Soğuk Pres ve Solvent Ekstraksiyon Teknikleri ile Üretilen Aspir Yağı ve Aspir Biyodizellerinin Yağ ve Yakıt Özelliklerinin İncelenmesi ÖZET Hülya KARABAŞ 1 1 Sakarya Üniversitesi Arifiye Meslek Yüksekokulu Motorlu Taşıtlar ve Ulaştırma Teknolojileri Bölümü, 54580 Arifiye, Sakarya hkarabas@sakarya.edu.tr Bu çalışmanın birinci aşamasında ülkemiz ıslahçı çeşitlerinden Remzibey-05 aspir tohumlarından soğuk pres ve solvent ekstraksiyon teknikleri kullanılarak ham aspir yağı elde edilmiştir. Her iki teknikle üretilen ham aspir yağlarının yağ asitleri kompozisyonu ve fizikokimyasal özellikleri karşılaştırmalı olarak belirlenmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında her iki ayrı teknikle elde edilen aspir yağlarından transesterifikasyon yöntemi kullanılarak 1:8 yağ:alkol molar oranı, % 1 KOH katalizör, 50 o C reaksiyon sıcaklığı ve 60 dakika reaksiyon süresi şartlarında üretilen biyodizellerin yakıt özellikleri incelenmiştir. Soğuk pres tekniğiyle elde edilen aspir yağından üretilen biyodizel de ester dönüşüm oranı % 95 olurken solvent ekstraksiyon tekniğiyle üretilen biyodizel de bu oran % 98 olmuştur. İki farklı teknikle elde edilen yağlardan üretilen metil esterlerin yakıt analiz sonuçları EN 14214 biyodizel standartlarıyla kıyaslanmış ve aspir tohumu yağı metil esterlerinin biyodizel standartlarına uygun olduğu belirlenmiştir. Sonuçlar göstermiştir ki farklı tekniklerle üretilen aspir yağlarından elde edilen metil esterler dizel motorlarda alternatif yakıt olarak kullanıma uygundur. Anahtar kelimeler: Aspir tohumu yağı, soğuk pres, solvent ekstraksiyon, transesterifikasyon, metil ester Determination of Oil and Fuel Properties which Produced by Safflower Oil and Biodiesel with Cold Press and Solvent Extraction Techniques ABSTRACT In this study first stage crude oil from Remzibey-05 safflower seeds has been reclamating in Turkey, was obtained by cold press and solvent extraction method. Fatty acid composition and physicochemical properties of safflower seed oil were determined by comparing with the analysis and measurements. İn the second stage of this study, biodiesel were prepared from safflower oils by transesterification with potassium hydroxide was used as catalyst 1 % in volume, molar ratio of alcohol to oil (1:8), reaction temperature was 50 o C and reaction time was 60 minutes. And then biodiesel analysis were made both the methyl esters. While the yield of produced obtained by cold pressing technique safflower seed oil methyl ester was up to 95 %, this rate solvent extraction technique safflower seed oil methyl ester was up to 98 %. Two different techniques of analysis results obtained from the methyl esters of fuel compared with EN 14214 biodiesel standards and safflower seed oil methyl esters provided that biodiesel standards. The results showed that both methyl ester safflower seed oils are suitable for use as an alternative fuel for diesel engines. Key words: Safflower seed oil, cold pres, solvent extraction, transesterification, methyl ester GİRİŞ Yağlar, yüksek moleküllü yağ asitlerinin üç değerli alkol olan gliserinle meydana getirdikleri esterler yani trigliseritlerdir. Yağlar, çok geniş ve karmaşık bir grup olan lipidlerin büyük bir kısmını oluştururlar. Yağın % 95-99 unu trigliseridler, % 1-5 inide mono ve digliseridler, fosfatidler, serbest yağ asitleri, steroller, yağda çözünen vitaminler ve diğer maddeler oluştururlar (Kayahan, 2003; Karaca ve Aytaç, 2007). 30
Her yağ bitkisinin kendine özgü olan yağ asitleri kompozisyonu sabit olmayıp bir çok faktöre bağlı olarak değişmektedir. Bu yüzden yağ bitkilerinin yağ asitleri kompozisyonunda hangi koşullarda nasıl bir değişim meydana geleceğinin bilinmesi yağ kalitesi açısından önemli olmaktadır. Aynı zamanda yağ asitlerinin miktarı ve tipi yağın kullanım şeklini belirlemektedir. Yağ asitleri sentezi genetik, ekolojik, morfolojik, fizyolojik ve kültürel uygulamalara bağlı olarak değişmektedir (Karaca ve Aytaç, 2007). Ekolojik faktörler arasında en önemlileri sıcaklık, enlem derecesi, ekim zamanı, kuraklık ve toprak özellikleridir. Bu faktörler bazı bitkiler üzerinde yoğun etki gösterirken bazılarında da etki göstermemişlerdir. Yağ asidi kompozisyonu üzerinde sıcaklık etkisinin en iyi görüldüğü bitki aspirdir. Tohum olgunlaşması sırasındaki sıcaklık artışları linoleik asit içeriğini azaltırken oleik, palmitik ve stearik asit içeriğini azaltmaktadır (Samancı ve Özkaynak, 2003). Cazzato ve ark (2001) İtalya da 16 aspir çeşidi ve hattını inceleyerek aspirde Montola 2001 çeşidinin yüksek oleik asit Morlin çeşidinin ise yüksek linoleik asit içerdiğini tespit etmiştir. Montola 2001 aspir çeşidinde % 39.7 yağ, % 11.4 linoleik asit, % 81.1 oleik asit bulunurken Morlin aspir çeşidinde bu oranlar % 40.8 yağ, % 80.8 linoleik asit, % 8.5 oleik asit saptanmıştır. Aspir (Carthamus tinctorius L.) Compositeae familyasının bir üyesidir. Kuraklığa ve nispeten tuzluluğa olan yüksek toleransı nedeniyle özellikle kuru tarım alanlarında değerlendirilebilecek alternatif ürünlerden birisidir. Küresel ısınmanın yol açtığı kuraklaşma sürecinde, önemini gittikçe artırması beklenmektedir. Aspir, genellikle 80-100 cm arasında boylanabilen, dikenli ve dikensiz formları olan, yazlık karakterde ve ortalama 110-140 gün arasında yetişebilen tek yıllık bir uzun gün yağ bitkisidir. Tohumları, beyaz veya kahverengi olup üzerinde koyu renkli çizgiler bulunur. Renkli çiçekleri (petal) gıda ve kumaş boyası sektöründe kullanılır. Tohumlarında % 24-40 arasında yağ bulunur. Yağ alındıktan sonra geriye kalan küspe içerdiği % 22-24 protein nedeniyle iyi bir hayvan yemidir (Samancı ve Özkaynak, 2003). Dünyada 916 bin ha alanda yetiştirilen ve yılda 720 bin tona yakın tohumu üretilen aspirin, özellikle Hindistan, ABD, Meksika, Etiyopya, Arjantin ve Avustralya gibi ülkelerde geniş alanlarda tarımı yapılmaktadır. Dünya aspir üretiminin yaklaşık % 95'i, bu ülkelerde gerçekleştirilmektedir. Türkiye'de sadece 165 ha alanda 150 ton kadar tohum üretimi yapılmaktadır (FAO, 2010). Türkiye de aspirin tohum üretimi çok az olduğundan, bitkisel yağ olarak işlenmemektedir. Dünyada en fazla linoleik asit bakımından zengin olan aspir çeşitlerinin tarımı yapılmaktadır. Ancak, özellikle ABD de yüksek linoleik asit içeren çeşitler (Morlin vb) yanında, yüksek oleik asit içeren çesitler de (Montola vb) geliştirilmiş, böylelikle endüstriyel kullanım alanı daha da genişlemiştir. Aspir yağının en önemli endüstriyel kullanım alanlarından birisi de biyodizel üretimidir. Özellikle, kanola ve soya yağları gibi, aspir yağı da kaliteli biyodizel üretimi için son derece uygun özellikler taşımaktadır. Aspir, kuraklığa ve nispeten tuzluluğa olan yüksek toleransı nedeniyle özellikle kuru tarım alanlarında değerlendirilebilecek alternatif ürünlerden birisidir. Küresel ısınmanın yol açtığı kuraklaşma sürecinde, önemini gittikçe artırması beklenmektedir. Avrupa Birliği'nin tarım politikası içinde giderek güçlenen birkaç pozisyonundan biri olan "çok işlevli tarım" görüşü çevreci ve kırsal kalkınmacı görüşlerle gelişmektedir. Bu kapsamda enerji tarımı gıda güvenliğinin riske edilmediği, marjinal tarımsal alanların değerlendirilebildiği, sera gazları içerisinde en önemli paya sahip olan CO 2 emisyonunu azaltmak için önemli bir seçenek olarak görülen, biyoteknolojinin kullanıldığı ve yaygınlaşmakta olan üretim tarzıdır (Öğüt, 2008). Yağlı tohumların içerdiği yağı sızdırmak üzere uygulanan tüm işlemlerin amacı yağın kalitesinde önemli bir kayba neden olmaksızın, yağ verimini yükseltmektir. Uygulanan hazırlık işlemleri sırasında bir yandan tohum kitlesi içinde yağ kalite ve miktarında kayba neden olabilecek yabancı maddeler uzaklaştırılırken diğer yandan da tohumun yağ sızdırılmasına karşı gösterdiği direnç olabildiğince küçültülmeye çalışılmaktadır (Nas ve ark., 2001). Yağlı tohumlardan yağın sızdırılmasında temel olarak presleme ve ekstraksiyon tekniği 31
kullanılmaktadır (Kayahan, 2007). Presleme tekniği genel olarak katı ve sıvı fazlardan oluşan bir materyaldeki sıvı fazın sızdırılmasında yararlanılan en eski tekniktir ve basınç altında filtrasyon olarakta tanımlanabilir (Nas ve ark., 2001). Farklı pres çeşitlerinin kullanıldığı bu tekniğin temelini hammaddedeki yağın basınç altında tohum dışına sızdırılması oluşturmaktadır. Ekstraksiyon tekniğinde ise yağlı hammaddelerdeki ham yağın alınması detaylı bir çalışmayı gerektirse de yağ eldesinde en etkin ve verimli teknik yağ çözücülerin kullanıldığı ekstraksiyon tekniğidir. Bu teknikte, yağla sonsuz oranda karışım oluşturabilen solventlerin kullanılması ile hammaddelerdeki yağın istenen ölçüde ekstrakte edilmesine olanak verilmektedir. Kısaca ekstraksiyon işlemi, taşıyıcı olarak tanımlanan katı veya sıvı bir materyalden sızdırılmak istenen bileşenin, uygun seçicilikteki bir solvent yardımı ile birlikte olduğu diğer maddelerden ayrılması olarak tanımlanabilir (Kayahan, 2007). Bunun dışında özellikle katı-sıvı ekstraksiyonu söz konusu olduğunda işlenecek materyalin özellikleri, ekstraksiyon için hazırlanış şekli, işlemde kullanılan ekstraktörün tip ve özellikleri, işlem süresi, işlem sıcaklığı gibi parametreler verimlilik açısından önemlidir. Ülkemizde Remzibey-05, Yenice ve Dinçer olmak üzere üç çeşit aspir tohumu kulanılarak yetiştiricilik yapılmaktadır. Bu çalışma da amaç ülkemizde tarımı yapılan Remzibey-05 aspir çeşidine ait tohumlardan solvent ekstraksiyon ve soğuk pres yöntemi ile yağ elde ederek farklı yöntemlerle elde ettiğimiz aspir tohumu yağına ait yağ asitleri kompozisyonları ve yağın fizikokimyasal özelliklerinin belirlenerek, bu yağın transesterifikasyon yöntemi ile biyodizele dönüştürüldükten sonra yakıt özelliklerinin belirlenmesidir. MATERYAL VE YÖNTEM Materyal Bu çalışmada 2005 yılında tescil edilen ülkemiz yerli çeşitlerinden Remzibey-05 çeşidine ait aspir tohumları (Carthamus tinctorius L.), Geçit Kuşağı Tarımsal Araştırma Enstitüsünden temin edildi. Labaratuar çalışmalarında solvent olarak labkim marka n- hekzan (C 6 H 14 ), alkol olarak metil alkol, katalizör olarak sodyum hidroksit (NaOH) kullanılmıştır. Tohumların öğütülmesinde elektrikli değirmen, yağ ektraksiyonu ve biyodizel üretiminde, BUCHI marka dönel vakum evaporatör (Rotavapor R-210), HEIDOLPH marka RZR 2021 model mekanik karıştırıcı ve NUVE marka NF400 model santrifüj cihazı kullanıldı. Yöntem Remzibey-05 aspir tohumlarının yarısından yerel bir yağ fabrikasında soğuk pres tekniği kullanılarak yağ elde edilmiştir. Tohumların diğer yarısından ise solvent ekstraksiyon tekniği kullanılarak yağ elde edilmiştir. Ekstraksiyon uygulamasından önce yabancı maddelerden temizlenen tohumlar 1 saat süreyle 120 o C sıcaklıkta kurutularak bünyelerindeki fazla su uzaklaştırılmıştır. Kurutulan tohumlar elektrikli değirmende öğütülmüştür. Öğütülen aspir tohumları dönel evaporatörün cam balonuna alınıp 1:3 tohum:solvent karışım oranı ile n-hekzan solventi eklendikten sonra 600 d/d karıştırma hızında, 40 o C sıcaklıkta 2 saat süreyle ekstraksiyon işlemine tabi tutulmuştur. Süre sonunda karışım filtreden geçirildikten sonra küspe kısmı ayrılmış ve geriye kalan solventle karışık yağ tekrar evaporatöre alınmış ve vakum altında solvent uçurulmuştur. Elde edilen aspir tohumu yağı (ATY) içinde askı halinde kalan partiküllerin çöktürülmesi için santrifüj cihazında, 4200 d/d ve 3600 RFC de 45 dakika ayrışma işlemine maruz bırakıldı. Solvent ekstraksiyon (S.E) ve soğuk pres (S.P) tekniğiyle üretilen ham aspir yağları TÜBİTAK Marmara Araştırma Merkezinde analiz ettirilerek yağ asidi kompozisyonları ve fizikokimyasal özellikleri belirlenmiştir. Aspir tohumu yağının toplam yağ içeriği Gerhardt Soxtherm ST40 sistemiyle, yağ asitleri kompozisyonu ise Shımadzu GC- 2010 serisi Supelco SP2380 model gaz kromatogramı ile belirlenmiştir. Aspir Tohumu Yağı Biyodizelinin Eldesi Yağların yakıt olarak kullanılabilmesi için ilk olarak viskozitelerinin düşürülmesi gerekmektedir. Yağların viskozitesi ısıl ve kimyasal yöntem uygulanarak azaltılabilir. Isıl yöntemde, ön ısıtma ile yağların viskozitesinin 32
düşürülmesi amaçlanmaktadır. Isıl yöntemin hareketli bir araç motorunda uygulaması sırasında oluşabilecek problemler nedeniyle kimyasal yöntemler daha çok kullanılmaktadır. Kimyasal yöntemler; inceltme, mikro-emülsiyon oluşturma, piroliz ve transesterifikasyon dur. Transesterifikasyon en çok tercih edilen kimyasal yöntemdir (Ma ve Hanna, 1999; Demirbaş, 2009). Transesterifikasyon, bitkisel ve hayvansal yağların alkolle reaksiyonu sonucu biyodizel oluşturmasıdır. Alkol olarak genellikle metanol ve etanol kullanılmaktadır. Polar olması, en kısa zincirli alkol olması, trigliseritlerle kolay reaksiyon vermesi sebebiyle metanol kullanımı daha yaygındır. Transesterifikasyon reaksiyonlarında alkolün yağa molar stokiyometrik oranı 3:1 dir (Gerpen, 2006). Bu çalışmada transesterifikasyon yöntemi kullanılarak farklı iki teknikle elde edilen aspir tohumu yağlarından biyodizel elde edilmiş ve elde edilen biyodizellerin bazı yakıt özellikleri belirlenmiştir. Biyodizel üretimi 1:8 yağ:alkol molar oranı, yağ kütlesinin % 1 i oranında katalizör, 50 o C reaksiyon sıcaklığı ve 60 dakika reaksiyon süresi şartlarında gerçekleştirilmiş olup katalizör olarak potasyum hidroksit (KOH),alkol olarak metil alkol kullanılmıştır. Hesaplanan molar oran için tartımı yapılan miktardaki metanolde KOH katalizörü çözdürülüp, karışım dönel vakum evaporatörün cam balonuna alınan aspir yağı üzerine boşaltılmıştır. Evaporatör bir saatlik reaksiyon süresi boyunca 50 o C sıcaklık ve 600 d/d karıştırma hızında çalıştırılmıştır. Reaksiyon süresi sonunda cam balon içindeki metil ester ayırma hunisine alınarak 12 saat dinlenmeye bırakılmıştır. Faz ayrışması sonunda ayırma hunisinin alt kısmında gliserin üst kısmında ise metil ester yer almıştır. Gliserin kısmı alındıktan sonra metil ester içinde kalabilecek fazla metanol vakum evaporatörde 320 mbar basınç altında uçurulmuştur. Daha sonra tekrar ayırma hunisine alınan metil ester ılık saf su ile dört kez yıkanarak metil ester içindeki sabun ve fazla metanolün uzaklaştırılması sağlanmıştır. Yıkama işlemi sonunda metil ester içinde kalabilen fazla suda evaporatörde vakum altında 350 mbar basınçta uçurulmuştur. Metil ester içinde askı halinde kalan küçük partiküllerde santrifüj cihazında 4200 d/d da 30 dakika sürede çöktürülmüştür. Elde edilen metil esterler cam kaplara alınarak serin şartlarda muhafaza edilmiştir. Hem S.P hemde S.E yöntemi ile elde edilen aspir yağlarından üretilen biyodizellerin yakıt analizleri TÜBİTAK Marmara Araştırma Merkezinde yaptırılmıştır. ARAŞTIRMA BULGULARI VE TARTIŞMA Aspir Tohumu Yağlarının Yağ Asitleri Kompozisyonu ve Fizikokimyasal Özellikleri Bitkisel yağlar çeşitli doymuş ve doymamış yağ asitlerinin bileşiminden oluşurlar. Çizelge 1 de hem S.P hemde S.E yöntemiyle üretilen aspir tohumu yağlarına ait yağ asitleri kompozisyonu yer almaktadır. Yağ asitleri analizi sonucunda soğuk pres (S.P) tekniği ile üretilen aspir tohumu yağının % 10.35 doymuş ve % 90.59 oranında doymamış yağ asitlerinden oluştuğu solvent ekstraksiyon (S.E) tekniği ile üretilen aspir tohumu yağının% 8.83 doymuş ve % 91.17 oranında doymamış yağ asitlerinden oluştuğu belirlenmiştir. S.P tekniği ile üretilen yağda doymamış yağ asitleri içerisinde en yüksek oranı % 59.62 ile linoleik asit alırken doymuş yağ asitleri içerisinde en yüksek oranı % 6.15 ile palmitik asit almıştır. S.E tekniği ile üretilen yağda doymamış yağ asitleri içerisinde en yüksek oranı % 56.82 ile linoleik asit oluşturmuş, doymuş yağ asitleri içerisinde ise en yüksek oranı % 5.84 ile palmitik asit almıştır. 33
Çizelge 1. Aspir tohumu yağlarına ait yağ asitleri kompozisyonu Yağ asitleri S.P (%) S.E (%) Miristik ( C14:0) 0.07 - Palmitik ( C16:0) 6.15 5.84 Margarik (C17:0) - 0.03 Stearik (C18:0) 3.34 2.22 Araşidik (C20:0) 0.28 0.36 Behenik (C22:0) 0.41 0.28 Lignoserik (C24:0) 0.10 0.01 Doymuş Yağ Asitleri Toplamı 10.35 8.74 Palmitoleik (C16:1) 0.13 0.09 Oleik (C18:1) 30.58 33.98 Ekosenoik (C20:1) 0.17 0.19 Erusik (C22:1) - 0.01 Nervonik (C24:1) 0.08 - Tekli Doymamış Yağ Asitleri 30.96 34.27 Toplamı Linoleik (C18:2) 59.62 56.82 Linolenik (C18:3) 0.01 0.06 Çoklu Doymamış Yağ Asitleri 59.63 56.88 Toplamı Doymamış Yağ Asitleri Toplamı 90.59 91.15 Yağ asitliği kompozisyonu sonuçları kullanılarak aspir tohumu yağının moleküler ağırlığı S.P tekniği ile üretilen yağda 877.20 g/mol S.E tekniği ile üretilen yağda ise 876.30 g /mol olarak hesaplanmıştır. Çizelge 2 de ise aspir tohumu yağlarının fizikokimyasal özellikleri yer almaktadır. Çizelge 2. Aspir tohumu yağlarının fizikokimyasal özellikleri Özellikler S.P S.E Kinematik viskozite (mm 2 /s)(40 o C de) 17.3 16.5 Yoğunluk, (g/ml) (15 o C de) 822 819 Kırılma indisi (40 o C) 1.4663 1.4680 Serbest yağ asitliği (Oleik asit cinsinden %) 1.42 0.28 Asit değeri, (mgkoh/g) 0.58 0.56 Peroksit sayısı (meg/kg) 2.48 2.25 Sabunlaşma sayısı (mgkoh/g) 180.41 178.21 Sabunlaşmayan madde miktarı (%) 1.22 0.95 İyot sayısı 116.61 117.87 Demir (mg/kg) 1.49 1.52 ph 5.72 5.18 Moleküler ağırlık, (g/mol) 877.20 876.30 Tohumların yağ içeriği, (%) 25±0.2 30±0.4 Oda sıcaklığındaki fiziksel durum Sıvı Sıvı S.P tekniği ile üretilen aspir tohum yağının 15 o C deki yoğunluğu 822 g/ml S.E tekniğinde ise 819 g/ml dir. 40 o C deki kinematik viskozite S.P tekniğinde 17.3 mm 2 /s, S.E tekniğinde ise 16.5 mm 2 /s dir. Kırılma indisi S.P de 1.4663 S.E de ise 1.4680 dir. Serbest yağ asitliği S.P de % 1.42 S.E de ise 0.28 dir. Asit değeri S.P de 0.58 mgkoh/g S.E de ise 0.56 mgkoh/g dır. Peroksit sayısı S.P de 2.48 meg/kg S.E de ise 2.25 meg/kg dır. Sabunlaşma sayısı S.P de 180.41 mgkoh/g S.E de ise 178.21 mgkoh/g dır. Sabunlaşmayan madde miktarı S.P de % 1.22 S.E de ise % 0.95 tir. İyot sayısı S.P de 116.61 S.E de ise 117.87 dir. ph S.P de 5.72 S.E de ise 5.18 dir. Demir S.P de 1.49 mg/kg 34
S.E de ise 1.52 mg/kg dır. Tohumların yağ içeriği S.P de 25±0.2 S.E de ise 30±0.4 tür. Oda sıcaklığında her iki teknikle de üretilen yağlar sıvıdır. Biyodizel Analizleri numunelerinde ester içeriği tayini DIN EN 14103 (2003-10) standart metoduna göre yapılmıştır. Gaz kromatografisi cihazı ile biyodizel numunelerinde serbest gliserol, mono, di ve trigliserid içeriğinin tayini DIN EN 14105 (2003-10) standart metoduna göre yapılmıştır. S.P ve S.E teknikleriyle üretilen yağlardan elde edilen aspir tohumu yağı metil esterlerinin (ATYME) yakıt analiz sonuçları, EN14214 biyodizel standartlarıyla birlikte Çizelge 3 te yer almaktadır Çizelge 3. Aspir tohumu yağı metil esterlerinin yakıt analiz sonuçları Aspir tohumu yağları metil estelerinin gaz kromatogramı (GC) analizi Agilent marka 6890N model cihaz kullanılarak yaptırılmıştır. Gaz kromatografisi cihazında biyodizel Analizler Birim Metod ATYME(S.P) ATYME(S.E) EN 14214 Ester içeriği %(m/m) EN 14103 96.5 97 min 96.5 Kinematik viskozite mm 2 /s EN ISO 3104 4.6 4.1 3.5-5.0 (40 o C) Yoğunluk, (15 o C) g/cm 3 EN ISO 3675 0.88 0.87 0.86-0.90 Monogliserid içeriği %(m/m) EN14105 0.68 0.61 max 0.80 Digliserid içeriği %(m/m) EN14105 0.18 0.18 max 0.20 Trigliserid içeriği %(m/m) EN14105 0.06 0.04 max 0.20 Serbest gliserol %(m/m) EN14105 0.02 0.02 max 0.02 Akma noktası o C ISO 3016-7 -10 max 0 Parlama noktası o C ASTM D93 130 136 min 120 Setan sayısı - EN ISO 5165 53 52 min 51 Bakır şerit korozyon - EN ISO 2160 1a 1a 1 (3saat, 50 o C) Soğuk filtre tıkanma o C EN 116-8 -9 +5 (- 15) noktası İyot sayısı g iyot/100 EN14111 105 116 max 120 g Su içeriği mg/kg ENISO12937 350 300 max 500 Metanol içeriği %(m/m) EN14110 0.15 0.10 max 0.20 Net yanma ısısı Mj/kg ASTM D 240 38.20 38.52 min 35 Çizelge 3 te yer alan sonuçlar göstermiştir ki alkali katalizör kullanılarak gerçekleştirilen transesterifikasyon işlemi sonunda S.P tekniğiyle elde edilen ham aspir yağının 17.3 mm 2 /s olan kinematik viskozite değeri 4.6 mm 2 /s ye, S.E tekniğiyle elde edilende ise 16.5 mm 2 /s olan kinematik viskozite değeri 4.1 mm 2 /s ye, düşürülmüştür. Dizel yakıtta bu değer 3.068 mm 2 /s dir. Yüksek viskoziteye sahip yakıtlar enjektörlerde atomizasyon problemlerine sebebiyet vererek yanma sorunlarını ortaya çıkarmaktadırlar (Demirbaş, 2009). EN 14214 biyodizel standartlarına göre biyodizel yakıtının kinematik viskozite değerleri 3.5-5 mm 2 /s arasında olmalıdır. Yakıt atomizasyonun da önemli faktörlerden biride yoğunluktur. Biyodizel standartlarında 0.86-0.90 g/cm 3 arasında olması gereken bu değer ATYME (S.P) de 0.88 g/cm 3 ATYME(S.E) de 0.87 g/cm 3 tür. Biyodizelin kütlesel bazda motorine göre yaklaşık % 10 daha fazla olan oksijen içeriği sayesinde daha iyi bir yanma sağlanmaktadır (Gerpen, 2006). ATYME(S.P) de 38.20 Mj/kg, ATYME (S.E) de 38.52 Mj/kg olan ısıl değer motorinin 35.6 Mj/kg olan ısıl değerinden yüksek bulunmuştur. ATYME (S.P) de 53, ATYME (S.E) de 52 olan setan sayısı ile dizel yakıtın 42 olan setan sayısından daha yüksek değere sahiptir. Biyodizelin motorinden yüksek olan setan sayısı sayesinde tutuşma gecikmesi kısalacağından motor daha az vuruntulu çalışacaktır (Demirbaş, 2003, Agarwal, 2007). ATYME (S.P) de parlama noktası 130 o C, ATYME (S.E) de 136 o C dir. Üretilen her iki metil esterde motorinden daha yüksek parlama noktasına sahiptir. Bu özellik biyodizeli kullanma, taşıma ve depolama açısından motorine göre daha güvenli bir yakıt yapmaktadır. ATYME (S.P) de akma noktası - 35
7 o C, ATYME (S.E) de -10 o C dir. Düşük olan akma noktası üretilen metil esterleri soğuk hava şartlarında kullanma açısından motorine göre avantajlı kılmaktadır. Tabloda yer alan diğer analiz sonuçları da EN 14214 biyodizel standartlarını sağlamaktadır. SONUÇLAR Bu çalışmada, yetişme koşulları açısından ülkemiz ekolojik şartlarına uygun Remzibey-05 ıslahçı aspir tohumlarından iki ayrı teknikle üretilen ham aspir yağlarının fizikokimyasal özellikleri, yağ asiti kompozisyonları ve bu yağlardan transesterifikasyon yöntemi kullanılarak üretilen biyodizellerin yakıt özellikleri karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Yağ asitleri kompozisyonu birbirine benzer olmakla birlikte S.P tekniğiyle üretim yapıldığında elde edilen yağ miktarı S.E tekniğinden daha düşük olmuştur. Presleme esnasında tohum kabukları bir miktar yağı bünyelerinde hapsetmiştir. S.P tekniğiyle üretilen yağın iyot sayısı diğer yönteme göre düşük bulunmuştur bu biyodizel üretiminde istenen bir özelliktir. Fakat S.P tekniğiyle üretilen yağın serbest yağ asitliği S.E tekniğiyle üretilene göre daha yüksek bulunmuştur. Bu yükseklik bazik katalizör kullanılarak yapılan biyodizel üretiminde bir miktar sabunlaşmaya yol açtığı için elde edilen ester miktarı biraz daha düşük olmuştur. Her iki teknikle elde edilen aspir yağlarından üretilen metil esterler EN 14214 biyodizel standartlarını sağlamışlardır ve dizel motorlarda yakıt olarak kullanıma uygundurlar. Dizel motorlarda direkt ya da belirli oranlarda dizel yakıtla karıştırılarak kullanılabilirler. Enerji tarımı kapsamında ülkemiz şartlarına çok uygun olan aspir bitkisinin, gerek yemeklik yağ gerekse biyodizel üretiminde hammadde açığının karşılanabilmesi açısından gereken değeri görüp yetiştiricilik yapılan alanların genişletilmesi gerekmektedir. Bu kapsamda aspir yetiştiriciliğinde de sözleşmeli tarım uygulamasının gerekliliği ön plana çıkmaktadır. LİTERATÜR LİSTESİ Agarwal, A.K, 2007. Biofuels (alcohols and biodiesel) Applications as Fuels for İnternal Combustion Engines. Progress in Energy and Combustion Science 33: 263 271. Cazzato, E., L. Borazio., A. Corleto, 2001. Grain Yield Oil Content and Earliness of Flowering of Hybrids and Open Pollinated Safflower in Southern Italy. V.International Safflower Conference, Nort Dokota, pp: 185-189. Demirbaş, A, 2003. Biodiesel Fuels From Vegetable Oils Via Catalytic and Non-catalytic Supercritical Alcohol Transesterifications and Other Methods a Survey. Energy Conversion and Management 44: 2093-2109. Demirbaş, A, 2009. Progress and recent trends in biodiesel fuels. Energy Conversion and Management 50: 14 34. FAO, 2010. FAO Statistical Database, FAOSTAT Agriculture. Food and Agriculture Organization of the United Nations, http://faostat.fao.org Gerpen, J.V, 2006. Biodiesel processing and production. Fuel Processing Technology 86: 1097 1107. Kayahan, M. 2003. Yağ kimyası. ODTÜ Yayıncılık, Ankara. 125 s. Karaca, E., S. Aytaç, 2007. Yağ Bitkilerinde Yağ Asitleri Kompozisyonu Üzerine Etki Eden Faktörler. OMÜ Ziraat.Fakültesi.Dergisi 22: 123-131. Kayahan, M. 2007. Yağlı Tohumlardan Ham Yağ Üretim Teknolojisi. TMMOB Gıda Mühendisleri Odası Kitapları Serisi 7, 244 s. Ma, F., M.A. Hanna, 1999. Biodiesel production: a review. Bioresource Technology 70: 1 15. Nas, S, Y.H. Gökalp ve M. Ünsal. 2001. Bitkisel Yağ Teknolojisi. Pamukkale Üniversitesi Mimarlık Fakültesi Matbaası Yayın No:322, Denizli. Öğüt, H, 2008. Atık Bitkisel Yağlardan Biyodizel Üretiminin Ülkemize Sağlayacağı Yararlar. 10 Ocak 2008, İstanbul. Samancı, B., E. Özkaynak, 2003. Effects of Planting Date on Seed Yield oil Content and Fatty Acid Composition of Safflower Cultivars Grown in the Mediterranen Region of Turkey. Journal of Agronomy. Crop Science 189: 356-360. 36