Zeitschrift für Grundlagen erneuerbarer Energien und Anwendungen
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Abstrakt

Herstellung von Biodiesel aus tierischem Talg durch enzymatische Umesterung unter Verwendung des Enzymkatalysators Ns88001 mit Methanol in einem lösungsmittelfreien System

Kumar S, Ghaly AE und Brooks MS

Die Wirksamkeit der enzymatischen Umesterung von tierischem Fett mit dem experimentellen Enzymkatalysator NS88001 ohne Lösungsmittel wurde untersucht. Die Auswirkungen des Öl:Alkohol-Molverhältnisses (1:1, 1:2, 1:3, 1:4 und 1:5), der Reaktionstemperatur (35, 40, 45 und 50°C) und der Reaktionszeit (4, 8, 12 und 16 Stunden) auf die Biodieselausbeute wurden untersucht. Die höchste Biodieselausbeute wurde bei einem Molverhältnis von 1:4 erzielt. Bei den Molverhältnissen 1:1 und 1:2 (Öl:Alkohol) wurden keine Reaktionen beobachtet, und eine Erhöhung des Öl:Alkohol-Molverhältnisses über 1:4 verringerte die Biodieselausbeute. Die Umwandlungsrate der Fettsäureester nahm mit zunehmender Reaktionszeit zu. Die Reaktion verlief zu Beginn langsam und nahm dann aufgrund der anfänglichen Vermischung und Dispersion des Alkohols im Ölsubstrat und der Aktivierung des Enzyms schnell zu. Nach der Dispersion des Alkohols interagierte das Enzym rasch mit Fettsäureestern, was zu einer maximalen Umwandlungsausbeute führte. Eine Verlängerung der Reaktionszeit von 4 auf 16 Stunden steigerte die Umwandlungsausbeute des Biodiesels um 114,95-65,59 %. Die Wechselwirkungen zwischen der Polymeroberfläche des Enzyms und dem Substrat scheinen aufgrund von Wasserstoffbrücken und ionischen Wechselwirkungen, die eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der Thermostabilität der Lipase im System spielen, von der Reaktionstemperatur abhängig zu sein. Die optimale Reaktionstemperatur für den experimentellen Enzymkatalysator (NS88001) im lösungsmittelfreien System betrug 45 °C. Eine Erhöhung der Reaktionstemperatur von 40 auf 45 °C steigerte die Umwandlungsausbeute des Biodiesels, während höhere Temperaturen über 45 °C die spezifische Struktur der Enzyme denaturierten und zu einer verringerten Methylesterbildung führten. Die Aktivität des experimentellen Enzymkatalysators NS88001 in Gegenwart von Methanol ohne Lösungsmittel unter optimalen Bedingungen (einer Reaktionstemperatur von 45 °C, einem Öl:Alkohol-Molverhältnis von 1:4 und einer Reaktionszeit von 16 Stunden) blieb 10 Zyklen lang relativ konstant und nahm dann allmählich ab und erreichte nach 50 Zyklen Null.