hrvatski

Transesterifikacija otpadnog jestivog ulja u mikroreaktoru katalizirana komercijalnim enzimom lipaza

U novije vrijeme sve se više zaliha fosilnih goriva nekontrolirano iscrpljuje, a različiti ekonomski, gospodarski i politički interesi suverenih država, samo su dodatni faktori koji su utjecali na sve veća ulaganja u istraživanja alternativnih goriva u svrhu povećanja ekološke svijesti. Biogoriva, osobito biodizel, ističu se kao prikladno rješenje koje odgovara zahtjevima globalnog tržišta, održivog razvoja i postizanja zadanih ušteda. Biodizel se definira kao metilni ili etilni ester viših masnih kiselina proizveden raznim procesima među kojima se ističu mikroemulzifikacija, piroliza i transesterifikacija. Potonji proces je ujedno i najrašireniji zbog visoke učinkovitosti, manjih proizvodnih troškova i velike brzine reakcije. Kao sirovine za proizvodnju biodizela transesterifikacijom koristi se široki spektar proizvoda poput jestivih i/ili otpadnih ulja i masti te alge i jantrofa koji poboljšavaju svojstva biorazgradivosti i netoksičnosti, a biodizel proizveden iz ovih sirovina odlikuju niže emisije stakleničkih plinova. Stoga se biodizel proizveden transesterifikacijom iz ovih izvora smatra i ekološki prihvatljivim. Kako bi se odvila reakcija transesterifikacije između ulja/masti i alkohola, najčešće metanola, potreban je katalizator. Uporaba enzima tj biokatalizatora, posebice enzima lipaze porijeklom iz Thermomyces lanuginosus, pokazala se obećavajućom jer su enzimi specifični, kataliziraju reakcije u kojim sudjeluju brojni supstrati, selektivni su, posjeduju visoku aktivnost u blagim eksperimentalnim uvjetima čime njihova primjena rezultira manjom potrošnjom energije u odnosu na kiselo ili bazno katalizirane reakcije transesterifikacije. Učinkovitosti procesa transesterifikacije može pridonijeti i upotreba mikroreaktorskih sustava, odnosno reaktora u mikroskopskom mjerilu. U usporedbi s makroskopskim reaktorskim sustavima, primjena mikroreaktora omogućuje bolji prijenos tvari i topline, što je posljedica velikog omjera površine i volumena samog mikroreaktora, za provedbu reakcije potrebne su manje količine reaktanata i katalizatora što rezultira i manjom količinom otpadnih struja, a samim time i manjim utroškom energije. Povoljnija hidrodinamika sustava, laminaran tok i učinkovito miješanje procesnih struja vode k povećanju brzine kemijske reakcije. U ovom radu provedena je transesterifikacija otpadnog jestivog ulja uz enzim lipazu u mikroreaktoru širine kanala 500 μm s dva ulaza i dva izlaza, a praćene su veličine značajne za uspješnu provedbu procesa (konverzija, vrijeme zadržavanja i aktivnost enzima). Maksimalna konverzija X = 32, 28 % postignuta je pri najdužem retencijskom vremenu (τ = 30, 63 min) za sustav u kojemu je transesterifikacija otpadnog ulja provedena uz komercijalni enzim suspendiran u puferu.

biodizel, transesterifikacija, lipaza, mikroreaktor

Ovaj rad je financirala Hrvatska zaklada za znanost projektom IP- 2016-06-7993.