RO128691B1

RO128691B1 - Procedeu de obţinere a unui combustibil pentru motoare tip diesel

Info

Publication number: RO128691B1
Application number: ROA201101141A
Authority: RO
Inventors: Cecilia Roman; Adriana Gog; Lăcrimioara Şenilă; Marius Roman
Original assignee: Incdo-Inoe 2000 - Filiala Institutul De Cercetări Pentru Instrumentaţie Analitică
Priority date: 2011-11-14
Filing date: 2011-11-14
Publication date: 2014-05-30
Also published as: RO128691A2; RO128691A8

Description

Invenția se referă la un procedeu de obținere a unui combustibil pentru motoare tip Diesel, din ulei de alge, printr-o reacție de transesterificare în două etape.

Există metode de obținere a biodieselului din ulei de alge, cunoscute din brevetele US 2007/0048848, US 2009/0071064, US 2009/0081748. Metoda descrisă de brevetul US 2007/0048848 se bazează pe extracția uleiului de alge folosind metode mecanice, și transesterificarea uleiului în cataliză bazică, folosind diferite condiții de reacție. Metoda descrisă de brevetul US 2009/0071064 se bazează pe hidroliza in situ a lipidelor din compoziția algelor, urmată de esterificarea acizilor grași rezultați în cataliză acidă. De asemenea, invenția US 2009/0081748 desene o metodă de transesterificare a uleiului de alge cu etanol și acetat de etil, precum și o variantă de obținere a biodieselului prin hidrogenarea directă a trigliceridelor din biomasă de alge.

în literatura de specialitate se regăsește brevetul KR 100983023 B1, în care se dezvăluie un procedeu de obținere a acizilor grași din microalge, și producerea biodieselului din aceștia. Au fost utilizate, ca materie primă, următoarele microalge: Nannochloropsis sp., Heterokontophyta Isochrysis sp. și microalgele Scenedesmus sp. și Chlorella sp. Uleiul din aceste alge a fost obținut din extracție cu cloroform și metanol amestec 1:2, extracția fiind făcută din pulbere de alge. Transesterificarea are loc cu alcool în cataliză bazică. Alcoolul folosit este ales dintre metanol, etanol, propanol, butanol sau amestec, iar catalizatorul este hidroxid de sodiu sau potasiu. Transesterificarea are loc la o temperatură de 5O...7O°C, timp de 2...5 h.

De asemenea, se cunoaște extracția din biomasă uscată de microalgă Nannochloropsis oculata, extracție ce poate avea loc prin metoda clasică, cu eter de petrol ca solvent, timp de 4 h, sau folosind instalația Soxhlet pentru extracție în aceleași condiții. Uleiul astfel obținut se transesterifică în condiții clasice [Effect of temperature and nitrogen concentration on the growth and lipid content of Nannochloropsis oculata for biodiesel production, Erika Yuliana Ortiz Montoya, Joao Carlos Monteiro de Carvalho, Attilo Converti, SIMPOSIO BRASIL-JAPAO, 2010], în România, până în prezent, nu s-a elaborat o tehnologie de obținere a biodieselului din uleiul de alge.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția este obținerea unui combustibil tip Diesel din ulei de alge din specia de microalge Nannochloropsis oculata.

Procedeul de obținere a unui combustibil pentru motoare tip Diesel din ulei de alge, conform invenției, constă în aceea că se obține uleiul din alga Nannochloropsis oculata prin extracție cu hexan la o temperatură de 7O...75°C, timp de 6...8 h, după care urmează pretratamentul acid al uleiului obținut cu H₂SO₄ cu o concentrație de 5... 10%, la o temperatură de 5O...55°C, timp de 1...2 h, urmată de transesterificarea în cataliză acidă cu soluție de metoxid de potasiu în metanol cu o concentrație de 20.. .25%, la un pH de 10... 13, la o temperatură de 50...55°C, timp de 1...2 h, separarea biodieselului la partea superioară de glicerolul care se găsește la partea inferioară, și, în final, purificarea biodieselului prin distilare-spălare și uscare cu silicat de magneziu cu o concentrație de 1...3%, rezultând un biodiesel pur cu un conținut de 97,8% esteri metilici, procentele fiind exprimate în greutate.

Invenția prezintă următoarele avantaje:

- biodieselul se obține din surse regenerabile;

- timpul de procesare prin folosirea pretratamentului acid, urmat de transesterificarea bazică, este foarte scurt.

în fig. 1 este prezentată reacția de transesterificare a uleiului de alge în două etape. Astfel, în 1 (a) este prezentată reacția de transesterificare a acizilor grași liberi în cataliză acidă, iar în 1 (b) este prezentată reacția de transesterificare a trigliceridelor în cataliză bazică.

RO 128691 Β1 în fig. 2 este prezentată schema procesului tehnologic de obținere a biodieselului din 1 ulei de alge cu metanol, prin transesterificare în două etape: pretratament acid urmat de cataliză bazică. 3

Procedeul cuprinde următoarele etape: extracția uleiului din biomasa de alge, transesterificarea în două etape a uleiului obținut (cataliză acidă, urmată de cataliză bazică), 5 separarea biodieselului de glicerină și purificarea biodieselului.

Prin procedeul conform invenției, are loc creșterea randamentului de extracție a 7 uleiului din biomasa de alge prin folosirea instalației de extracție Soxhlet și a hexanului ca solvent (extracția dinamică), precum și creșterea randamentului de obținere biodiesel prin 9 transesterificareaîn două etape, o etapă de pretratament acid, pentru transmetilarea acizilor grași liberi, urmată de cataliza alcalină, pentru transformarea trigliceridelor în esteri metilici. 11 Procedeul asigură extracția lipidelor de interes pentru obținerea de biodiesel (trigliceridele), evitându-se coextracția componentelor lipidice insolubile: fosfolipide, steroli și alte compo- 13 nente polare. în plus, prin realizarea etapei de pretratament acid în care se realizează conversia acizilor grași liberi, se elimină formarea săpunurilor în etapa de cataliză bazică, ceea 15 ce duce la o simplificare a etapelor de separare și purificare pentru biodieselul rezultat.

în continuare se dă un exemplu de realizare a invenției. 17

Extracția uleiului de alge constă în extracția a „m g pudră de alge Nannochloropsis oculata cu „V ml hexan, încălzit la 7O...75°C, timp de 6...8 h. Se evaporă solventul din uleiul 19 de alge. Transesterificarea uleiului de alge se realizează în două etape: pretratamentul acid și transesterificarea bazică. 21 în pretratamentul acid se prepară amestecul de reacție supus reacției de transesterificare prin dizolvarea uleiului de alge în „V” ml hexan cu „V” ml metanol, care con- 23 ține 5... 10% H₂S0₄ m/m. Amestecul este termostatat la 5O...55°C, timp de 1...2 h.

Amestecul de reacție obținut anterior este tratat cu o soluție de metoxid de potasiu 25 în metanol 20...25% m/m, la pH de 10...13. Amestecul de reacție este termostatat la 5O...55°C, timp de 1...2 h. Se separă fazele. La partea inferioară se depune glicerolul, iar la 27 partea superioară se găsesc esterii metilici ai acizilor grași, biodieselul.

Biodieselul obținut este purificat prin etape de distilare - spălare - uscare cu 1...3% 29 silicat de magneziu m/m, pentru îndepărtarea metanolului folositîn exces, a hexanului folosit ca și solvent, precum și a altor compuși secundari eventual formați. Silicatul de magneziu 31 se îndepărtează prin decantare/centrifugare, și se obține biodiesel pur.

Biodieselul obținut se analizează ca și conținut de esteri metilici, prin cromatografia 33 de gaze. Se obține un conținut de esteri metilici de 97,8% (m/m).

Claims

3 Procedeu de obținere a unui combustibil pentru motoare tip Diesel din ulei de alge, caracterizat prin aceea că se obține uleiul din alga Nannochloropsis oculata prin extracție
5 cu hexan, la o temperatură de 7O...75°C, timp de
6...8 h, după care urmează pretratamentul acid al uleiului obținut cu H₂SO₄ cu o concentrație de 5... 10%, la o temperatură de 5O...55°C,
7 timp de 1...2 h, urmată de transesterificarea în cataliză acidă, cu soluție de metoxid de potasiu în metanol cu o concentrație de 20...25%, la un pH de 10...13, la o temperatură de
9 5O...55°C, timp de 1 ...2 h, separarea biodieselului la partea superioară de glicerolul care se găsește la partea inferioară, și, în final, purificarea biodieselului prin distilare-spălare și 11 uscare cu silicat de magneziu cu o concentrație de 1...3%, rezultând un biodiesel pur, cu un conținut de 97,8% esteri metilici, procentele fiind exprimate în greutate.

RO 128691 Β1 (51) Int.Ci.

C10L 1/02^(200601);

C10G 3/00^{(2006 01)};

C10G 45/00^(200601)

REACȚIA DE TRANSESTERIFICARE ÎN DOUĂ ETAPE A l LE 1LLLI DE ALGE (a) Reacția de transesterificare a acizilor grași liberi în cataliză acidă h,so₄

RCOOH + CH₃OH ........................................................................... =..............RCOOCHj + H,0

Acid gras Metanol Monometiîester