Μελέτη επίδρασης αντιοξειδωτικών προσθέτων σε βιοντήζελ

Abstract

Οι μεθυλεστέρες των λιπαρών οξέων χαρακτηρίζονται από μια σημαντική ποιοτική παράμετρο, την οξειδωτική σταθερότητα. To βιοντήζελ λόγω της χημικής δομής του έχει χαμηλότερη οξειδωτική σταθερότητα σε σύγκριση με τα μεσαία κλάσματα πετρελαίου κατά τη μακροχρόνια αποθήκευση του. Η ευαισθησία στην οξείδωση του βιοντήζελ εξαρτάται από τον τύπο της πρώτης ύλης και από την παρουσία φυσικών αντιοξειδωτικών στο αρχικό έλαιο (όπως τοκοφερόλες, κα). Επομένως, οι μεθυλεστέρες με πλούσια περιεκτικότητα σε ακόρεστα και πολυακόρεστα οξέα παρουσιάζουν ως βασικό μειονέκτημα την υψηλή ευπάθεια στην οξείδωση. Παράγοντες που είναι γνωστό ότι επηρεάζουν την οξείδωση ή αυτοοξείδωση περιλαμβάνουν την παρουσία αέρα, τη θερμοκρασία, το φως και την παρουσία μεταλλικών στοιχείων Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιείται με στόχο τη μελέτη της οξειδωτικής σταθερότητας του βιοντήζελ, με τις συσκευές Rancimat και PetroOXY. Συγκεκριμένα, μελετάται η επίδραση αντιοξειδωτικών προσθέτων σε τέσσερις διαφορετικούς μεθυλεστέρες (SunME, UFOME, AFME, SoME). Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια περιγραφή στη διαδικασία παρασκευής του βιοντήζελ καθώς και στα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα που παρουσιάζει. Επίσης περιγράφονται οι φυσικοχημικές ιδιότητες των FAME και οι κρίσιμες ιδιότητες που επηρεάζουν την ποιότητα αυτών. Το δεύτερο κεφάλαιο αναφέρεται διεξοδικά στην οξειδωτική σταθερότητα, στο μηχανισμό οξείδωσης και στα αντιοξειδωτικά που χρησιμοποιούνται., τα οποία είναι: butylated hydroxytoluene (BHT), pyrogallol (PY), 2,5-di-tert-butylhydroquinone (DTBHQ), 4-tert-Butylcatechol (TBC), 2,5-bis(dimethylaminomethyl) hydroquinone, 2,5-bis(piperidinomethyl) hydroquinone, 2,5-bis(morpholinomethyl) hydroquinone, 2,5-bis (pyrrolidinylmethyl) hydroquinone, 2,5-bis (dioctylamino methyl) hydroquinone. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζεται με αναλυτική περιγραφή η πειραματική διαδικασία που διεξάγεται. Η μελέτη ως προς την αντιοξειδωτική δράση των προσθέτων έγινε μέσω των συσκευών, Rancimat βάση της προδιαγραφής κατά EN 14112, και PetroOXY βάση της προδιαγραφής ASTM D 7545. Πιο συγκεκριμένα, παρατηρήθηκε ότι η αύξηση της συγκέντρωσης του αντιοξειδωτικού, βελτίωνε την οξειδωτική συμπεριφορά των FAME. Ο χρόνος οξείδωσης για τα καύσιμα βάσης (SunME, UFOME, AFME, SoME) με τη μέθοδο ΕΝ14112 ήταν: 2,22 h, 2,5h, 8,35 h, 4,5h και με τη μέθοδο ASTM D 7545 PetroOXY 11,5min, 12,53min, 13,07min, 18,49 min αντίστοιχα.

The methylesters of fatty acids are characterized by a significant qualitative parameter, the oxidative stability. Biodiesel , because of its chemical structure, has a lower oxidative stability compared to middle distillates for a long term storage. The sensitivity to oxidation of biodiesel depends on the type of feedstock and the presence of natural antioxidants in the original oil (such as tocopherols. etch). Thus, the main drawback of the methyl esters, which are rich in unsaturated and polyunsaturated acids,is the high susceptibility to oxidation. Known factors which influence the oxidation or autoxidation are the presence of air, the temperature, the light and the presence of metals. The purpose of this Thesis is the study of oxidative stability of biodiesel, with the apparatus Rancimat and PetroOXY and more specifically, the effect of antioxidant additives in four different methyl esters (SunME, UFOME, AFME, SoME). In the first chapter is described the manufacturing process of biodiesel as well as the advantages and disadvantages of it. The physicochemical properties of FAME are also described and critical properties affecting their quality. The second chapter refers extensively to the oxidative stability,to the mechanism of oxidation and to the antioxidants which are used., Which are: butylated hydroxytoluene (BHT), pyrogallol (PY), 2,5-di-tert-butylhydroquinone (DTBHQ), 4-tert-Butylcatechol (TBC), 2,5-bis(dimethylaminomethyl) hydroquinone, 2,5-bis(piperidinomethyl) hydroquinone, 2,5-bis(morpholinomethyl) hydroquinone, 2,5-bis (pyrrolidinylmethyl) hydroquinone, 2,5-bis (dioctylamino methyl) hydroquinone. The third chapter refers to a detailed description of the experimental procedure. The devices; Rancimat ,according to the EN 14112 and PetroOXY ,according to the ASTM D 7545 ,were used in order to study the antioxidant activity of the additives. More specifically, it was observed that the oxidative behavior of FAME improves by increasing the concentration of the antioxidant. The time of oxidation for the fuels (SunME, UFOME, AFME, SoME) according to EN14112 was : 2,22 h, 2,5 h, 8,35 h, 4,5 h and the method ASTM D 7545 PetroOXY 11,5 min , 12,53 min, 13,07 min, 18,49 min respectively.