Каталитический гидрокрекинг масла ятрофы на природной глине для биотехнологий.

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 13419 (2023) Цитировать эту статью

209 доступов

Подробности о метриках

В настоящее время переработка биомассы для производства дорогостоящего биотоплива, такого как биодизель и биореактивное топливо, вызывает бурный интерес, когда использование для частичной замены нефтяного топлива в различных соотношениях является многообещающим решением из-за проблемы истощения нефтяных запасов и экологических проблем. целей. Непищевое масло ятрофы можно превратить в биотопливо при гидрокрекинге под давлением водорода с использованием активированной природной глины в качестве катализатора в реакторе периодического действия высокого давления. Тип продукта, его качество и количество зависят от условий процесса, таких как время реакции, температура, тип, форма и количество катализатора. Целью настоящей работы является изучение процесса гидрокрекинга масла ятрофы в различных условиях эксплуатации. Катализатор охарактеризован с помощью SEM, FTIR, XRF и XRD. Эффект изменения условий процесса был изучен и обсужден. Результаты показали, что наибольший выход 40% биореактивного топлива был достигнут при температуре 350 °C, давлении H2 4 бар и времени реакции 18 мин. Продукты биореактивного топлива были протестированы, и их характеристики соответствовали спецификациям ASTM D1655, а именно температура замерзания (-56 ° C), температура вспышки (53 ° C) и существующее содержание смол (5,9 мг/100 мл).

Спрос и предложение энергии в мире сталкиваются с рядом проблем. Увеличение потребления нефтяного топлива во всем мире влияет на запасы ископаемого топлива. В 2022 году суммарное ежедневное потребление нефти в мире достигнет 99,56 миллиона баррелей. Предполагаемые запасы нефти будут истощены менее чем через пятьдесят лет при нынешнем уровне потребления 2,7% в год 1,2. Кроме того, выбросы, образующиеся в результате сжигания ископаемого топлива, вносят большой вклад в глобальное потепление и загрязнение окружающей среды3,4,5. Экологическая осведомленность, истощение запасов ископаемого топлива и рост потребления энергии и цен являются основными факторами, ведущими к поиску альтернативных энергетических ресурсов для замены ископаемого топлива4,6,7,8.

Возобновляемые источники энергии снижают воздействие парниковых газов и превосходят ископаемое топливо по более низким выбросам SOx, CO и CO29. Типичные технологии возобновляемых источников энергии включают топливные элементы, гидроэнергетику, солнечную энергию, геотермальную энергию, энергию ветра, биотопливо и производство водорода10,11.

Биореактивное топливо является одним из наиболее важных источников возобновляемой и зеленой энергии, которое, как ожидается, в ближайшем будущем постепенно заменит ископаемое топливо за счет увеличения коэффициента смешивания. Ожидается, что он достигнет 25% в 2020 году, 30% в 2030 году и 50% в 2050 году12,13,14,15. Биотопливо может производиться из нескольких видов сельскохозяйственного сырья с использованием различных методов производства в зависимости от требуемых конечных продуктов и сырья16. В основном это растительное масло и биомасса. Сырье на основе растительного масла включает пищевые и непищевые масла, отработанное кулинарное масло, масло ятрофы, жожоба, рапсовое, касторовое и масло микроводорослей. Сырье для биомассы включает отходы, водную биомассу, энергетические культуры и лесную продукцию 9,10,14,17.

Ятрофа куркас, по-видимому, является лучшим растением для производства биотоплива второго поколения, которое представляет собой топливо, изготовленное из непищевого сырья сельскохозяйственных культур и отходов сельского хозяйства или лесного хозяйства18. J. curcas можно выращивать на непродуктивных и малоплодородных участках. Поскольку J. curcas растет на деградированных почвах и не конкурирует с сельскохозяйственной продукцией в качестве непищевого сырья, его выращивание для производства биодизеля не приводит к изменению землепользования. Его можно сажать в пустыне или вдоль границ фермерских полей, затраты на посадку в основном возникают в первый год, а улучшенный посадочный материал может существенно повлиять на урожайность, выращивание растения ятрофы и его обслуживание создают рабочие места. Годовая продуктивность семян ятрофы в Египте составляет около 1,36 тонны/корма в 1-й год и 3,4 тонны/корма в 3-й год при орошении с использованием первичной очистки муниципальных сточных вод с расходом 6000 м3/корм/год19. Побочный продукт экстракции масла, такой как жмых семян, можно компостировать для создания органических удобрений, которые затем можно использовать в качестве органического удобрения20. Это могло бы снизить выбросы N2O, вызванные азотсодержащими удобрениями. И последнее, но не менее важное: J. curcas может предоставить развивающимся странам шанс получить прибыль от растущего спроса на биотопливо21. Растение Jatropa curcas L. прочное, устойчивое к вредителям и засухе, несъедобное для животных. В основном его выращивают в тропических странах в качестве живой изгороди, защищающей сельское хозяйство от крупного рогатого скота, овец и коз.