 용매부피는 고정시키고 미세조류 질량을 늘려가며 수율을 계산하였다. 미세조류 질량을 제외한 다른 변수는 실시예 1과 같다. 미세조류가 0.1g과 0.2g 일 때는 수율이 거의 같지만 0.4g으로 늘리면 수율이 급감하는 것을 알 수 있다(도 3).
Since the highest yield was obtained when chloroform was used as a solvent, experiments were conducted to optimize reaction conditions for chloroform. The yields were calculated by fixing the solvent volume and increasing the mass of the microalgae. Other variables, except for the microalgae mass, are the same as in Example 1. When the microalgae were 0.1 g and 0.2 g, the yield was almost the same, but when the amount was 0.4 g, the yield decreased sharply (FIG. 3).

실험예Experimental Example 2: 반응시간 변화에 따른 바이오디젤의 수율 분석 2: Analysis of yield of biodiesel according to reaction time

반응 시간을 제외한 다른 변수는 실시예 1과 같게 하고, 30분, 60분, 90분 및 120분에 실험을 수행하였는데, 30분과 60분 사이에서는 수율이 크게 증가하였으나 90분부터는 수율이 거의 변하지 않는 것으로 보아, 90분 정도 반응시키는 것이 가장 효율적이라는 것을 알 수 있었다(도 4).
The experiment was carried out at 30 minutes, 60 minutes, 90 minutes and 120 minutes except for the reaction time, and the yield was greatly increased between 30 minutes and 60 minutes, but the yield was not changed from 90 minutes As a result, it was found that it was most efficient to react for 90 minutes (FIG. 4).

실험예Experimental Example 3: 산 촉매인 황산 부피 변화에 따른 바이오디젤의 수율 분석 3: Yield analysis of biodiesel according to sulfuric acid volume change as an acid catalyst

트랜스에스터화 반응을 시킬 수 있는 촉매는 산 촉매, 고체 촉매 등 여러 가지가 있다. 이번 실험에서는 황산을 사용하였다. 메탄올과 클로로포름의 부피는 변화시키지 않은 채 황산의 부피만 변화시킨 결과, 황산 부피 0.3ml 및 0.4ml일 때 거의 동일한 수율을 나타냈고, 황산 부피 0.2ml일 때는 수율이 약간 감소하였다(도 5). 따라서 황산 부피 0.2~0.3ml에서 가장 효율적인 값이 존재한다는 것을 알 수 있었다.
There are various catalysts such as an acid catalyst and a solid catalyst which can carry out the transesterification reaction. Sulfuric acid was used in this experiment. As a result of changing the volume of sulfuric acid without changing the volume of methanol and chloroform, the yields were almost the same at 0.3 ml and 0.4 ml of sulfuric acid volume, and the yield was slightly decreased at 0.2 ml of sulfuric acid volume (FIG. 5). Therefore, it was found that the most effective value exists in 0.2 to 0.3 ml of sulfuric acid volume.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시태양일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to specific embodiments thereof, those skilled in the art will readily appreciate that many modifications are possible in the exemplary embodiments without materially departing from the novel teachings and advantages of this invention. something to do. Accordingly, the actual scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

Claims (13)

미세조류에 유기용매, 알코올 및 촉매를 첨가한 다음, 가열하는 것을 특징으로 하는 동시 지질추출 및 에스테르 교환반응을 이용한 바이오디젤의 제조방법.
A method for producing biodiesel using simultaneous lipid extraction and transesterification, which comprises adding an organic solvent, an alcohol and a catalyst to a microalgae and then heating the microalgae.
제1항에 있어서, 상기 미세조류는 클로렐라(chlorella), 클라미도모나스(chlamydomonas), 나노클로랍시스(nannochloropsis), 클루코크스(chroococcus), 채토세로스(chaetoceros), 안칸테스(achnanthes) 및 엠포라(Amphora)로 구성된 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 바이오디젤의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the microalgae are selected from the group consisting of chlorella, chlamydomonas, nannochloropsis, chroococcus, chaetoceros, achnanthes, Wherein the biodiesel is selected from the group consisting of ammonia and ammonia.
제1항에 있어서, 상기 미세조류의 수분함량이 0~85% (w/w)인 것을 특징으로 하는 바이오디젤의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the moisture content of the microalgae is 0 to 85% (w / w).
제1항에 있어서, 상기 유기용매는 헥산, 톨루엔, 클로로포름, 아세톤, 헵탄, 디클로로메탄, 사염화탄소 및 벤젠으로 구성된 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 바이오디젤의 제조방법.
The method according to claim 1, wherein the organic solvent is any one selected from the group consisting of hexane, toluene, chloroform, acetone, heptane, dichloromethane, carbon tetrachloride, and benzene.
제4항에 있어서, 유기용매의 양은 전체 미세조류의 100 중량부에 대하여 50~4000 중량부인 것을 특징으로 하는 바이오디젤의 제조방법.
5. The method for producing biodiesel according to claim 4, wherein the amount of the organic solvent is 50 to 4000 parts by weight based on 100 parts by weight of the total microalgae.
제1항에 있어서, 상기 알코올은 C1 내지 C10 알코올로 구성된 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 바이오디젤의 제조방법.

The method according to claim 1, wherein the alcohol is any one selected from the group consisting of C1 to C10 alcohols.

청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 7 has been abandoned due to the setting registration fee. 제6항에 있어서, 상기 알코올은 메탄올, 에탄올, 프로판올 및 부탄올로 구성된 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 바이오디젤의 제조방법.
7. The method of claim 6, wherein the alcohol is any one selected from the group consisting of methanol, ethanol, propanol, and butanol.
제7항에 있어서, 알코올의 양은 전체 미세조류의 100 중량부에 대하여 100~2000 중량부인 것을 특징으로 하는 바이오디젤의 제조방법.
The method for producing biodiesel according to claim 7, wherein the amount of alcohol is 100 to 2000 parts by weight based on 100 parts by weight of the total microalgae.
제1항에 있어서, 상기 촉매는 산 촉매인 것을 특징으로 하는 바이오디젤의 제조방법.
The method for producing biodiesel according to claim 1, wherein the catalyst is an acid catalyst.
제9항에 있어서, 상기 산 촉매는 황산, 염산, 질산, 아세틸클로라이드 및 앰벌리스트(amberlyst)로 구성된 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 바이오디젤의 제조방법.
10. The method according to claim 9, wherein the acid catalyst is any one selected from the group consisting of sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, acetyl chloride, and amberlyst.
제10항에 있어서, 산 촉매의 양은 전체 미세조류의 100 중량부에 대하여 50~1500 중량부인 것을 특징으로 하는 바이오디젤의 제조방법.
11. The method for producing biodiesel according to claim 10, wherein the amount of the acid catalyst is 50 to 1500 parts by weight based on 100 parts by weight of the total microalgae.
제1항에 있어서, 80~400 ℃에서 가열시키는 것을 특징으로 하는 바이오디젤의 제조방법.
The method for producing biodiesel according to claim 1, wherein the biodiesel is heated at 80 to 400 캜.
지질을 함유하는 미세조류 100 중량부에 대하여 클로로포름 50~4000 중량부, 메탄올 100~2000 중량부 및 황산 50~1500 중량부를 첨가한 다음, 80~120 ℃에서 가열하는 것을 특징으로 하는 동시 지질추출 및 에스테르 교환반응을 이용한 바이오디젤의 제조방법.Characterized in that 50 to 4000 parts by weight of chloroform, 100 to 2000 parts by weight of methanol and 50 to 1500 parts by weight of sulfuric acid are added to 100 parts by weight of microalgae containing lipids and then heated at 80 to 120 캜. Process for the preparation of biodiesel using ester exchange reaction.
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