RU2404229C1 - Method of producing biodiesel fuel - Google Patents
Method of producing biodiesel fuel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2404229C1 RU2404229C1 RU2009107106/13A RU2009107106A RU2404229C1 RU 2404229 C1 RU2404229 C1 RU 2404229C1 RU 2009107106/13 A RU2009107106/13 A RU 2009107106/13A RU 2009107106 A RU2009107106 A RU 2009107106A RU 2404229 C1 RU2404229 C1 RU 2404229C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lipids
- biodiesel
- methanol
- algae
- carried out
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y02E50/13—
Landscapes
- Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к области биотехнологии, а именно к способу получения биодизельного топлива из морских водорослей.The present invention relates to the field of biotechnology, and in particular to a method for producing biodiesel from seaweed.
В мире все большую притягательность обретают экологичные виды топлива, прежде всего из биомассы наземных и морских растений, аккумулирующих энергию солнца.Ecological fuels are gaining more and more attractiveness in the world, primarily from biomass of terrestrial and marine plants that accumulate solar energy.
Немецким инженером Рудольфом Дизелем в 1897 г. был создан дизельный двигатель, первый образец которого работал на растительном (арахисовом) масле. Впоследствии выяснилось, что более легкие, не столь вязкие метиловые и этиловые эфиры жирных кислот, под которыми обычно понимают «биодизель», предпочтительнее по ряду технических характеристик. О них, как потенциально доступном горючем для дизельных двигателей, вспомнили в период нефтяного кризиса 70-х гг., затем вернулись в 90-х гг., когда ведущие экономики мира столкнулись с проблемами загрязнения природной среды, парникового эффекта и истощения нефтяных месторождений.In 1897, a German engineer Rudolf Diesel created a diesel engine, the first sample of which worked on vegetable (peanut) oil. Subsequently, it became clear that lighter, less viscous methyl and ethyl esters of fatty acids, which are usually understood as "biodiesel", are preferable for a number of technical characteristics. They, as potentially available fuel for diesel engines, were recalled during the oil crisis of the 70s, then returned to the 90s, when the world's leading economies were faced with the problems of environmental pollution, the greenhouse effect and the depletion of oil fields.
К настоящему времени разные страны, с учетом климатических зон и аграрных традиций, в производстве биодизеля сделали ставку на различные источники масложирового сырья. Так, США преимущественно ориентируется на сою и животный жир, Европа - на рапс, Малайзия и Индонезия - на масличную пальму, а Филиппины - на кокосовую пальму. Помимо этого многие страны стараются задействовать технические и отходные масла и жиры.To date, different countries, taking into account climatic zones and agricultural traditions, have relied on various sources of oil and fat raw materials in the production of biodiesel. Thus, the United States mainly focuses on soy and animal fat, Europe - on rapeseed, Malaysia and Indonesia - on oil palm, and the Philippines - on coconut palm. In addition, many countries are trying to use technical and waste oils and fats.
Наиболее перспективным источником сырья для производства биодизеля являются водоросли. С одного акра земли можно получить 255 литров соевого масла или 2400 литров пальмового масла. С такой же площади водной поверхности можно производить до 3570 баррелей биодизеля.The most promising source of raw materials for biodiesel production is algae. From one acre of land you can get 255 liters of soybean oil or 2400 liters of palm oil. From the same surface area, up to 3,570 barrels of biodiesel can be produced.
В 2006 году несколько компаний объявили о строительстве заводов по производству биодизеля из водорослей:In 2006, several companies announced the construction of plants for the production of biodiesel from algae:
Global Green Solution (Канада) - мощность производства 4 млн. баррелей биодизеля в год;Global Green Solution (Canada) - production capacity of 4 million barrels of biodiesel per year;
Bio Fuel Systems (Испания);Bio Fuel Systems (Spain);
De Beers Limited (ЮАР) - мощность производства 900 млн. галлонов биодизеля в год;De Beers Limited (South Africa) - production capacity of 900 million gallons of biodiesel per year;
Aquaflow Bionomic Corporation (новая Зеландия) - мощность производства 1 млн. литров биодизеля в год.Aquaflow Bionomic Corporation (New Zealand) - production capacity of 1 million liters of biodiesel per year.
Перед обычным дизельным топливом биодизель имеет ряд неоспоримых преимуществ, главные из которых:Biodiesel has a number of undeniable advantages over conventional diesel fuel, the main of which are:
- более низкий уровень вредных выбросов, особенно твердых частиц (дыма);- lower levels of harmful emissions, especially particulate matter (smoke);
- практически нейтральный эффект в плане выброса парниковых газов;- almost neutral effect in terms of greenhouse gas emissions;
- существенно лучшие показатели в плане токсичности и биоразлагаемости;- significantly better indicators in terms of toxicity and biodegradability;
- меньший износ (из-за оказываемого биодизелем смазывающего эффекта) и, соответственно, увеличение срока службы двигателя.- less wear (due to the lubricating effect exerted by biodiesel) and, consequently, an increase in engine life.
Кроме того, биодизель, как показали опыты, при попадании в воду не причиняет вреда растениям и животным. Он подвергается практически полному биологическому распаду: в почве или в воде, микроорганизмы за 28 дней перерабатывают 99% биодизеля, что позволяет говорить о минимизации загрязнения рек и озер.In addition, biodiesel, as experiments have shown, does not harm plants and animals when it enters water. It undergoes almost complete biological decay: in soil or in water, microorganisms process 99% of biodiesel in 28 days, which allows us to talk about minimizing pollution of rivers and lakes.
В водорослях в составе липидов содержится значительное количество ненасыщенных жирных кислот до 25% от общего количества жирных кислот. Следовательно, биодизель из водорослей обеспечивает эксплуатацию автотранспорта в зимних условиях.In algae, lipids contain a significant amount of unsaturated fatty acids up to 25% of the total amount of fatty acids. Therefore, biodiesel from algae ensures the operation of vehicles in winter conditions.
Использование морских водорослей в качестве источника липидов (масла) позволяет снизить затраты на сырье, по сравнению, с рапсом и соей в 5 раз, т.е. стоимость биодизеля из морских водорослей будет меньше, чем из рапса и сои в 2,5-3,0 раза. Рапсовое масло сравнительно дешевое сырье для производства биодизеля. С тонны рапса можно получить от 300 до 360 кг масла и с этого масла 120-170 кг биодизельного топливаThe use of seaweed as a source of lipids (oil) reduces the cost of raw materials, compared with rapeseed and soybean 5 times, i.e. the cost of biodiesel from seaweed will be less than from rapeseed and soybean by 2.5-3.0 times. Rapeseed oil is a relatively cheap raw material for the production of biodiesel. From a ton of rapeseed, you can get from 300 to 360 kg of oil and from this oil 120-170 kg of biodiesel
В РФ ламинария японская растет на юге Японского и Охотского морей, а также в Тихом океане, а в Баренцевом море запасы ламинарии сахаристой исчисляются примерно 1,5 млн тон, а запасы ламинарии колеблются по годам от 400 до 1400 тыс. тонн сырого веса на тихоокеанском побережье. Производительность сбора около 200-250 кг/час. Общие запасы всех видов ламинарий в морях РФ 3 млн. тонн (сырой вес).In Russia, Japanese kelp grows in the south of the Sea of Japan and the Sea of Okhotsk, as well as in the Pacific Ocean, and in the Barents Sea, sugar kelp reserves are estimated at about 1.5 million tons, and kelp reserves vary from 400 to 1400 thousand tons of fresh weight in the Pacific over the years. coast. The collection capacity is about 200-250 kg / h. The total reserves of all types of kelp in the seas of the Russian Federation are 3 million tons (wet weight).
Побочный продукт производства биодизеля - глицерин. Его можно использовать по многим направлениям. Очищенный глицерин используется для производства технических моющих средств, например мыла. После глубокой очистки получают фармакологический глицерин, тонна которого на рынке стоит порядка 1 тыс. евро. При добавлении фосфорной кислоты к глицерину можно получить фосфорные удобрения.A by-product of biodiesel production is glycerin. It can be used in many ways. Refined glycerin is used to produce technical detergents such as soaps. After deep cleaning, they get pharmacological glycerin, a ton of which costs about 1 thousand euros on the market. By adding phosphoric acid to glycerin, phosphoric fertilizers can be obtained.
Для биодизеля Европейской организацией стандартов разработан стандарт EN14214. Кроме него существуют стандарты EN590 и DIN51606. Первый описывает физические свойства всех видов дизельного топлива, реализуемого в ЕС. Этот стандарт допускает содержание 5% биодизеля в минеральном дизеле. DIN51606 -германский стандарт, разработанный с учетом совместимости с двигателями почти всех ведущих автопроизводителей, поэтому он является самым строгим. Большинство видов биодизеля, производимых для коммерческих целей на Западе, соответствует ему или даже превосходит.For biodiesel, the European Organization of Standards developed the standard EN14214. In addition to it, there are EN590 and DIN51606 standards. The first describes the physical properties of all types of diesel fuel sold in the EU. This standard allows 5% biodiesel in mineral diesel. DIN51606 is a German standard designed to be compatible with the engines of almost all leading automakers, so it is the most stringent. Most types of biodiesel produced for commercial purposes in the West correspond to it or even surpass it.
В патенте CZ 289417 «Процесс для получения топлива из растительного масла, в том числе из рапсового масла» проводится обработка растительного масла спиртом в присутствии катализатора щелочного металлического гидроксида с последующей продувкой газообразного СО2 через реакционную смесь с перемешиванием при рН 8-9. После окончания продувки СО2 введенный спирт удаляется, и оставшаяся жидкая реакционная смесь сепарируется, и разделяются две на фазы растительный дизель и глицерин. Удаление спирта проводится под вакуумом, газообразный спирт собирается. Оставшаяся жидкая фаза сепарируется в течение 1-5 часов или в течение 5-30 мин на центрифуге на две фазы с алкильными эфирами и с глицерином. Недостатками этого патента являются - необходимость отмывания дизельной фазы от добавленного избытка щелочи и сорбционной очистки промывных вод. При использовании этого способа требуется создание очистных сооружений - что значительно удорожает производство дизеля (в 2 раза).In patent CZ 289417 “Process for producing fuel from vegetable oil, including rapeseed oil”, the vegetable oil is treated with alcohol in the presence of an alkaline metal hydroxide catalyst, followed by purging of gaseous CO 2 through the reaction mixture with stirring at pH 8-9. After purging with CO 2, the introduced alcohol is removed, and the remaining liquid reaction mixture is separated, and two vegetable phases and glycerin are separated into phases. Alcohol is removed under vacuum, gaseous alcohol is collected. The remaining liquid phase is separated for 1-5 hours or for 5-30 minutes in a two-phase centrifuge with alkyl esters and glycerol. The disadvantages of this patent are the need to wash the diesel phase from the added excess alkali and sorption treatment of wash water. When using this method, the creation of treatment facilities is required - which significantly increases the cost of diesel production (2 times).
В международной заявке WO 2000860571 «Методы и композиции для получения и выделения биотоплива из растений и микроводорослей» описан способ получения биотоплива из многоклеточных растений, цианобактерий и микроорганизмов, когда данное сырье содержит до 50-60% триглицеридов. Процесс обеспечивает получение чистого масла, свободного от пигментов (каротиноидов, хлорофилльных пигментов). Процесс для получения масла состоит из получения неочищенного экстракта с помощью двухфазного растворителя - гидрофильный - гидрофобный компоненты. При этом происходит извлечение липидсодержащей фракции и пигментов. Разделение компонентов проводится на смеси, содержащей нанокомпонент (углеродные трубки). На наносорбент сорбируются липидсодержащие компоненты, которые дальше подвергают трансэстерификации для получения биодизеля. К недостаткам предлагаемого способа следует отнести сложный процесс двухфазной экстракции, использование горючих и взрывоопасных растворителей и нестабильный процесс использования наноматериалов, а также проведение трансэстерификации с помощью метанола и щелочного катализатора. Применение этого способа также требует строительства очистных сооружений.In the international application WO 2000860571 “Methods and compositions for the production and isolation of biofuels from plants and microalgae” describes a method for producing biofuels from multicellular plants, cyanobacteria and microorganisms, when this raw material contains up to 50-60% triglycerides. The process provides a pure oil free of pigments (carotenoids, chlorophyll pigments). The process for obtaining oil consists of obtaining a crude extract using a two-phase solvent - hydrophilic - hydrophobic components. When this occurs, the extraction of lipid-containing fractions and pigments. The separation of components is carried out on a mixture containing a nanocomponent (carbon tubes). Lipid-containing components are sorbed onto the nanosorbent, which are further transesterified to produce biodiesel. The disadvantages of the proposed method include the complex process of two-phase extraction, the use of combustible and explosive solvents and the unstable process of using nanomaterials, as well as transesterification using methanol and an alkaline catalyst. The application of this method also requires the construction of treatment facilities.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому изобретению является техническое решение, изложенное в международной заявке WO 2008010353 «Процесс производства биологических горючих и биотопливных смесей». Эта заявка принята в качестве прототипа. В этой заявке описан процесс для получения биогорючих и биотопливных смесей, подходящих для различных условий использования, он включает предварительную обработку растительного материала с получением липидов (жирных кислот), трансэстерификацию полученных липидов и отделение получившегося биотоплива. Предлагаемый способ применим только для сырья с высоким содержанием липидов - выше 30%. Такое количество липидов содержат только модифицированные растения и микроводоросли. В технологическом процессе также используется раствор метанола и щелочной катализатор, что сопровождается значительным защелачиванием продуктов. Применение способа требует создания очистных сооружений. Разделение пигментов на наноматериале до сих пор не разработано.The closest set of essential features to the proposed invention is the technical solution set forth in the international application WO 2008010353 "Process for the production of biological combustible and biofuel mixtures". This application is accepted as a prototype. This application describes a process for producing bio-combustible and biofuel mixtures suitable for various conditions of use, it includes pre-treatment of plant material to produce lipids (fatty acids), transesterification of the obtained lipids and separation of the resulting biofuel. The proposed method is applicable only to raw materials with a high lipid content - above 30%. Such a quantity of lipids contains only modified plants and microalgae. The process also uses a solution of methanol and an alkaline catalyst, which is accompanied by a significant alkalization of the products. The application of the method requires the creation of treatment facilities. The separation of pigments on nanomaterial has not yet been developed.
Задачей предлагаемого изобретения является создание экологически чистого и безопасного в производстве способа получения биодизеля из морских водорослей, которые широко распространены в водоемах нашей страны.The objective of the invention is the creation of an environmentally friendly and safe in production method for producing biodiesel from seaweed, which are widespread in the reservoirs of our country.
Для решения поставленной задачи в способе получения биодизельного топлива, включающем предварительную обработку растительного материала с получением липидов, трансэстерификацию полученных липидов и отделение получившегося биодизельного топлива, предлагается в качестве растительного материала использовать морские водоросли. Предварительную обработку которых предлагается проводить следующим образом:To solve the problem in a method for producing biodiesel, including pre-treatment of plant material to obtain lipids, transesterification of the obtained lipids and separation of the resulting biodiesel fuel, it is proposed to use seaweed as a plant material. Preliminary processing of which is proposed to be carried out as follows:
- собирать каким-либо образом водоросли,- collect algae in any way,
- высушивать их на воздухе,- dry them in the air,
- измельчать,- grind,
- готовить из них биомассу,- prepare biomass from them,
- подвергать ее химическому и ферментативному гидролизу для инициирования распада биомассы,- subject it to chemical and enzymatic hydrolysis to initiate the decay of biomass,
- затем фильтровать с отделением твердой фазы,- then filter with separation of the solid phase,
- сушить,- dry
- и получать из нее липиды (жирные кислоты) механическим способом или экстракцией гидрофобным растворителем.- and get lipids (fatty acids) from it mechanically or by extraction with a hydrophobic solvent.
Трансэстерификацию полученных липидов (жирных кислот) предлагается проводить с помощью обезвоженного раствора метилата калия или натрия в метаноле.Transesterification of the obtained lipids (fatty acids) is proposed to be carried out using a dehydrated solution of potassium methylate or sodium in methanol.
Дополнительными отличиями предлагаемого изобретения является то, что:Additional differences of the invention are that:
- в качестве морских водорослей используют промысловые водоросли, например бурые (Laminariales japonica, L. dentiqera), красные (Ahnfeltia plicata, Furcellaria tastigiata, Fucussp.), зеленые,- commercial algae are used as seaweeds, for example, brown (Laminariales japonica, L. dentiqera), red (Ahnfeltia plicata, Furcellaria tastigiata, Fucussp.), green,
- измельчение высушенных водорослей проводят до размера частиц 5-15 см,- grinding dried algae is carried out to a particle size of 5-15 cm,
- при приготовлении биомассы замачивают измельченные водоросли в воде в соотношении 1:5 в течение 2 часов,- when preparing biomass, the crushed algae are soaked in water in a ratio of 1: 5 for 2 hours,
- реакцию химического гидролиза проводят с помощью пергидроля (Н2О2) при температуре 50-60°С в течение 30-60 минут,- the reaction of chemical hydrolysis is carried out using perhydrol (H 2 About 2 ) at a temperature of 50-60 ° C for 30-60 minutes,
- реакцию ферментативного гидролиза проводят с помощью комплексов ферментов целлюлаз, гемицеллюлаз, пектиназ при температуре 45-50°С в течение 120 мин,- the enzymatic hydrolysis reaction is carried out using complexes of enzymes cellulases, hemicellulases, pectinases at a temperature of 45-50 ° C for 120 minutes,
- реакции химического и ферментативного гидролизов осуществляют последовательно в многосекционном реакторе барабанного типа,- chemical and enzymatic hydrolysis reactions are carried out sequentially in a multi-sectional drum-type reactor,
- обезвоженный раствор метилата калия в метаноле содержит 25-35% метилата калия в метаноле и вносится в липидную фракцию в соотношении 0,1:1,- the dehydrated solution of potassium methylate in methanol contains 25-35% potassium methylate in methanol and is introduced into the lipid fraction in a ratio of 0.1: 1,
- обезвоженный раствор метилата натрия в метаноле содержит 25-30% метилата натрия в метаноле и вносится в липидную фракцию в соотношении 0,1:1,- the dehydrated solution of sodium methylate in methanol contains 25-30% sodium methylate in methanol and is introduced into the lipid fraction in a ratio of 0.1: 1,
- процесс трансэстерификации проводится при температуре 60°С в течение 45-65 минут.- the transesterification process is carried out at a temperature of 60 ° C for 45-65 minutes.
Процесс трансэстерификации заканчивается образованием двух фаз - фазы биодизеля и фазы глицерина.The transesterification process ends with the formation of two phases - the biodiesel phase and the glycerol phase.
Биодизель получается с выходом 65-70%, а глицерин 30-35%.Biodiesel is obtained with a yield of 65-70%, and glycerin 30-35%.
Биодизель, полученный из липидов водорослей, содержащих 25% ненасыщенных жирных кислот, пригоден для эксплуатации автотранспорта в зимних условиях.Biodiesel derived from algal lipids containing 25% unsaturated fatty acids is suitable for operating vehicles in winter conditions.
Использование обезвоженного метилата калия или натрия в метаноле позволяет точно дозировать второй компонент реакции трансэстерификации одновременно с катализатором процесса (ионы К или Na). Это позволяет проводить процесс трансэстерификации в одну ступень и избежать защелачивания фазы, содержащей метиловые эфиры жирных кислот, то есть не надо отмывать эту фазу до нейтрального рН и проводить очистку промывочных сточных вод.The use of dehydrated potassium or sodium methylate in methanol makes it possible to accurately dose the second component of the transesterification reaction simultaneously with the catalyst of the process (K or Na ions). This allows you to carry out the process of transesterification in one step and to avoid alkalization of the phase containing methyl esters of fatty acids, that is, it is not necessary to wash this phase to a neutral pH and to purify the washing wastewater.
Пример 1. Лабораторный способ получения биодизеля из водоросли Laminaria japonica.Example 1. Laboratory method for producing biodiesel from the alga Laminaria japonica.
В лаборатории брали суховоздушные водоросли ламинарии (Laminaria japonica) и помещали в колбу на 500 мл, сюда же приливали 1,0% пергидроля в соотношении 1:3 на 30-40 мин. После чего отфильтровывали воду на воронке Бюхнера и биомассу отмывали от остатков Н2О2 водой в соотношении 1:10. Отмытые гидролизованные водоросли переносили вновь в колбу и приливали раствор гемицеллюлазы, целлюлазы и пектиназы в соотношении 1:0,5. Доводили рН до 5, и при перемешивании при n=100 об/мин при t=45-50°C протекал ферментативный гидролиз в течение 30 мин. Затем на воронке Бюхнера отфильтровывали биомассу от водного раствора фермента. Для обезвоживания биомассы проводили промывку ее на воронке Бюхнера этанолом в соотношении 1:5. Сухую биомассу с содержанием 3-5% влаги переносили в цилиндр пресса, где под давлением пресса выдавливали механически липидсодержащую фазу, переносили ее в делительную воронку и отделяли нижний липидный слой (фазу) от водной фазы. Липидную фазу переносили в колбу с обратным холодильником, куда добавляли 25% метилата калия в метаноле, который вносили в липидную фракцию в соотношении 0,1:1.Dry-air algae of kelp (Laminaria japonica) was taken in the laboratory and placed in a 500 ml flask, 1.0% perhydrol was added here in a ratio of 1: 3 for 30-40 minutes. Then the water was filtered on a Buchner funnel and the biomass was washed from the residues of H 2 O 2 with water in a ratio of 1:10. The washed hydrolyzed algae were transferred again to the flask and a solution of hemicellulase, cellulase and pectinase was added in a ratio of 1: 0.5. The pH was adjusted to 5, and with stirring at n = 100 rpm at t = 45-50 ° C, enzymatic hydrolysis proceeded for 30 minutes. Then, on a Buchner funnel, the biomass was filtered from an aqueous solution of the enzyme. To dehydrate biomass, it was washed on a Buchner funnel with ethanol in a ratio of 1: 5. Dry biomass with a moisture content of 3-5% was transferred to a press cylinder, where a mechanically lipid-containing phase was extruded under pressure from a press, transferred to a separatory funnel, and the lower lipid layer (phase) was separated from the aqueous phase. The lipid phase was transferred to a flask under reflux, where 25% potassium methylate in methanol was added, which was introduced into the lipid fraction in a ratio of 0.1: 1.
Метилат калия использовали, производимый фирмой Химтэк Инжиниринг, г.Санкт-Петербург.Potassium methylate was used, manufactured by Himtek Engineering, St. Petersburg.
Внесенную смесь в колбе с обратным холодильником нагревали с одновременным перемешиванием при температуре 60°С в течение 45-60 мин. После окончания трансэстерификации получали две фазы: верхняя содержит алкилированные эфиры высокомолекулярных жирных кислот (биодизель) и метанол, а нижняя фаза - глицерин, который сливали в делительной воронке.The mixture introduced in the flask under reflux was heated with simultaneous stirring at a temperature of 60 ° C for 45-60 minutes. After the end of transesterification, two phases were obtained: the upper one contains alkyl esters of high molecular fatty acids (biodiesel) and methanol, and the lower one contains glycerol, which was drained in a separatory funnel.
Верхнюю фазу, содержащую биодизель и метанол, отгоняли на установке с прямым холодильником. Оставшийся после отгонки метанола биодизель анализировали. Анализ показал, что биодизель получается с выходом 65-70%, а глицерин 35-30%. В биодизели содержатся эфиры жирных кислот, соответствующие требованиям стандарта ЕС. Стоимость 1 л биодизеля 0,3 цента.The upper phase containing biodiesel and methanol was distilled off in a direct refrigerator. The biodiesel remaining after methanol stripping was analyzed. The analysis showed that biodiesel is obtained with a yield of 65-70%, and glycerol 35-30%. Biodiesel contains fatty acid esters that meet the requirements of the EU standard. The cost of 1 liter of biodiesel is 0.3 cents.
Пример 2. Лабораторный способ получения биодизеля из фукусовых водорослей Fucus.Example 2. Laboratory method for producing biodiesel from Fucus algae Fucus.
В лаборатории брали суховоздушные фукусовые водоросли Fucus и помещали в колбу на 500 мл, сюда же приливали 1,0% пергидроль в соотношении 1:3 на 30-40 мин. После чего отфильтровывали воду на воронке Бюхнера и биомассу отмывали от остатков Н2О2 водой в соотношении 1:10. Отмытые гидролизованные водоросли переносили вновь в колбу и приливали раствор гемицеллюлазы, целлюлазы и пектиназы в соотношении 1:0,5. Доводили рН до 5, и при перемешивании при n=100 об/мин при t=45-50°C протекал ферментативный гидролиз в течение 30 мин. Затем на воронке Бюхнера отфильтровывали биомассу от водного раствора фермента. Для обезвоживания биомассы проводили промывку ее на воронке Бюхнера этанолом в соотношении 1:5. Сухая биомасса с содержанием 3-5% влаги переносили в цилиндр пресса, где под давлением пресса выдавливали механически липидсодержащую фазу, переносили ее в делительную воронку и отделяли нижний липидный слой (фазу) от водной фазы. Липидную фазу переносили в колбу с обратным холодильником, куда добавляли 25% метилата натрия в метаноле, который вносили в липидную фракцию в соотношении 0,1:1.Fucus dry-air Fucus algae were taken in the laboratory and placed in a 500 ml flask, 1.0% perhydrol was added here in a ratio of 1: 3 for 30-40 minutes. Then the water was filtered on a Buchner funnel and the biomass was washed from the residues of H 2 O 2 with water in a ratio of 1:10. The washed hydrolyzed algae were transferred again to the flask and a solution of hemicellulase, cellulase and pectinase was added in a ratio of 1: 0.5. The pH was adjusted to 5, and with stirring at n = 100 rpm at t = 45-50 ° C, enzymatic hydrolysis proceeded for 30 minutes. Then, on a Buchner funnel, the biomass was filtered from an aqueous solution of the enzyme. To dehydrate biomass, it was washed on a Buchner funnel with ethanol in a ratio of 1: 5. Dry biomass with a moisture content of 3-5% was transferred to a press cylinder, where a mechanically lipid-containing phase was squeezed out under pressure from a press, transferred to a separatory funnel, and the lower lipid layer (phase) was separated from the aqueous phase. The lipid phase was transferred to a flask under reflux, to which was added 25% sodium methoxide in methanol, which was introduced into the lipid fraction in a ratio of 0.1: 1.
Метилат натрия использовали, производимый фирмой Химтэк Инжиниринг, г.Санкт-Петербург.Sodium methylate was used, manufactured by Himtek Engineering, St. Petersburg.
Внесенную смесь в колбе с обратным холодильником нагревали с одновременным перемешиванием при температуре 60°С в течение 45-60 мин. После окончания трансэстерификации получали две фазы: верхняя содержит алкилированные эфиры высокомолекулярных жирных кислот (биодизель) и метанол, а нижняя фаза - глицерин, который сливали в делительной воронке.The mixture introduced in the flask under reflux was heated with simultaneous stirring at a temperature of 60 ° C for 45-60 minutes. After the end of transesterification, two phases were obtained: the upper one contains alkyl esters of high molecular fatty acids (biodiesel) and methanol, and the lower one contains glycerol, which was drained in a separatory funnel.
Верхнюю фазу, содержащую биодизель и метанол отгоняли на установке с прямым холодильником. Оставшийся после отгонки метанола биодизель анализировали. Анализ показал, что биодизель получается с выходом 65-70%, а глицерин 35-30%. В биодизеле содержатся эфиры жирных кислот, соответствующие требованиям стандарта ЕС. Стоимость 1 л биодизеля 0,2 цента.The upper phase containing biodiesel and methanol was distilled off in a direct refrigerator. The biodiesel remaining after methanol stripping was analyzed. The analysis showed that biodiesel is obtained with a yield of 65-70%, and glycerol 35-30%. Biodiesel contains fatty acid esters that meet the requirements of the EU standard. The cost of 1 liter of biodiesel is 0.2 cents.
Предлагаемый способ позволяет получать из морских водорослей высококачественный биодизель.The proposed method allows to obtain high-quality biodiesel from seaweed.
Используемые в этом способе метилаты калия и натрия обладают рядом преимуществ: они растворимы как в гидрофильных, так и в гидрофобных средах, поэтому количество отходов по сравнению со щелочным катализатором существенно ниже.The potassium and sodium methylates used in this method have several advantages: they are soluble in both hydrophilic and hydrophobic media, therefore, the amount of waste compared with the alkaline catalyst is significantly lower.
Использование метилата калия (натрия) в метаноле не требует производить повторную трансэстерификацию, что сокращает время получения биодизеля в 3-5 раз. При этом способе не требуется ни мойка, ни сушка биодизеля и нет необходимости утилизировать использованную воду.The use of potassium methylate (sodium) in methanol does not require re-transesterification, which reduces the time to obtain biodiesel by 3-5 times. With this method, neither washing nor drying of the biodiesel is required and there is no need to dispose of the used water.
В предлагаемой технологии нет необходимости добавления избытка метанола и соответственно его последующей отгонки. Исключается использование дорогостоящего и опасного оборудования для отгонки метанола.In the proposed technology there is no need to add an excess of methanol and, accordingly, its subsequent distillation. The use of expensive and hazardous methanol distillation equipment is excluded.
Исключаются неизбежные потери спирта и улучшается экологическая обстановка и взрывобезопасность.The inevitable loss of alcohol is eliminated and the environmental situation and explosion safety are improved.
Claims (11)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009107106/13A RU2404229C1 (en) | 2009-02-24 | 2009-02-24 | Method of producing biodiesel fuel |
| PCT/RU2010/000084 WO2010098697A1 (en) | 2009-02-24 | 2010-02-19 | Method for producing biodiesel fuel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009107106/13A RU2404229C1 (en) | 2009-02-24 | 2009-02-24 | Method of producing biodiesel fuel |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009107106A RU2009107106A (en) | 2010-08-27 |
| RU2404229C1 true RU2404229C1 (en) | 2010-11-20 |
Family
ID=42798561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009107106/13A RU2404229C1 (en) | 2009-02-24 | 2009-02-24 | Method of producing biodiesel fuel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2404229C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2538647C1 (en) * | 2013-12-18 | 2015-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинская государственная агроинженерная академия" | Method of obtaining biodiesel fuel |
| RU2632671C2 (en) * | 2015-06-10 | 2017-10-09 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Дизель Для Агропрома" (Ооо "Дизагро") | Method for obtaining biodiesel fuel - alkyl esters of fatty acids |
| RU2701372C1 (en) * | 2018-12-26 | 2019-09-26 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина" | Method of producing biofuel |
| RU2819912C1 (en) * | 2023-06-15 | 2024-05-28 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Method for production of biodiesel fuel from microalgae chlorella kessleri |
-
2009
- 2009-02-24 RU RU2009107106/13A patent/RU2404229C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2538647C1 (en) * | 2013-12-18 | 2015-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинская государственная агроинженерная академия" | Method of obtaining biodiesel fuel |
| RU2632671C2 (en) * | 2015-06-10 | 2017-10-09 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Дизель Для Агропрома" (Ооо "Дизагро") | Method for obtaining biodiesel fuel - alkyl esters of fatty acids |
| RU2701372C1 (en) * | 2018-12-26 | 2019-09-26 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина" | Method of producing biofuel |
| RU2819912C1 (en) * | 2023-06-15 | 2024-05-28 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Method for production of biodiesel fuel from microalgae chlorella kessleri |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009107106A (en) | 2010-08-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Jain et al. | A review on assessment of biodiesel production methodologies from Calophyllum inophyllum seed oil | |
| Esmaeili | A critical review on the economic aspects and life cycle assessment of biodiesel production using heterogeneous nanocatalysts | |
| Ashokkumar et al. | Production of liquid biofuels (biodiesel and bioethanol) from brown marine macroalgae Padina tetrastromatica | |
| Suganya et al. | Optimization and kinetic studies on algal oil extraction from marine macroalgae Ulva lactuca | |
| Singh et al. | Towards a sustainable approach for development of biodiesel from plant and microalgae | |
| RU2503714C2 (en) | Integrated method of producing biofuel from different types of raw material and related products | |
| EP2593532A2 (en) | Process for obtaining oils, lipids and lipid-derived materials from low cellulosic biomass materials | |
| Siva et al. | Production of biodiesel by transesterification of algae oil with an assistance of nano-CaO catalyst derived from egg shell | |
| Supaporn et al. | Optimization of a two-step biodiesel production process comprised of lipid extraction from blended sewage sludge and subsequent lipid transesterification | |
| Vishnupriya et al. | Kinetic and thermodynamic studies on the extraction of bio oil from Chlorella vulgaris and the subsequent biodiesel production | |
| Dhoot et al. | Extraction of Thevetia peruviana seed oil and optimization of biodiesel production using alkali-catalyzed methanolysis | |
| Kim et al. | Co-production of biodiesel and alginate from Laminaria japonica | |
| RU2404229C1 (en) | Method of producing biodiesel fuel | |
| WO2006126206A2 (en) | Production of biodiesel from balanites aegyptiaca | |
| KR102499622B1 (en) | Solid acid catalyst for biodiesel production, solid base catalyst for biodiesel production, methods for preparing the same, and methods for producing biodiesel using the same | |
| KR101372298B1 (en) | Preparation method of fatty acid methyl esters from microalgaes | |
| RU2013157357A (en) | SUITABLE FOR USE IN THE ENGINE A COMPLEX METHYL ETHER OF FATTY ACIDS (BiodIESEL) FROM MEETING DIVERS OF SECRET DIVERS SUSPENDED IN THE NATURE AND SEA DIVERS | |
| Silas et al. | Lipid extraction and transesterification techniques of microalgae–A Review | |
| Khan et al. | Synthesis of biodiesel from the oily content of marine green alga Ulva fasciata | |
| Banga et al. | Optimization of parameters for purification of jatropha curcas based biodiesel using organic adsorbents | |
| CN101649333B (en) | Method for producing biodiesel by utilizing leftovers from deep processing of litchi | |
| RU2404230C1 (en) | Method of producing biodiesel fuel | |
| CN1293167C (en) | Method for preparing biologic diesel oil by using halophytic vegetation as raw material | |
| WO2010098697A1 (en) | Method for producing biodiesel fuel | |
| Gupta et al. | Effect of silicon on growth and biodiesel production in fresh water diatoms |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120225 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20150410 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170225 |