186
және KOH/NaY қолданғанда катализаторлар ретінде калий шайылады. Зығыр майының
трансэстерификациясы өте критикалық сұйықтықтарды, яғни метанол мен этанолды қамтиды. Сілтілі
металдардың алкоксидтері мен гидроксидтері, мысалы, натрий метоксиді және калий
метоксиді/натрий және калий гидроксидтері қышқыл катализаторларына қарағанда ең жақсы негізгі
катализаторлар болып табылады [35-37, 46].
Биокатализ
Химиялық трансэстерификацияның әртүрлі кемшіліктеріне байланысты ферментативті
трансэстерификацияда мақсат пайда болды. Бұл трансэстерификациялау үрдісі үшін
иммобилизацияланған липазаны пайдалануды қамтитын ең көп таралған катализ. Иммобилизация
биодизельдің қарапайым бөлінуін, биодизель өндірісінен кейін ағынды суларды аз мөлшерде
тазартуды, трансэстерификация кезінде алынатын негізгі жанама өнім болып табылатын глицериннің
қарапайым бөлінуін және таза иммобилизацияланған липазаны пайдалану кезінде жағымсыз
реакциялардың болмауын қамтамасыз етеді [52, 53]. Jatropha carcus тағамдық емес май золь-гель
әдісімен алынған Н-бутилмен ауыстырылған кремнийдің гидрофоб диоксидінің монолиттерінде
иммобилденген Burkholderia cepacia липазасымен толтырылған ағынды биореакторларда еріткішсіз
метанолизге ұшырайды. Бұл әдіс реакциялық қоспаны гомогенді етеді, ал биодизельдің өте жоғары
шығуына метанол: май 3,3:3,5 тең молярлық қатынаста қол жеткізіледі. Бұл технология сүзгіш
толтырғышы бар биореакторларды пайдалана отырып, биодизельдің үздіксіз өндірісін қамтамасыз
етеді. Иммобилизация үшін иммобилизацияланған төсеніштер пайдаланылады: диатомдық жердің
полипропилен, кремнийдің мезо кеуекті диоксиді, каолинит және кремнезем-поливинил спиртінің
композиті. Сонымен қатар, органикалық еріткіштерде де, олардың сумен екі фазалы қоспаларында да
полимерлік негізде монолитті төсеніште иммобилизацияланған липаза қолданылады [54]. Жалпы
қабылданған, химиялық катализацияланатын процестердің кемшіліктерін жеңу үшін биодизель
ферментативтік өндірісі ұсынылды. Трансэстерификацияны қолдану мәселесі, жанама липазамен,
сериялық өндірілетін ферменттің жоғары құны болып табылады.
Осылайша, экономикалық тұрғыдан,
липазаны қайта пайдалану маңызды. Сондықтан бұл фермент ферменттің тұрақтылығы мен
белсенділігімен бірге оны қайта пайдалану мүмкіндігін қамтамасыз ету үшін инертті төсеніште
иммобилизацияланған. Осы мақсатта Candida rugosa DSM 70761 және Yarrowia lipolytica ATCC 8661
алынған липазаны иммобилизациялады. Сонымен қатар, адсорбция липаза арналған целите
белсенділігін арттырады липаза Candida rugosa DSM 70761, артық Yarrowia lipolytica ATCC 8661 [55].
100°C төмен температурада сұйықтықта иондардан тұратын жартылай органикалық сұйықтықтар
ионды сұйықтықтар деп аталады. Олар ферменттер негізінде трансэтерификация үрдістерінде жоғары
реакция жылдамдығын және жоғары шығуларды қамтамасыз етеді. Бұл эвтектикалық еріткіштер
физикалық-химиялық қасиеттерге ие: тұтқырлығы жеткіліксіз, биологиялық ыдырауға қабілеттілігі
жоғары және NovozymR 435-мен үйлесімділік, коммерциялық иммобилизденген Candida antarctica
липазасы [56].
Катализаторленбеген трансэстерификация
Бұл әдіс трансэтерификация реакциясының модификацияланған түрі болып табылады. Осы әдісте
трансэстерификация
аса
сыни
метанолмен
жанама
катализаторды
қолданбай
трансэстерификацияланады, сондықтан катализаторларды тазалау және өнімнен бөліп алу тез
орындалады. Бұл әдіс сондай-ақ катализдегі сілтіні қолданудан аз уақытты талап етеді. Мақта майы
паталиялық емес аса сындарлы сұйықтықта биодизельді өндіру үшін пайдаланылады [7]. Сілтілік
катализді «Pacific Biodiesel», «Lurgi» және «Desmet Ballestra» сияқты компаниялар қолданады.
«Pacific Biodiesel» компаниясы еркін майлы қышқылдар есебінен төмен шығу шешімін ұсынады.
Олар осы әдіспен алынған биодизельді қолданбай, еркін май қышқылдарының шамамен 15%-дық
құрамы бар шикізатты пайдаланды [57, 58]. Кең қолданылатын сілтілі катализден басқа, «Axens
Technologies» компаниясы француз мұнай институты (IFP) әзірлеген гетерогенді катализ негізіндегі
үрдісті сериялық өндіріске іске қосты. «Axens Esterfip-H» сәйкес, мырыш және алюминий аралас
оксиді (мырыш алюминаты) трансэстерификацияның гетерогенді катализаторы ретінде әрекет етеді,
сондықтан жоғары сапалы биодизель алынады және глицерин МҚМЭ-нен оңай бөлінеді. Бұл
жағдайда зәйтүн майы немесе қайта өңделген көкөніс дақылдарын пайдалануға болады [59, 60].
Трансэстерификацияға қатысатын катализдің әртүрлі түрлерінің артықшылықтары мен кемшіліктері
10.1-кестеде сипатталған.
187
10.3.1.2 Трансэстерификация кезінде биодизель өндірісіне әсер ететін факторлар
Реакция шарттары, спирттің майға (метанол/этанол) молярлық қатынасы, пайдаланылатын
катализатор, температура мен қысым, бос май қышқылдарының құрамы және шикізатта болатын
судың мөлшері сияқты физикалық параметрлер трансэстерификация жылдамдығына әсер ететін
факторлар болып табылады. Биодизельді өндіру кезінде спирттер, яғни метанол және аз дәрежеде
этанол ацил акцепторы ретінде әрекет етеді. Пропанол, бутанол, изопропанол, трет-бутанол,
тармақталған спирттер мен октанол сияқты басқа да спирттер пайдаланылуы мүмкін, бірақ олар
жоғары құнына байланысты қолайлы емес.
Достарыңызбен бөлісу: