Atık yağlardan üretilen biyodizelin ve biyodizel üretim atığı olan yıkama suyunun karakterizasyonu

Abstract

Çevre için oldukça zararlı olan atık yağların yararlı bir amaç olan biyodizel için kullanımı her ne kadar çevreci bir çözüm olsa da bu işlem sırasında açığa çıkan atıkların da kirlilik seviyelerinin değerlendirilmesi gerekmektedir. Bu nedenle üretilen biyodizellerin özelliklerinin belirlenmesi ve atık yıkama sularının kirletici parametreler açısından değerlendirilmesi hedeflenmiştir. Çalışma iki aşamada gerçekleştirilmiştir: İlk olarak, evsel atık kızartma yağından üç farklı katalizör kullanılarak üretilen biyodizel ve yıkama suyunun laboratuvar ortamında karakterizasyon çalışması yapılmıştır. Atık kızartmalık yağlardan biyodizel üretimi için alkol olarak metanol ve katalizör olarak NaOH, KOH, MgO kullanılmıştır. İkinci aşamada, alkol olarak metanol ve katalizör olarak KOH'ın farklı oranlarını, farklı reaksiyon sürelerini ve sıcaklık şartlarını içeren deney tasarımı ile 30 adet deney seti oluşturulmuştur. Üretilen her biyodizel için sulu ve kuru yıkama yapılmıştır. Biyodizelin sulu yıkama işleminden sonra oluşan yıkama suyuna kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ), fosfat (PO4), sülfat (SO4), nitrat (NO3), toplam kjeldahl azotu (TKN), toplam azot (TN), iletkenlik, pH ve dalgaboyu taraması yapılmıştır. Üretilen biyodizelin pH, yoğunluk ve viskozitesi ölçülerek Amerikan biyodizel standartlarına (ASTM D-6751) uygunluğu değerlendirilmiştir. Yıkama aşamasında sulu ve kuru yıkamanın biyodizel verimliliği üzerine etkisi karşılaştırılmıştır. Ayrıca seçilen bazı numunelerde gaz kromatografisi (GC) kullanılarak uzun zincirli yağ asiti kompozisyonuna bakılmıştır. ASTM D-6751 ve TS EN 14214 standartlarının her ikisini de sağlayan en kaliteli biyodizeller, sulu yıkama ile saflaştırılanlarda DN3, DN8, DN12 ve DN27 (alkol oranı (v/v) %30 ve katalizör oranı (w/w) %1), kuru yıkama ile saflaştırılanlarda ise DN5, DN15 (alkol oranı %20), DN7, DN8, DN12 ve DN24'tür (alkol oranı %30). Genel olarak optimum alkol oranının %30, katalizör oranının ise %1 olduğu tespit edilmiştir. Biyodizel kalitesinde belirleyici değişkenlerin ağırlıklı olarak alkol ve katalizör olduğu belirlenmiştir. Sıcaklık için optimum değer 70°C iken süre 75 dk'dır. Alkol ve katalizör oranı yüksek olan deneylerde oluşan atık yıkama sularının kirliliği düşük iken alkol oranı düşük olan deneylerde kirlilik oldukça yükselmektedir.

Although the use of waste oils which are very harmful for the environment, the beneficial use of biodiesel seems as an environmental solution. The pollution levels of the wastes produced during this process should be evaluated. Hence, it is aimed to determine the properties of biodiesel produced and to evaluate waste washing waters in terms of pollutant parameters. This study was carried out in two steps: In the first instance, the characterization of biodiesel and washing water which produced from domestic waste frying oil by using three different catalysts was carried out under laboratory conditions. Methanol was used as alcohol and NaOH, KOH, MgO were used as catalyst for biodiesel production from waste frying oils. In the second step, 30 experimental sets were formed with the experimental design including different ratios of methanol as alcohol and KOH as catalyst with different reaction times and temperature conditions. For each produced biodiesel, aqueous and dry washing was performed. After the aqueous washing process of biodiesel, chemical oxygen demand (COD), phosphate (PO4), sulfate (SO4), nitrate (NO3), total kjeldahl nitrogen (TKN), total nitrogen (TN), conductivity, pH and wavelength screening of the formed washing water were performed. The pH, density and viscosity of the produced biodiesel were measured and their conformity to American biodiesel standards (ASTM D-6751) was evaluated. The effect of aqueous and dry washing on biodiesel efficiency has been compared. In addition, in some selected samples by using gas chromatography (GC) long-chain fatty acid composition was also examined. It is among the best quality biodiesels that meet both ASTM D-6751 and TS EN 14214 standards. DN3, DN8, DN12 and DN27 (alcohol ratio (v/v) 30% and catalyst ratio (w/w) 1%) were obtained in the aqueous washing purification. In dry washing purification, DN5, DN15 (alcohol content 20%), DN7, DN8, DN12 and DN24 (alcohol content 30%) were obtained. In general, optimum alcohol and catalyst ratios were determined as 30% and 1% respectively. It has been found that the determinants of biodiesel quality were predominantly alcohol and catalyst. The detected optimum values for temperature and duration are 70°C and 75 min respectively. It has been reported that in the experiments with high alcohol and catalyst ratio, the pollution of the waste washing water is low and in the experiments with low alcohol content, the pollution is quite high.