Αξιολόγηση οξειδωτικής σταθερότητας βιοντήζελ

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιείται με στόχο τη μελέτη της οξειδωτικής σταθερότητας του βιοντήζελ με τις συσκευές Rancimat και PetroOXY. Συγκεκριμένα, μελετάται η επίδραση 8 διαφορετικών αντιοξειδωτικών μέσων σε τρεις διαφορετικούς μεθυλεστέρες (SunME, SME, UFOME). Στο πρώτο κεφάλαιο, γίνεται περιγραφή της διαδικασίας παραγωγής του βιοντήζελ και αναφορά στα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα κατά τη χρήση του. Επιπλέον αναφέρονται οι βασικές παράμετροι που επηρεάζουν την παραγωγή του βιοντήζελ και παρατίθενται λεπτομερώς οι φυσικοχημικές ιδιότητες των FAMEs. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται διεξοδική αναφορά στην οξειδωτική σταθερότητα, τους μηχανισμούς οξείδωσης και στα αντιοξειδωτικά που χρησιμοποιήθηκαν στην παρούσα εργασία, τα οποία είναι τα εξής : 4-tert-butyl-2,5,-bis(pirrolidinylmethyl)-1- benzenol, 4-tert-butyl-2,5-bis (dioctylamino)-1-benzenol, 4-tert-butyl-2,5-bis (diethylaminomethyl)-1-benzenol, 4-tert-butyl-2,5-bis (NMethylcyclohexylaminomethyl)- 1-benzenol, 4-tert-butyl-2,5-bis (diphenylaminomethyl)-1- benzenol, 4-tert-butyl-2,5-bis (imidazolinomethyl)-1- benzenol, butylated hydroxytoluene (BHT), 4-tert-butylcatechol (TBC). Το τρίτο κεφάλαιο αναφέρεται αναλυτικά στην πειραματική διαδικασία και ειδικότερα στις δύο μεθόδους μέτρησης οξειδωτικής σταθερότητας , PetroOXY (βάσει της προδιαγραφής ASTM D 7525) και Rancimat (βάσει της προδιαγραφής ΕΝ14112), που χρησιμοποιήθηκαν. Συγκεκριμένα, παρατηρήθηκε πως με χρήση των προαναφερθέντων αντιοξειδωτικών μέσων και μάλιστα με αύξηση της συγκέντρωσης τους, η οξειδωτική συμπεριφορά των FAMEs βελτιωνόταν. Η διαπίστωση αυτή έγινε και μέσω της αυξητικής τάσης, όπου και εμφανίστηκαν υψηλά ποσοστά επιτυχίας σε συγκεκριμένα πρόσθετα, τα οποία βελτίωναν τους αρχικούς χρόνους οξείδωσης των καθαρών FAMEs. Ο χρόνος οξείδωσης για τα καύσιμα βάσης (SunME, UFOME, SME) με τη μέθοδο ΕΝ14112 ήταν: 2,22 h, 2,5h, 4,5h και με τη μέθοδο ASTM D 75525 PetroOXY 11,5min, 12,53min, 18,49 min αντίστοιχα.

The purpose of this thesis is to study the oxidative stability of biodiesel, using the apparatus Rancimat and PetroOXY. Specifically, the effect of 8 different antioxidant additives is studied in 3 different methyl esters (SunME,SME,UFOME). In the first chapter, the process of biodiesel production is described as well as its advantages and disadvantages. Moreover, the basic parameters that affect the production of biodiesel are described, as long as the physicochemical properties of FAMEs. The second chapter refers extensively to the oxidative stability, to the mechanism of oxidation and to the antioxidants that are used, which are : 4-tert-butyl-2,5,- bis(pirrolidinylmethyl)-1-benzenol, 4-tert-butyl-2,5-bis (dioctylamino)-1-benzenol, 4- tert-butyl-2,5-bis (diethylaminomethyl)-1-benzenol, 4-tert-butyl-2,5-bis (NMethylcyclohexylaminomethyl)- 1-benzenol, 4-tert-butyl-2,5-bis (diphenylaminomethyl)-1- benzenol, 4-tert-butyl-2,5-bis (imidazolinomethyl)-1- benzenol, butylated hydroxytoluene (BHT), 4-tert-butylcatechol (TBC). In the third chapter, the experimental procedure is explained and especially the two methods used to measure oxidative stability, Rancimat (according to the EN 14112) and PetroOXY(according to the ASTM D 7525). More specifically, it was observed that the oxidative behavior of FAME improved by using these antioxidants, especially when their concentration increased. This conclusion was made due to their continuous increasing, which showed high percentages of success to these antioxidants, that improved the original induction periods of the fuels. The time of oxidation for the fuels (SunME, UFOME, SME) according to EN14112 was : 2,22 h, 2,5 h, 8,35 h, 4,5 h and the method ASTM D 75525 PetroOXY 11,5 min , 12,53 min, 18,49 min respectively.