การผลิตไบโอดีเซลโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาอัดขึ้นรูปแคลเซียมออกไซด์จากเปลือกหอยด้วยกระบวนการรีฟลักซ์Biodiesel Production by Extruded CaO-based Catalysts from Mussel Shells using Reflux Technique

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการผลิตไบโอดีเซลที่สังเคราะห์จากเปลือกหอยแมลงภู่ด้วยกระบวนการอัดขึ้นรูป CaO ที่สังเคราะห์ได้จากเปลือกหอยแมลงภู่เหลือทิ้งสำหรับการผลิตไบโอดีเซล เตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาโดยใช้แก้วชนิดบอโรซิลิเกตเป็นตัวรองรับและโซเดียมซิลิเกตเป็นตัวเชื่อมประสาน ทำการวิเคราะห์คุณลักษณะของตัวเร่งปฏิกิริยาอัดขึ้นรูปด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ (XRD) วิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีของตัวเร่งปฏิกิริยา (XRF) จากการทดลองพบตำแหน่งการเลี้ยวเบนสูงสุด 34.50º แสดงถึงการมี CaO เป็นองค์ประกอบ ทำการศึกษาปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับการผลิตไบโอดีเซล เช่น ปริมาณของตัวเร่งปฏิกิริยาร้อยละ 10 15 และ 20 โดยน้ำหนัก อัตราส่วน CaO:Support 30:70 50:50 และ 70:30 อัตราส่วนเมทานอลต่อน้ำมัน ช่วง 6:1–18:1 ทำการผลิตไบโอดีเซลด้วยเทคนิคการรีฟลักซ์์ผ่านกระบวนการทรานส์เอสเทอริฟิเคชัน อุณหภูมิ 65 องศาเซลเซียส ระยะเวลา 3 ชั่วโมง พบว่า ให้ปริมาณผลได้ของไบโอดีเซลสูงสุดร้อยละ 81.20 ที่ปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยาเข้มข้นร้อยละ 15 โดยน้ำหนัก อัตราส่วนเมทานอลต่อน้ำมัน 9:1 อัตราส่วน CaO:Support ที่ 70:30 มีปริมาณเมทิลเอสเทอร์ของกรดไขมัน (FAME) ร้อยละ 82.46 และสมบัติทางกายภาพของน้ำมันไบโอดีเซลที่สังเคราะห์ผ่านตามมาตรฐานของกรมธุรกิจพลังงาน โดยรวมผลจากการศึกษานี้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพของการใช้เปลือกหอยแมลงภู่ในการสังเคราะห์ CaO สำหรับการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาและวิธีการอัดขึ้นรูปเพื่อสังเคราะห์ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีประสิทธิภาพสำหรับการผลิตไบโอดีเซล ผลการทดลองยังมุ่งไปเพื่อให้ความสำคัญของปัจจัยที่เหมาะสมเพื่อให้ได้ผลผลิตไบโอดีเซลสูงสุด

The objective of this research is to develop a catalyst for biodiesel production using CaO synthesized from waste mussel shells. The catalyst was prepared by the extrusion method using borosilicate glass as catalyst support and sodium silicate as a binder. The characteristics of the catalyst were analyzed using SEM, XRD, and XRF techniques. The results showed the presence of CaO as a component in the catalyst. We discovered that the maximum diffraction position occurred at an angle of 34.50º, indicating the presence of CaO as a key component in our catalyst. To determine the optimal conditions for biodiesel production, we conducted a series of experiments varying the amount of catalyst used (10%, 15%, or 20%wt), the ratio of CaO:Support (30:70, 50:50, and 70:30), and the methanol to oil molar ratio (ranging from 6:1 to 18:1). The study also investigated the effects of important parameters on biodiesel yield, including catalyst loading, CaO:Support ratio, and methanol to oil molar ratio. The experiments were carried out via transesterification using the reflux technique at 65°C for 3 hours. The maximum biodiesel yield was found to be 81.20% at 15%wt catalyst loading, a methanol to oil molar ratio of 9:1, and a CaO:Support ratio of 70:30. In the of physical properties, the biodiesel product contained 82.46% FAME and met the standard requirements of the Department of Energy Business. Overall, this study demonstrates the potential of using waste mussel shells to synthesize CaO for catalyst preparation, as well as the extrusion method to produce effective catalysts for biodiesel production. The results also highlight the importance of optimizing the parameters for maximum biodiesel yield.