การสังเคราะห์ตัวเร่งวิวิธพันธ์จากเปลือกหอยเหลือทิ้งเพื่อใช้เตรียมไบโอดีเซล

Abstract

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้ศึกษาการใช้ประโยชน์จากเผาเปลือกหอยแมลงภู่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับผลิตน้ำมันไบโอดีเซล แคลเซียมคาร์บอเนตซึ่งเป็นสารประกอบที่ถูกพบมากที่สุดในเปลือกหอย  เมื่อเปลือกหอยถูกเผาแคลเซียมคาร์บอเนตจะเปลี่ยนเป็นแคลเซียมออกไซด์ซึ่งเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีประสิทธิภาพสำหรับปฏิกิริยาทรานเอสเตอร์ริฟิเคชั่น โดยในงานวิจัยได้ทำการศึกษาการเผาเปลือกหอยเป็นเวลา 5 ชั่วโมง ที่อุณหภูมิ (300, 500, 700  และ 900 องศาเซลเซียส) เปลือกหอยที่เผาถูกวิเคราะห์ลักษณะของตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยเทคนิคการกระจายของรังสีเอกซ์ (XRD) กล้องจุลทรรศน์แบบส่องกราด (SEM) และวิเคราะห์พื้นที่ผิวด้วย Brunauer-Emmelt-Teller (BET) ผลการทดลองแสดงแคลเซียมออกไซด์จะเกิดขึ้นเมื่อเผาที่อุณหภูมิ 900 องศาเซลเซียส การผลิตน้ำมันไบโอดีเซล โดยใช้แคลเซียมออกไซด์ดังกล่าว เปลี่ยนไปเป็นน้ำมันปาล์มไบโอดีเซลร้อยละ 91 ที่ อุณหภูมิ 80 องศาเซลเซียส ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาร้อยละ 3 โดยมวล และอัตราส่วนโดยโมลของเมทานอลต่อน้ำมัน 9:1 สภาวะเดียวกันนี้จะถูกใช้กับน้ำมันพืชอื่น ๆ (น้ำมันถั่วเหลือง น้ำมันมะกอก น้ำมันมะพร้าว และน้ำมันใช้แล้ว) นอกจากนี้การใช้เปลือกหอยเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสามารถทำให้คืนสภาพโดยการล้างด้วยเมทานอลและเฮกเซนก่อนแล้ว จึงนำมาใช้ซ้ำได้อีกครั้ง พบว่ายังคงให้ร้อยละการเปลี่ยนไปเป็นน้ำมันไบโอดีเซลที่สูง ดังนั้นเปลือกหอยจึงเป็นแหล่งของแคลเซียมออกไซด์ที่ไม่เพียงแต่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเท่านั้น แต่ยังเป็นการเพิ่มมูลค่าของเหลือใช้ประเภทอนินทรีย์อีกด้วย

คำสำคัญ : ไบโอดีเซล; ตัวเร่งปฏิกิริยาวิวิธพันธ์; แคลเซียมออกไซด์; เศษเปลือกหอย

Abstract

In this research, utilizing calcined muscle shells as catalysts for biodiesel production was investigated. Calcium carbonate is the richest component found in seashells. When calcined at a certain temperature, calcium carbonate converts to CaO, an effective catalyst for tranesterification reaction. In this work, the seashells were calcined for  5 hours at  various temperatures (300, 500, 700 and 900 °C), and the caclined shells were characterized by various techniques such as  X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), and Brunauer-Emmett-Teller (BET) surface analysis. Formation of CaO occurred by calcinations at 900 °C. Biodiesel production via transesterification of palm oil and methanol was investigated by using the calcined waste shells. Palm biodiesel with 91 % yield was obtained by using CaO derived from calcined mussel shell and reaction temperature is 80 °C, employing 3.0 wt % catalysts and 9:1 methanol to oil molar ratio. High biodiesel yields were also obtained from transesterification between various types of vegetable oil (soy bean, olive oil, coconut oil and waste cooking oil) and methanol under the above reaction conditions. In addition, the spent seashell derived catalysts can be regenerated by washing with methanol and hexane, and reused giving high biodiesel yields. As the results, utilizing of waste shells as a source of CaO not only gives an opportunity to use it as catalyst but also adds value to the inorganic waste.

Keywords: biodiesel; heterogeneous catalyst; CaO; waste shell