| Guest |
Genellikle atık mutfak yağlarında serbest yağ asidi seviyesi %2 kütlesel oranından daha fazladır. Sülfürik asit katalizörlü metanollu ön iyileştirme reaksiyonu ile serbest yağ asidi seviyesinin %0,5’lerin altına çekilmesi gerekmektedir (12). Reed ve arkadaşları, yağın kızdırılması esnasında serbest hale geçen yağ asitleri ile birlikte kızartma yağında çok fazla miktarda serbest yağ asidi bulunduğundan, bu yağlardan ester üretilmesi için bir metot tanımlamıştır. Bu met****, diğer reaksiyonlar ile arasındaki önemli fark: Sabuna dönüşmüş serbest yağ asitlerini kostik ekleyerek, reaksiyondan önce nötrleştirilmesidir. Bu sabunlar son işlemde yıkama ile biyodizel’den ayrıştırılır (13).
Başta da belirtildiği gibi, transesterifikasyon reaksiyonu bir alkali veya asidik katalizör kullanılarak oda sıcaklıklarında gerçekleştirilebilir. Oda sıcaklığının üzerindeki sıcaklıklarda, içerisinde aşırı metanol olan reaksiyonda %90-97 oranında bir değişim görülür. Geri kalan %3-10 mono-di-trigliserin ve serbest yağ asididir. Serbest yağ asidinin çoğunluğu sabuna ve suya dönüşür. Yağdaki serbest asitler mümkün olduğunca alınmalı ve bunun yerine bir alkol bileşime girmelidir. Transesterifikasyon reaksiyonu sırasında metil ester tabakası ile gliserin tabakası arasında ayrışmalar gözükür. Bu farklı tabakalardan metanol ve sabunun ayrıştırılması gereklidir (5).
2.1. Serbest Yağ Asidi Oranının ve Suyun Etkisi
Atık mutfak yağlarının içeriğinde bulunan yüksek oranda serbest yağ asidi ve su, transesterifikasyon reaksiyonunda her zaman negatif bir etkiye sahiptir. Reaksiyonda suyun varlığı, serbest yağ asidinin
2.1. Serbest Yağ Asidi Oranının ve Suyun Etkisi
Atık mutfak yağlarının içeriğinde bulunan yüksek oranda serbest yağ asidi ve su, transesterifikasyon reaksiyonunda her zaman negatif bir etkiye sahiptir. Reaksiyonda suyun varlığı, serbest yağ asidinin
2.3. Katalizör Tipinin Etkisi
Transesterifikasyon reaksiyonu alkaliler, asitler veya enzimler tarafından katalize edilebilir. Genellikle asit katalizör olarak sülfürik, fosforik, hidroklorik ve organik sülfonik asitler; alkali katalizör olarak da NaOH, KOH, karbonatlar ve sodyum metoksit, sodyum etoksit, sodyum proksit gibi alk-oksitler kullanılır. Aynı zamanda lipitler de biyokatalizör olarak kullanılabilirler. Asit katalizörlü transesterifikasyon, alkali katalizörlüden çok daha yavaştır (1, 7).
Genelde rafine edilmiş ve ham yağlarda alkali katalizör kullanılırken, atık mutfak yağlarının transesterifikasyon reaksiyonunda, asidik katalizörlü bir ön iyileştirme yapıldıktan sonra alkali katalizör kullanımı daha uygun görülmüştür. Alkali katalizörlü transesterifikasyon için gliseridler ve alkoller sudan arındırılmış olmalıdır. Çünkü su, reaksiyonu kısmi olarak değiştirerek sabunlaştırır. Katalizör sabun üretiminde harcanır ve katalitik verim azalır. Viskozite ve tortu oluşumunda artış olur, gliserolu ayrıştırmak zorlaşır.
Son zamanlarda, Kusdiana ve Saka (16), süper kritik metanol metoduyla, 350oC, 43 MPa, 240 s ve 1:42 molar oranlı reaksiyonla kanola yağını biyodizele dönüştürerek optimum verimi elde ettiklerini belirtmişlerdir. Reaksiyon sonuçları çizelge 3’de gösterilmektedir.
2.4. Molar Oranın Etkisi
Ester ürünlerini etkileyen en önemli parametrelerden birisi de alkol-trigliserid molar oranıdır. Stokiyometrik transesterifikasyon reaksiyonu, Şekil’1 de gösterildiği gibi, 1 mol gliserid ile 3 mol alkol reaksiyona girerek 3 mol yağ asidi esteri ile 1 mol gliserol oluşturur. Yüksek molar oranlı reaksiyonlarda çok daha kısa sürede daha yüksek oranda ester dönüşümü gerçekleşmektedir. Tomasevic ve Siler-Marinkovic (17), kızartma yağından biyodizel üretimi ile ilgili yaptıkları çalışmada molar oranın ve katalizörün ester dönüşümü üzerine etkisini incelediler. Katalizör olarak %1,5; %1; %0,5 kütlesel oranlarında NaOH ve KOH, 4,5:1, 6:1, 9:1 molar oranlarında 25oC’de ve 30 dak. süresince ester dönüşümünü incelediler. Bu çalışmanın sonucunda molar oranın reaksiyon üzerine etkisinin katalizörden çok daha fazla olduğu görülmüştür.
2.5. Reaksiyon Sıcaklığının Etkisi
Transesterifikasyon reaksiyonu kullanılan alkol ve yağa bağlı olarak farklı sıcaklıklarda gerçekleşebilir. Genelde reaksiyon alkolün kaynama noktasına yakın bir sıcaklığa getirilir. Oda sıcaklığında da reaksiyon gerçekleşebilmektedir (1, 7, 8). Encinar ve ark., (14 sıcaklığın reaksiyon üzerine etkisini incelediler. Reaksiyonu %1 kütlesel oranda NaMeO, %15 oranda Metanol kullanarak, aynı reaksiyon süresinde ve sırasıyla 25, 40, 55 ve 60oC’de gerçekleştirdiler. Sonuçta ester dönüşümü sırasıyla %86, 90, 93, 94 oranında değişti. Eldeedilen sonuç, alkolün kaynama noktası ile sınırlı olmakla birlikte, alkolün kaynama derecesi arttıkça dönüşüm oranında da bir artış olduğunu buldular.
2.6. Reaksiyon Süresinin Etkisi
Ester dönüşümü reaksiyon süresinin uzamasıyla artmaktadır. Canakci ve Van Gerpen (18), bir pilot ünite kurarak yüksek oranda serbest yağ asidi içeren yağların, biyodizel yakıtına dönüşümünde etki eden faktörleri inceledi. Oda sıcaklığında metil alkollü potasyum hidroksit (%1) çözeltisi hazırlayarak, 6:1 molar oranında ve 8 saatte transesterifikasyon reaksiyonu gerçekleştirerek gliserin oranındaki değişimi gözlediler. 8 saatlik test süresinin her saatinde karışımından numune alarak gliserin oranını belirlediler. Buldukları gliserinin zamanla değişimi oranı çizelge 4’de verilmiştir. Ester dönüşümü arttıkça gliserin oranın azaldığını tespit etile |