تولید سوخت بیودیزل با نانوکاتالیست غیرهمگن در دانشگاه اراک

به گزارش خبرگزاری آنا به نقل از روابط عمومی ستاد نانو، در صنعت، برای تهیه و تولید سوخت بیودیزل از کاتالیست‌های همگن بازی نظیر سود یا پتاس استفاده می‌شود. سود و پتاس در محیط واکنش، حل شده و به همراه بیودیزل یک فاز تشکیل می‌دهد. بنابراین برای جداسازی کاتالیست از محصول باید بیودیزل را با حجم فراوانی از آب شست‌وشو داد. این عملیات حجم زیادی فاضلاب تولید و به محیط زیست وارد می‌کند.

دکتر وحید مهدوی با بیان اینکه استفاده از کاتالیست‌های جامد غیرهمگن در این فرایند، مشکل تولید فاضلاب را برطرف خواهد کرد، افزود: «ما در این کار به تولید نانوکاتالیستی غیرهمگن و بررسی عملکرد آن در واکنش تهیه بیودیزل از روغن کتان پرداختیم. هدف ما دستیابی به دانش ساخت کاتالیست غیر همگن با کارایی بالا و فعالیت مناسب، تعیین ترکیب درصد بهینه عناصر سازنده کاتالیست و تعیین شرایط بهینه عملکرد آن در فرایند تولید سوخت بیودیزل در فاز مایع و در فشار اتمسفری بود».

نانوکاتالیست غیرهمگن سنتز شده، به راحتی با استفاده از صافی از محصول واکنش جدا شده و پس از خشک کردن قابلیت آن را دارد که در چرخه‌های بعدی تولید مورد استفاده قرار گیرد.

به گفته مهدوی، روغن کتان که یک الکیل استر است، در حضور این نانوکاتالیست با اتانول وارد واکنش شده و به اتیل استر یا همان بیودیزل و محصول جانبی گلیسیرین تبدیل می‌شود. نکته جالب این است که در حضور نانوکاتالیست بهینه، درصد تبدیل واکنش بالای 90 درصد است.

همانگونه که در بالا اشاره شد، محصول اصلی این واکنش بیودیزل است که می‌تواند به عنوان سوخت در موتورهای دیزلی مورد استفاده قرار بگیرد. این دسته از سوخت‌ها به دلیل تجدیدپذیری منابع تولید، جایگزینی سریع مواد اولیه و سازگاری زیست محیطی اهمیت زیادی دارند.

عمده‌ترین مزیت این سوخت‌ها در مقایسه با سوخت‌های مرسوم، قابلیت آنها در کاهش آلودگی‌ها به واسطه عدم وجود سولفور و مقدار کمتر هیدروکربن‌های نسوخته است. وجود منابع متعدد جهت تولید بیودیزل، نظیر روغن‌های گیاهی و چربی‌های حیوانی و عدم نیاز به تغییر زیاد در ساختار موتورهایی که از این سوخت‌ها استفاده می‌کنند، از دیگر مزایای آنها به شمار می‌رود.

همچنین گلیسرین که به عنوان محصول جانبی تولید می‌شود، در صنایع صابون سازی، تولید مواد غذایی و آرایشی و به عنوان ماده ضد یخ استفاده فراوانی دارد.

این نانوکاتالیست حاوی نانوذرات اکسید کلسیم - اکسید منیزیم بر بستر اکسید آلومینیوم است که به روش هم‌رسوبی تهیه شده است. باید دانست که اکسید کلسیم در مقایسه با اکسید منیزیم باز قوی‌تری است. اما از طرفی حلالیت اکسید کلسیم در اتانول یا متانول نسبت به اکسید منیزیم بیشتر است.

بنابراین بخشی از اکسید کلسیم در الکل حل شده و به صورت کاتالیست همگن عمل می‌کند. جهت غلبه بر این مشکل، در این سیستم ترکیبی از باز قوی اکسید کلسیم و باز متوسط اکسید منیزیم روی پایه آلومینا تهیه شده است. آزمایش‌ها نشان داده که نسبت مولی معین از این دو اکسید بازی، منجر به تولید کاتالیستی مناسب با فعالیت بالا می‌شود.

این در حالی است که به دلیل اثر متقابل قوی بین اکسیدهای بازی مورد نظر و سطح پایه، حلالیت این اکسیدها در محیط واکنش به مقدار قابل ملاحظه‌ای کاهش یافته است.

دکتر وحید مهدوی، عضو هیئت علمی دانشگاه اراک و سید علی منجمی، دانشجوی دکترای شیمی فیزیک در انجام این طرح همکاری داشته‌اند.