PROJE RAPORU GRUP ADI KATALĠZÖR PROJE ADI KANOLA YAĞINDAN BĠYODĠZEL ÜRETĠMĠNDE KATALĠZÖR ETKĠSĠ

Transkript

1 TÜBĠTAK-BĠDEB KĠMYAGERLĠK, KĠMYA ÖĞRETMENLĠĞĠ VE KĠMYA MÜHENDĠSLĠĞĠ KĠMYA LĠSANS ÖĞRENCĠLERĠ ARAġTIRMA PROJESĠ EĞĠTĠMĠ ÇALIġTAYI (KĠMYA-2 ÇALIġTAY 2011) PROJE RAPORU GRUP ADI KATALĠZÖR PROJE ADI KANOLA YAĞINDAN BĠYODĠZEL ÜRETĠMĠNDE KATALĠZÖR ETKĠSĠ PROJE EKĠBĠ Aysel ÇAĞLAR ġerife ÖLMEZKAYA Yıldıray ALDEMĠR Prof. Dr. Mehmet AY PROJE DANIġMANLARI Prof. Dr. Ahmet SARI KEPEZ/ÇANAKKALE (20-28 TEMMUZ 2011) 1

2 ĠÇĠNDEKĠLER SAYFA NO Proje kapağı 1 Ġçindekiler 2 Proje özeti 3 GiriĢ 3 Materyal ve yöntemler 11 Sonuçların ve Öneriler 12 Kaynaklar 15 Katkıda Bulunanlar 16 Malzeme Listesi 17 2

3 ÖZET Bu çalıģmada kanola yağının NaOH,Al 2 O3,ZnO,KOH katalizörlerinin farklı oranlarda kullanılarak elde edilen biyodizel verimi ve kalori değerleri araģtırıldı. Bu amaçla ilk olarak NaOH,KOH,ZnO,AL2O3 katalizörlerinden farklı oranlarda alınarak metil alkol ile karıģtırıldı. OluĢan çözeltilere kanola yağı eklenerek ve belli sabit bir sıcaklık ve sürede ısıtılarak biyodizel oluģumu sağlandı.oluģan biyodizellerin verimi katalizör etkisi incelenerek hesaplandı. Elde edilen biyodizellerden belli bir miktar numune alarak kolorimetre bombasıyla kalori değerleri belirlendi. 1. GĠRĠġ KANOLA (KOLZA) Kolza turpgiller familyasından, yağ üretimi amacıyla üretilen bir bitkidir yılında Kanada Oil firması tarafından genetik olarak ıslah edilerek, daha verimli ve zararlı maddeler içermeyen bir ırk yaratılmıģtır. Bu yeni kolza ırkına, geliģtirici firma KANOLA adını vermiģtir. Bugün dünya biyodizel üretiminin %85 i kanola üretiminden elde edilen bitkisel yağlarla yapılmaktadır. KANOLA TARIMI Kanola bataklık gibi göllenen, su tutan araziler dıģında her türlü arazide yetiģtirilebilir. Hafif ve kumlu topraklarda yağıģlar dıģında ek sulamaya ihtiyaç duyabilir. Ekim derinliği 2.5 cm. kadar, sıra arası 20 cm civarı olmalıdır. Ekim ve sapa kalkma dönemlerinde Amonyum Sülfat türü gübreleme yapmak verimi artırır. Dekar baģına tohum miktarı gr civarı olmalıdır. KANOLANIN YARARLARI Üreticiye iyi bir gelir sağlar. Nisan-Mayıs aylarında hasadı yapıldığından, bu aylarda normalde çalıģmayan yağ değirmenlerine iģ sağlar. Diğer bitkilere göre çok erken çiçek açtığından, arıcıların da yüzünü güldürür, bal verim ve kalitesini artırır. Aynı araziye ikinci ürün olarak ekildiğinde, diğer ürünlerden de daha fazla verim elde edilmesini sağlar. Sapları kuru ot olarak hayvanlara yedirilebilir, besleyici değeri samandan daha yüksektir.[1] 3

4 BĠYODĠZEL Biyodizel, kolza (kanola), ayçiçek, soya, aspir gibi yağlı tohum bitkilerinden elde edilen yağların veya hayvansal yağların bir katalizör eģliğinde kısa zincirli bir alkol ile (metanol veya etanol) reaksiyonu sonucunda açığa çıkan ve yakıt olarak kullanılan bir üründür. Evsel kızartma yağları ve hayvansal yağlar da biyodizel hammaddesi olarak kullanılabilir. Hatta donmuģ yağ ve balık yağı gibi hayvansal yağlar da biyodizel yakıt yapımında kullanılabilir. Biyodizel petrol içermez; fakat saf olarak veya her oranda petrol kökenli dizelle karıģtırılarak yakıt olarak kullanılabilir. Son yıllarda azalmakta olan petrol kaynakları ve diğer taraftan fosil yakıtların yarattığı çevre sorunları nedeniyle alternatif, temiz ve yenilenebilen enerji kaynakları aranmaktadır. Biyodizel üretimi kolay, yerel olarak üretilebilmesi ve büyük boyutlarda nakliye problemlerini ortadan kaldırması gibi nedenlerle diğer alternatif yakıt kaynaklarına göre daha erken ve geniģ çaplı kullanılabilecektir. Günümüzde biyodizel üretim ve kullanımı Almanya Ġtalya Avustralya baģta olmak üzere tüm Avrupa ve Amerika da çoğalmaktadır. Kyoto protokolüne göre 2010 da %10 biyodizel kullanılması mecburi olmuģtur. Bu oranın arttırılması için birçok ülkede vergiden muafı yasallaģmıģtır. Bitkisel yağların yakıt kaynağı olarak kullanılabilme fikri ilk olarak dizel motorların mucidi Dr. Rudolf Diesel ortaya atmıģ, Dr. Diesel mineral yağ ve bitkisel yağ gibi farklı yakıtlarla çalıģabilecek dizel motoru icat etmiģtir. Dr. Diesel in ilk deneyleri ciddi hatalarla sonuçlandı. Fakat 1900 yılında Paris teki Dünya Sergisinde icat ettiği motoru gösterdiği zaman bu motor % 100 yerfıstığı yağıyla çalıģıyordu. BĠYODĠZEL ÜRETĠM YÖNTEMLERĠ Bitkisel yağlardan yaklaģık olarak hidrokarbon kökenli dizel yakıtı özelliklerinde ve performansında yakıt elde etmek için Ģimdiye kadar birçok çalıģma yapılmıģtır. Trigliseridleri dizel yakıtı olarak kullanmada karģımıza çıkan sorunlar çoğunlukla onların yüksek vizkozitesi, az uçuculukları ve çoklu doymamıģlık özellikleri ile iliģkilidir. Bu özellikleri değiģtirmek için en çok kullanılan dört yöntem Ģunlardır: 4

5 Piroliz Mikroemülsifikasyon Dilüsyon Transesterifıkasyon YÜKSEK ASĠTLĠ YAĞLARIN BĠYODĠZEL YAPIMINDA KULLANIMI: Biyodizel üretiminde maliyetin düģürülmesi amacıyla hammadde kaynağı olarak atık yağlar kullanılmaktadır. Atık yağlar içerdikleri serbest yağ asidi oranlarına göre yellow grease ve brown grease olmak üzere ikiye ayrılırlar. Serbest yağ asidi oranı %15 ten küçük yağlar yellow grease, %15 ten büyük yağlar ise brown greasedir. Ancak atık yağların kullanılması reaksiyon verimini olumsuz etkilemektedir. Yüksek asitli atık yağlar reaksiyon sırasında sabun oluģumuna neden olurlar ve oluģan bu sabun biyodizelin gliserin ve yıkama suyundan ayrıģtırılmasını zorlaģtırarak reaksiyonun verimini düģürür. Biyodizel reaksiyonunun istenilen seviyeye çıkarılması için yüksek asitli yağlara asitliği düģürücü ön iģlemlerin uygulanması gerekir. Asitliği düģürmek için iki temel proses aģaması bulunmaktadır. Ġlk aģamada kalitesi düģük olan yüksek yağ asitli yağların asit katalizlenmiģ reaksiyon ile serbest serbest yağ oranı %l in altına indirilir ve daha sonra ikinci aģamada ise alkalin katalizlenmiģ reaksiyonla biyodizel üretilir. Reaksiyonun birinci aģamasında asit oranının düģürülmesinin gerçekleģtiği ünite ön proses, biyodizel üretiminin gerçekleģtiği ünite ise ana proses ünitesi olarak adlandırılır. Eğer üretim soya yağı gibi düģük serbest yağ asidi içeren yağlardan yapılırsa iģleme direk ana proses ünitesinden baģlanır ve herhangi bir ön iģlem uygulanmasına gerek duyulmaz. Yağ oranı düģürülecek olan düģük kalitedeki atık yağa uygulanacak olan ön iģlemler yağın hayvansal veya bitkisel kaynaklı oluģuna ve içerdiği serbest yağ asidi oranına ( yellow ya da brown grease ) göre değiģmektedir. Eğer hayvansal kaynaklı atık yağ kullanılacak ise yağ ilk önce elektrikli ısıtma tankına alınır ve tüm yağın sıvı hale geçmesi sağlanır. Daha sonra yağın içerisinde bulunan yağ dıģı unsurlar (et, kemik vb. parçalar) mikron selüloz filtreler kullanılarak yağdan ayrıģtırılırlar. Sıvı yağ kullanılması durumunda sıvılaģtırma iģlemi uygulanmaz, ancak kullanılan yağ atık yağ olduğu için filtre edilip yabancı maddelerinin uzaklaģtırılması gerekmektedir. Uygulanan ön iģlemin ikinci aģamasının ilk aģamasından iki farkı vardır. Birincisi, ikinci aģamada ilk aģamadan gelen yağın asitlik değeri düģük olduğu için 5

6 kullanılan sülfürik asit oranın azaltılmasıdır. Reaksiyon ise birinci aģamada olduğu gibi yağa alkol-su karıģımının eklenmesinden sonra karıģım C de 1 saat süre ile karıģtırılarak yapılır ve böylece ön iģlem aģamaları tamamlanmıģ olur. Ġkinci fark ise; ikinci aģama sonunda alkol-su karıģımının yağdan uzaklaģtırılmamasıdır. Alkol-su karıģımı reaksiyonun bir sonraki aģaması olan transesterifikasyon aģamasında verimi olumsuz etkileyecek kadar yüksek miktarda olmadığı için yağdan uzaklaģtırılmaz (<%0,1). Ana proses ünitesinde ise prosesin ikinci aģaması olan transesterifikasyon reaksiyonu (alkalin katalizlenmiģ olarak) gerçekleģmektedir. Transesterifıkasyon reaksiyonu ise standart biyodizel üretimi ile aynı koģullar altında gerçekleģtirilir. Piroliz: Hava veya azot varlığında termal enerji uygulanması sonucu ortaya çıkan kimyasal değiģim olarak tanımlanır. Günümüze kadar yapılan çalıģmalar; sıcaklığın elde edilen ürün üzerindeki etkisi, katalizör kullanımı, çoğunlukla metalik tuzlar, hidrokarbon kökenli dizel yakıtında bulunanlara benzer parafın ve olefin elde etmek, termal ayrıģma ürünlerinin tamamlanması gibi konuları içermektedir. Trigliseridlerin termal ayrıģma ürünleri alkanlar, alkenler, alkadienler, aromatikler ve karboksilik asitler gibi bileģik sınıflarını içermektedirler. Farklı bitkisel yağların termal ayrıģma ürünleri birbirlerinden çok farklıdır. Trigliseridler farklı moleküllerden oluģtukları için termal ayrıģma mekanizmaları da komplekstir (Zappi ve ark., 2003). Mikroemülsifikasyon: Yağın, suyun, yüzey aktif maddenin ve diğer amfıfilik moleküllerin izotropik, saydam, veya yarı Ģeffaf termodinamik olarak kararlı dağılımıdır. Mikroemülsiyonlarda damla çapı 100 den 1000 A ya kadar değiģmektedir. Bir mikroemülsiyon; bitki yağından, ester ve seyrelticiden, veya bir alkol ve yüzey aktif maddeden elde edilebilir. Mikroemülsiyonlar, içerdiği alkolün dizel yakıtından daha düģük hacimsel ısı kapasitesine sahiptirler, fakat alkoller yüksek buharlaģma gizli ısısına sahiptir ve yanma odasını soğutma eğilimindedir. Metanolün bitki yağı ile olan emülsiyonu neredeyse dizel yakıtı kadar etki gösterebilir ( Zappi ve ark., 2003). Dilüsyon: Bitki yağı dilüsyonundan çözgen veya etanol gibi maddelerle dizel yakıtları elde edilebilir. Yüksek oleik asitli bir yağ olan ayçiçeği yağının dizel yakıtları ile 1:3 oranında dilüsyonu Ziejewski tarafindan motor testleri çalıģmalarında gerçekleģtirilmiģtir. Bu çalıģmanın sonucunda ise harmanlamanın viskozitesi 40 C de 4.88 cst olarak bulunmuģtur ( Zappi ve ark., 2003). 6

7 Ancak harmanlama uzun kullanım dönemlerinde direkt enjeksiyonlu dizel motorlarda sert enjektör ağız koklaģmasına ve yapıģkanlığa yol açtığından ve ayrıca motor yağı birikmesine neden olduğu için uygulanması önerilmemektedir. Soya yağının standart bir çözgenle (%48 parafin ve %52 napten) 1:1 oranında harmanlaması sonucu oluģan dilüsyonun viskozitesi 38 C de 5.12 cst ye sahiptir. Elde edilen yakıt giriģ vanalarının lalelerinde ağır karbon birikimine sebep olmakta ve üst yüzük aģındırmasına sebep olmaktadır. TRANSESTERĠFIKASYON: Alkoliz olarak da adlandırılabilen transesterifıkasyon, trigliseridlerin viskozitesini azaltmak amacıyla uygulanan bir iģlemdir. Transesterifıkasyon reaksiyonunda yağ, monohidrik bir alkolle (etanol, metanol), katalizör (asidik, bazik katalizörler ile enzimler) varlığında ana ürün olarak yağ asidi esterleri ve gliserin vererek esterleģir. Ayrıca esterleģme reaksiyonunda yan ürün olarak di- ve monogliseridler, reaktan fazlası ve serbest yağ asitleri oluģur. Biyodizelin transesterifıkasyon ile üretilmesinde yaygın olarak yağların metanol ve etanol ile baz katalizör varlığında reaksiyonuna sokulması tercih edilir. Çünkü baz katalizör kullanıldığı zaman, reaksiyon asit katalizör kullanmaya oranla çok daha kolay ve ekonomik olarak gerçekleģebilir. Baz katalizör kullanılan durumlarda kullanılacak yağın, temiz, kuru, ve serbest asit oranının düģük olmasına dikkat edilmelidir. Reaksiyonda en çok kullanılan baz katalizörler NaOH ve KOH in metanol veya etanoldeki çözeltisidir. NaOH veya KOH in (toplam kütlenin %0,5-l i kadar) metanoldeki çözeltesi reaksiyonu çok iyi katalizlediği için ve ayrıca kullanılan katalizör miktarı çok az olduğundan bu reaksiyonda oluģan su, transesterleģme reaksiyonunda olumsuz bir etki yapmaz, ancak ortamdaki su miktarı artarsa veya ortamdaki tüm katalizörü derhal sabunlaģtıracak kadar serbest asit varsa, transesterleģme ile yarıģma halinde olan sabunlaģma reaksiyonu hakim hale gelir ve tüm katalizör sabun haline geçer. Bu durumda reaksiyon hızında azalma ve bunun sonucunda da yetersiz transesterleģme olur, Bunun sonucunda ortamda oluģacak olan mono ve digliseritler kuvvetli emülsiyon oluģmasına sebep olurlar ve safsızlıkların yıkanarak uzaklaģtırılması zorlaģır. Sonuçta ürün kalitesini ve verimini olumsuz etkilenir. 7

8 Biyodizel olarak daha çok metil esterleri kullanılır. Bunun sebeblerinden biri NaOH ve özellikle KOH in metanolde daha kolay çözülmesi diğeri ise etanolün higroskopik oluģu nedeniyle tamamen susuz olarak üretilmesini zorluğudur. Yüceer ( 2003) in yaptığı açıklamarda; TransesterleĢme reaksiyonu oda sıcaklığından 80 C ye kadar sıcaklıklarda yapılabilir, Optimum sıcaklık ve alkol miktarı, kullanılan yağ ve iģlem koģullarına göre değiģebilir, Reaksiyon sonunda oluģan bir miktar sabun içeren gliserinin gravite farkından yararlanılarak alt fazda toplanması beklenilir ve kolaylıkla biyodizelden ayrılabilir, Üst fazı oluģturan yağ asidi esteri (metanol kullanıldığında YAME) bol su ile yıkanarak sabun ve diğer safsızlıklardan temizlenir ve kurtulur, bilgileri verilmektedir (Demir, 2005). Asidik katalizörler ise hammaddenin yağ değil yağ asitleri olduğu durumlarda kullanılmaktadırlar. Bu durumda gerçekleģecek olan doğrudan esterleģtirme reaksiyonlarının yüksek enerji gereksiniminin olması ve yağ asitlerinin yağlara oranla daha pahalı olması nedeniyle asit katalizörin kullanımı sonucu elde edilen biyodizelin birim maliyet fiyatı daha yüksek olur. Ayrıca reaksiyonda kullanılan kuvvetli asit nedeniyle korozyon kaçınılmazdır ve bu nedenle pahalı ekipmanlara gerek vardır. Bu yöntem ancak ucuz yağ asidi kaynakları bulunması durumunda geçerli olabilir. [2] Biyodizel Üretiminde Katalizör Kullanımı Katalizör, kimyasal reaksiyonlarda aktivasyon enerjisini düģürerek, reaksiyonun daha kısa sürede gerçekleģmesini ve reaktiflerin ürünler tarafına dönüģümünü sağlayarak reaksiyonun kısa sürede dengeye ulaģmasına yardımcı olan maddelere denir. Katalizörler her reaksiyon için özeldirler. Bir reaksiyonu iyi katalizleyen bir katalizör, benzer reaktifleri içeren baģka reaksiyon için iyi bir katalizör olmayabilir. Özellikle katalitik tepkimeler farklı özellikler gösterdiğinden yalnız belirli maddeler reaksiyona katalitik etki yapabilir. Katalizör yürümeyen bir reaksiyonu yürür hale getiremez ve reaksiyonun denge durumunu değiģtirmez. Sadece katalizlenmemiģ reaksiyona göre gerekli aktivasyon14 enerjisini düģürerek farklı yoldan yürümesini sağlar. KatalizlenmiĢ ve katalizlenmemiģ reaksiyonlar farklı iki yoldan yürürler. Katalizörler genelde homojen ve heterojen olmak üzere ikiye ayrılırlar. Homojen katalizörler reaktif ve ürünler ile aynı fazdadır. Aynı fazda olması nedeni ile her an katalizör ve reaktif molekülleri birbirleri ile çarpıģabilmektedir. Katalizörden dolayı reaksiyonu sınırlayıcı bir etken bulunmamaktadır. Heterojen katalizörlerde ise, reaktif ve ürünlerle farklı fazda olabilir ve genellikle katıdırlar. Bu farklılık reaksiyon hızını sınırlandırmakta ve reaktiflerin birbiri ile etkileģme sayısına ve bu sayı, etkileģmesinin gerçekleģtiği temas yüzeyine bağlıdır. Reaksiyon katalizörün yüzeyinde, 8

9 yürüdüğünden dolayı birim kütlelerindeki yüzeyi artırmak için küçük boyutlara getirilmesi daha uygundur. Katalitik tepkimelerde reaksiyona giren maddeler katalizör yüzeyinin küçük bir kısmı üzerinde emildiği (absorplandığı) ve yüzey difüzyonu ile aktif sitelere ulaģıp kararlı halden yarı kararlı hale geçerek reaksiyonun kısa sürede oluģumu katalizör ile sağlanmaktadır [22]. Biyodizel üretiminde katalizör kullanmadan da üretim yapılabilir. Ancak reaksiyon süresi çok artmakta ve verim düģük olmaktadır. Üretim iģlemini hızlandırmak ve verimi yükseltmek için ġekil 3.1 de de görüldüğü gibi homojen (alkali ve asidik) ve heterojen (inorganik ve enzimatik) katalizörler kullanılmaktadır. Homojen katalizörler Biyodizel üretiminde kullanılan homojen katalizörler ġekil 3.1. de görülmektedir. Homojen alkali katalizörlerde ester dönüģüm hızı, homojen asidik katalizör kullanılan prosese oranla 4000 kez daha hızlıdır ve ürün verimleri yüksek olduğundan, ticari proseslerde genellikle alkali katalizörler kullanılmaktadır. Alkali katalizörlü transesterifikasyon reaksiyonlarında su ve SYA oranının kontrolü çok önemlidir. Çünkü ortamda bulunan su, EĢ.3.5 de görüldüğü gibi hidroliz reaksiyonuna neden olmaktadır. Akabinde ortamdaki su EĢ.3.6 da verildiği gibi sabunlaģma reaksiyonuna neden olmakta ve bu istenmeyen oluģumlar dolayısıyla verimi düģmekte ve oluģan sabunu uzaklaģtırmak ek bir maliyet gerekmektedir[3] (Trigliserit) (Su) ( SYA) (Gliserol) (Ester) (Alkali katalizör) (Tuz) (Alkol) 9

10 Kullanılan yağın SYA oranı yüksek ise alkali katalizörler kullanılmamalıdır. EĢ.3.7. de sabunlaģma tepkimesinden de görüleceği üzere bazik katalizörlerin kullanımı ile serbest yağ asitlerinin nötralizasyonu esnasında da sabunlaģmanın oluģtuğu görülmektedir. Bunun sonucu katalizör tüketiminin artmasına yol açmaktadır. Reaksiyon esnasında sadece sabunlaģma değil aynı zamanda su, yağ asitleri, sodyum-kalsiyum tuzlarının oluģumu gözlemlenmekte ve ortamda sulu HCI olması ve bütün bunların sonucu son üründe ayırma problemleri ve düģük verimle sonuçlanmaktadır [4]. Asit karakterli katalizör sisteminin verimi düģük olması ve zorlu reaksiyon Ģartları gerektirmesine rağmen, kullanılan yağın içerisinde serbest yağ asidi ve su oranı yüksek ise asidik ortam içinde esterifikasyon reaksiyonunu uygulamak gereklidir. Böylece sabun oluģumu asit katalizör kullanılarak engellenebilmektedir. Bununla beraber, asit katalizörler serbest yağ asitlerini de katalizleyerek EĢ.3.8. de görüldüğü gibi yağ asidi metil esteri oluģturabilirler ve bu durum verim artmasını sağlamaktadır [5]. Asit katalizörlerin dezavantajı alkali katalizörlere göre reaksiyon süresinin çok yavaģ olması ve korozif etkiye sahip olmalarıdır. Özet olarak, biyodizel üretiminde kullanılan yağın içerisinde serbest yağ asidi oranı %4 den fazla ise önce asit katalizörler kullanılarak serbest yağ asitleri nötralleģtirilir ve oluģan ürün alkali katalizör kullanılarak esterleģtirme iģlemi yapılmaktadır. Bu iģlem daha çok atık yağ ve hayvansal yağlar için yapılır. Çünkü bu tür yağlarda SYA oranları yüksektir. Heterojen katalizörler; Biyodizel üretiminde kullanılan heterojen katalizörler Ģekil 3.1. de görülmektedir. Son yıllarda biyodizel üretiminde kullanmak üzere heterojen katalizör geliģtirme çabaları hız kazanmıģtır. Proses sonrası ayırma, saflaģtırma iģlemlerinin olmaması, serbest yağ asitlerinin nötralizasyon adımını elimine etmesi, trigliseritlerin sabunlaģmasının görülmemesi, metil ester ve gliserinde katalitik artık bırakmaması ve üretim daha ekonomik hale getiriyor olması, bunun artıģın en önemli sebepleridir. Aynı zamanda heterojen katalizörlerde yüksek 10

11 ürün dönüģümü elde edilebilir ve çevre dostu bu katalizörler rejenere edilebilir özelliklere sahip katalizörlerdir. Heterojen katalizörlerin en büyük dezavantajı yüksek maliyet ve kompleks hazırlanma metotlarıdır. Bu nedenle yapılan çalıģmada, daha ucuz doğal destek maddesi kullanarak katalizörün maliyeti düģürülmeye çalıģılmıģtır. Yağ moleküllerinin hacmi büyük olduğu için kullanılacak destek maddesinin en az mezo gözenekli olması gerekir. Çünkü yağ molekülleri gözeneklerden difüzlenerek katalizör içerisindeki aktif sitelere ulaģamazsa istenilen maksimum verim elde edilmez. Biyodizel üretiminde biyolojik (enzimatik/lipaz) katalizör de kullanılmaktadır. Lipazların kullanımında yüksek dönüģümler elde edilebilir ve bu katalizörlerin üründen ayırma iģlemi de kolaydır. Ancak yağ molekül hacminin büyük olmasından dolayı lipazların ilk aktiviteleri biraz daha düģüktür. Katalizör olarak kullanılan pek çok enzim üniform halde olmaması ve doğal katalizörlere göre daha pahalı olmaları nedeniyle ticari proseslerde tercih edilmemektedir [6] MATERYAL VE YÖNTEM Kullanılan araç ve gereçler : Kanola yağı Metil alkol NaOH ZnO Al 2 O 3 KOH Kalorimetre kabı Su banyosu Mantolu ısıtıcı Pipet Puar Balon joje Erlen Büret Beher Çözeltilerin hazırlanıģı : 1. Çözelti(metoksit) : 36 ml metil alkolle 1 g NaOH katılarak çözünene kadar karıģtırılır. 2. Çözelti: 36 ml metil alkolle 0.8 g NaOH ve 0.2 g ZnO katalizörleri katılarak karıģtırılır. 3. Çözelti: 36 ml metil alkolle 0.6 g NaOH, 0.2g Al2O3 ve 0.2 g ZnO katalizörleri katılarak karıģtırıldı. 11

12 4. Çözelti: 0.6 g NaOH, 0.1g KOH, 0.15 g Al 2 O 3 ve ZnO g 0.15g katalizörleri katılarak karıģtırıldı. Elde edilen çözeltilere 200 ml kanola yağı eklendi.elde edilen karıģımlar geri soğutucu altında 60Cde yaklaģık 1.5 saat süreyle ısıtıldı.oluģan ürünler 8 saat dinlendirildi.dinlendirilen ürünler oluģan faz farkı nedeniyle ayırma hunisi kullanılarak biyodizel ve gliserine ayrıldı.4 farklı katalizörle elde ettiğimiz biyodizellerin ağırlık ve hacmi bulundu. Elde edilen sonuçlara göre verim hesaplandı.1 g lık numune alınarak kalorimetre kabında kalori değerlerine bakıldı. % verim =biyodizel ürünün toplam ağırlığı / toplam yağ ağırlığı SONUÇ VE ÖNERĠLER Tablo 1: deneyde bulduğumuz sonuçlar (60 C) 1.karıĢım 2.karıĢım 3.karıĢım 4.karıĢım KATALĠZÖRLER( g) 1 g NaOH 0.8 g NaOH+0.2 g ZnO 0.6 g NaOH+0.2 g Al 2 O g ZnO 0.6 g NaOH+0.15 g Al 2 O g ZnO+0.1 g KOH Yağ /alkol 5:1 5:1 5:1 5:1 Kütle (g) Hacim (ml) Yoğunluk(g / ml) Verim(%) kalori (cal/g) Tablo 2. Farklı katalizörlerin farklı koģullardaki verimleri Katalizör Yağ/alkol Verim (%) Sıcaklık(TC) Zaman(h) Literatür NaOH 3: [7] NaOH 12:1 % [7] KOH 3: [8] 12

13 KOH 3: [8] NaOH+Al2O3 9: [ 9] % verim karışım 4 karışım 3 karışım2 % verim karışım Grafik 1: karıģım -% verim grafiği Seri 1 Sütun1 Sütun karışım 1 karışım 2 karışım 3 karışım 4 Grafik 2:karıĢım-kalori değeri 13

14 Deney verilerinden elde edilen sonuçlara göre en fazla verimi sağlayan katalizör NaOH olduğu belirlenmiģtir.bu sonuç literatürdeki değerlere uygundur. Verim değerlendirmemizde NaOH li karıģımı standart kabul edelim: g NaOH +0.2 g ZnO kullanılarak hazırladığımız karıģım verimi %92,elde edilen kalori değeri ise 1. karıģıma göre daha fazla çıkmıģtır. Sonuç olarak ilk uyguladığımız bu katalizör karıģımı kalori bakımından kullanıma daha uygundur. Verim bakımından karģılaģtırdığımızda da çok fazla kayıp olmadığı görülmektedir g NaOH+0.2 g Al 2 O g ZnO kullanılarak hazırladığımız karıģım verimi %85,elde edilen kalori değeri ise 1.karıĢıma göre yaklaģık çıkmıģtır. Verim düģmesine Al 2 O 3 neden olduğu ve ortam koģullarının uygun olmaması neden olabilir g NaOH+0.15 g Al 2 O g ZnO+0.1 g KOH kullanılarak hazırladığımız karıģım verimi %93 çıkmıģtır. Kalori değeri de standart alınan karıģıma yakın bir değerde çıkmıģtır. Bu sonuç bize ilk defa denenmiģ olan katalizör karıģımının baģarılı olduğunu göstermektedir. Referans değerlerini göz önünde bulundurduğumuzda biyodizel üretiminde,elde edilen verimde katalizör çeģidi, miktarı,yağ:alkol oranı,sıcaklık zaman etkilemekte olduğu kanıtlanmıģtır. Bizim elde ettiğimiz ürünlerde ise (çalıģtığımız laboratuvar koģullarında ) katalizör farklılığının verim ve kalori üzerindeki etkisi açıkça belirlenmiģtir. Daha önce çalıģılmamıģ olan KOH,NaOH,Al 2 O 3 ve ZnO karıģımından standart alınan NaOH lı karıģıma yakın değer elde edilmesi çalıģmanın baģarılı olduğu gözlenmiģtir. ÇalıĢmanın verimi ve kalorinin standartlara uygun ya da yüksek çıkması motorun daha az yakıt harcanmasını sağlar. Biyodizelin normal dizele göre çevre dostu olması,daha fazla kolariye sahiptir.petrol dizelin depolanma koģullarında depolanabilir, küçük iģletmelerde, hatta ev mutfağında bile üretilebili katalizör olarak en iyi verim elde etmek için NaOH tercih edilmelidir. 14

15 KAYNAKLAR Supported CaO Catalysts Used in the Transesterification of Rapeseed Oil for the Purpose of Biodiesel Production (Shuli Yan, Houfang Lu, Bin Liang),College of chemical Engineering, Sichuan University, Chendu,Çin,27 Ocak 2007 kabul,21 Eylül 2007 Revised Manuscript 3.Brito A., Borges M. E., Arvelo R., Garcia F., Diaz M. C., and Otero N.; Reuse of fried oil to obtain biodiesel: zeolites Y as a catalyst ; Internatıonal Journal Of Chemıcal Reactor Engıneerıng Article, A1004: 5 (2007). 4.Shibasaki-Kitakawa N., Honda H., Kuribayashi H., Toda T., Fukumura T. and Yonemoto T., Biodiesel production using anionic ion-exchange resin as heterogeneous catalyst, Bioresource Technology, 98 (2): (2007). 5.Lotero E., Goodwin J.G., JR., Bruce A., Suwannakarn K, Liu Y., Lopez E., The catalysis of biodiesel synthesis, Catalysis, 19: 41-8 (2006). 6.Marchetti J.M, Miguel V.U, Errazu A.F., Possible methods for biodiesel production, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 11: (2007). 7.Fangrui, M., and Milford, A., Biodiesel production: a review, Bioresource Technology, 70: 1-15 (1999). 8. Ġnternet: Türkiyenin Biyoyakıt Portalı Biyodizel (2008). 9. Demirbas A., Biodiesel production via non-catalytic SCF method and biodiesel fuel characteristics, Energy Conversion and Management, 47: (2006). 10. Tezer E., Biyoyakıtlar ve Otomotiv Sanayi, Biyoyakıtlar ve Biyoyakıt Teknolojileri Sempozyumu, Bildiriler kitabı, Ankara, 144 (2007). 15

16 KATKIDA BULUNANLAR ÇalıĢtay süresince projelendirmemize yardımcı olan tüm proje ekibine, danıģmanlarımız Prof. Dr. Mehmet AY ve Prof. Dr. Ahmet SARI ya ve bizlere yardımcı olan tüm arkadaģlarımıza teģekkür ederiz. 16

17 ÖZGEÇMĠġ ġerġfe ÖLMEZKAYA 1989 yılında Ġstanbul da doğdu. Ġlköğretimi Atatürk ilköğretim Okulun da (Ġzmir- Aliağa),liseyi Aliağa Lisesi nde (Ġzmir-Aliağa) tamamladı. Kocaeli Üniversitesi nde ( ) Kimya Mühendisliği nde eğitim görmektedir. TüpraĢ ta ve Petkim A.ġ de stajer olarak çalıģmıģtır.ingilizce(ileri Ġngilizce) ve almanca (orta seviyede) dillerini bilmektedir. AYSEL ÇAĞLAR 1989 yılında Çanakkale-Çan da doğdu.ilköğretimi Murat Köse Ġlköğretim Okulu nda,liseyi Çan Ġbrahim Bodur Anadolu Lisesinde tamamladı. Lise döneminde folklor ekibinde yer aldı.gazi Üniversitesi nde Kimya Böümü nde( )eğtimine devam etmektedir.refik Saydam Hıfzıssıhha Merkezi BaĢkanlığı nda stajer olarak çalıģtı.orta seviye Ġngilizce bilmektedir. YILDIRAY ALDEMĠR 1984 yılında Sakarya-Maksudiye de doğdu.ilköğretimi Antalya Ġnönü Ġlköğretimi ni, liseyi Antalya Lisesi nde tamamladı.üniversiteye Akdeniz Üniversitesi Kimya Bölümü nde baģladı.4.sınıfta yatay geçiģle Atatürk Üniversitesi nde Kimya Öğretmenliğine geçmiģtir.tekrar yatay geçiģle önce Selçuk,daha sonra Dokuz Eylül üniversitesine geçiģ yapmıģtır.hala o üniversite de aynı bölümde bölüm 1. Olarak devam etmektedir. Biyokimya ile ilgili araģtırma projesinde yer almaktadır ve öğrenci asistanlığı yapmaktadır. 17