TỔNG HỢP XÚC TÁC DỊ THỂ FexOy/CaO TỪ VỎ GHẸ VÀ ỨNG DỤNG CHO TRANSESTERIFICATION DẦU TỪ MỠ CÁ

Trần Thị Tố Nga 1, , Trịnh Hoài Thanh , Nguyễn An Bình , Nguyễn Kim Thành , Hồ Tuấn Kiệt , Nguyễn Phúc Mỹ Trân
1 Đại học Sư phạm TP. Hồ Chí Minh

Nội dung chính của bài viết

Tóm tắt

Ngày nay, biodiesel thu hút sự quan tâm lớn vì nó là nguồn nhiên liệu tái tạo, bền vững và có thể thay thế cho nhiên liệu hóa thạch. CaO được xem là một xúc tác dị thể tốt cho phản ứng transesterification để sản xuất biodiesel. Trong nghiên cứu này, vỏ ghe được tái chế để cung cấp CaO. CaO được kết hợp với sắt oxide tạo nên xúc tác hai chức năng để ứng dụng vào phản ứng transesterification cho dầu trích từ mỡ cá trong một thiết bị thủy nhiệt. Các đặc tính của xúc tác như sự phân hủy nhiệt, thành phần nguyên tố và hình thái được nghiên cứu với các phương pháp TGA và SEM-EDX. Sự ảnh hưởng của xúc tác, nhiệt độ, thời gian phản ứng và tỉ lệ mol MeOH:dầu đã được khảo sát. Kết quả cho thấy việc thêm sắt vào CaO đã làm tăng tốc độ phản ứng. Nhiệt độ phản ứng và tỉ lệ mol MeOH:dầu ảnh hướng đến hiệu suất tạo FAME nhiều hơn là thời gian và phần trăm xúc tác sử dụng. Hiệu suất FAME cao nhất là 84,28% đạt được tại các điều kiện phản ứng 140°C, 2h, 10%KL FexOy/CaO và MeOH:dầu là 20:1.

 

Chi tiết bài viết

Author Biographies

Trần Thị Tố Nga, Đại học Sư phạm TP. Hồ Chí Minh

Bộ môn Hóa vô cơ

Trịnh Hoài Thanh,

 

Nguyễn An Bình,

 

Nguyễn Kim Thành,

 

Hồ Tuấn Kiệt,

 

Tài liệu tham khảo

Aisien, F. A., & Aisien, E. T. (2023). Modeling and optimization of transesterification of rubber seed oil using sulfonated CaO derived from giant African land snail (Achatina fulica) catalyst by response surface methodology. Renewable Energy, 207, 137-146. https://doi.org/10.1016/j.renene.2023.02.093
Amal, R., Nadeem, R., Intisar, A., Rouf, H., Hussain, D., & Kousar, R. (2024). An insight into the catalytic properties and process optimization of Fe, Ni doped eggshell derived CaO for a green biodiesel synthesis from waste chicken fat. Catalysis Communications, 187, Article 106848. https://doi.org/10.1016/j.catcom.2024.106848
Amenaghawon, A. N., Obahiagbon, K., Isesele, V., & Usman, F. (2022). Optimized biodiesel production from waste cooking oil using a functionalized bio-based heterogeneous catalyst. Cleaner Engineering and Technology, 8, Article 100501. https://doi.org/10.1016/j.clet.2022.100501
Amesho, K. T. T., Lin, Y.-C., Chen, C.-E., Cheng, P.-C., & Shangdiar, S. (2022). Kinetics studies of sustainable biodiesel synthesis from Jatropha curcas oil by exploiting bio-waste derived CaO-based heterogeneous catalyst via microwave heating system as a green chemistry technique. Fuel, 323, Article 123876. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2022.123876
Attari, A., Abbaszadeh-Mayvan, A., & Taghizadeh-Alisaraei, A. (2022). Process optimization of ultrasonic-assisted biodiesel production from waste cooking oil using waste chicken eggshell-derived CaO as a green heterogeneous catalyst. Biomass and Bioenergy, 158, Article 106357. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2022.106357
A.V.S.L.Sai, B., Subramaniapillai, N., Khadhar Mohamed, M. S. B., & Narayanan, A. (2020). Optimization of continuous biodiesel production from rubber seed oil (RSO) using calcined eggshells as heterogeneous catalyst. Journal of Environmental Chemical Engineering, 8(1), 103603. https://doi.org/10.1016/j.jece.2019.103603
Baloch, H. A., Nizamuddin, S., Siddiqui, M. T. H., Riaz, S., Jatoi, A. S., Dumbre, D. K., Mubarak, N. M., Srinivasan, M. P., & Griffin, G. J. (2018). Recent advances in production and upgrading of bio-oil from biomass: A critical overview. Journal of Environmental Chemical Engineering, 6(4), 5101-5118. https://doi.org/10.1016/j.jece.2018.07.050
Cardoso, C. C., Cavalcanti, A. S., Silva, R. O., Alves Junior, S., Sousa, F. P. de, Pasa, V. M. D., Arias, S., & Pacheco, J. G. A. (2020). Residue-Based CaO Heterogeneous Catalysts from Crab and Mollusk Shells for FAME Production Via Transesterification. Journal of the Brazilian Chemical Society, 31, 756-767. https://doi.org/10.21577/0103-5053.20190240
Correia, L. M., Saboya, R. M. A., de Sousa Campelo, N., Cecilia, J. A., Rodríguez-Castellón, E., Cavalcante, C. L., & Vieira, R. S. (2014). Characterization of calcium oxide catalysts from natural sources and their application in the transesterification of sunflower oil. Bioresource Technology, 151, 207-213. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2013.10.046
Das, V., Tripathi, A. M., Borah, M. J., Dunford, N. T., & Deka, D. (2020). Cobalt-doped CaO catalyst synthesized and applied for algal biodiesel production. Renewable Energy, 161, 1110-1119. https://doi.org/10.1016/j.renene.2020.07.040
Hernández-Martínez, M. A., Rodriguez, J. A., Chavez-Esquivel, G., Ángeles-Beltrán, D., & Tavizón-Pozos, J. A. (2023). Canola oil transesterification for biodiesel production using potassium and strontium supported on calcium oxide catalysts synthesized from oyster shell residues. Next Materials, 1(4), Article 100033. https://doi.org/10.1016/j.nxmate.2023.100033
Ismail, R., Cionita, T., Shing, W. L., Fitriyana, D. F., Siregar, J. P., Bayuseno, A. P., Nugraha, F. W., Muhamadin, R. C., Junid, R., & Endot, N. A. (2022). Synthesis and Characterization of Calcium Carbonate Obtained from Green Mussel and Crab Shells as a Biomaterials Candidate. Materials, 15(16), Article 16. https://doi.org/10.3390/ma15165712
Kara, K., Ouanji, F., Lotfi, E. M., Mahi, M. E., Kacimi, M., & Ziyad, M. (2018). Biodiesel production from waste fish oil with high free fatty acid content from Moroccan fish-processing industries. Egyptian Journal of Petroleum, 27(2), 249-255. https://doi.org/10.1016/j.ejpe.2017.07.010
Kosuru, S. M. Y., Delhiwala, Y., Koorla, P. B., & Mekala, M. (2024). A review on the biodiesel production: Selection of catalyst, Pre-treatment, Post treatment methods. Green Technologies and Sustainability, 2(1), Article 100061. https://doi.org/10.1016/j.grets.2023.100061
Lin, C.-Y., & Li, R.-J. (2009). Fuel properties of biodiesel produced from the crude fish oil from the soapstock of marine fish. Fuel Processing Technology, 90(1), 130-136. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2008.08.002
Niju, S., Meera Sheriffa Begum, K. M., & Anantharaman, N. (2016). Enhancement of biodiesel synthesis over highly active CaO derived from natural white bivalve clam shell. Arabian Journal of Chemistry, 9(5), 633-639. https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2014.06.006
Ooi, H. K., Koh, X. N., Ong, H. C., Lee, H. V., Mastuli, M. S., Taufiq-Yap, Y. H., Alharthi, F. A., Alghamdi, A. A., & Asikin Mijan, N. (2021). Progress on Modified Calcium Oxide Derived Waste-Shell Catalysts for Biodiesel Production. Catalysts, 11(2), Article 2. https://doi.org/10.3390/catal11020194
Palitsakun, S., Koonkuer, K., Topool, B., Seubsai, A., & Sudsakorn, K. (2021). Transesterification of Jatropha oil to biodiesel using SrO catalysts modified with CaO from waste eggshell. Catalysis Communications, 149, Article 106233. https://doi.org/10.1016/j.catcom.2020.106233
Pasha, M. K., Dai, L., Liu, D., Guo, M., & Du, W. (2021). An overview to process design, simulation and sustainability evaluation of biodiesel production. Biotechnology for Biofuels, 14(1), Article 129. https://doi.org/10.1186/s13068-021-01977-z
Pham, E. C., Le, T. V. T., Le, K. C. T., Ly, H. H. H., Vo, B. N. T., Van Nguyen, D., & Truong, T. N. (2022). Optimization of microwave-assisted biodiesel production from waste catfish using response surface methodology. Energy Reports, 8, 5739-5752. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2022.04.036
Phuttawong, R., Chantaramee, N., Pookmanee, P., & Puntharod, R. (2015). Synthesis and Characterization of Calcium Silicate from Rice Husk Ash and Shell of Snail Pomacea canaliculata by Solid State Reaction. Advanced Materials Research, 1103, 1-7. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.1103.1
Rahman, W. U., Khan, A. M., Anwer, A. H., Hasan, U., Karmakar, B., & Halder, G. (2022). Parametric optimization of calcined and Zn-doped waste egg-shell catalyzed biodiesel synthesis from Hevea brasiliensis oil. Energy Nexus, 6, Article 100073. https://doi.org/10.1016/j.nexus.2022.100073
Risso, R., Ferraz, P., Meireles, S., Fonseca, I., & Vital, J. (2018). Highly active Cao catalysts from waste shells of egg, oyster and clam for biodiesel production. Applied Catalysis A: General, 567, 56-64. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2018.09.003
Shankar, V., & Jambulingam, R. (2017). Waste crab shell derived CaO impregnated Na-ZSM-5 as a solid base catalyst for the transesterification of neem oil into biodiesel. Sustainable Environment Research, 27(6), 273-278. https://doi.org/10.1016/j.serj.2017.06.006
Spencer et al. Statistical Review of World Energy 2022. (2022). https://www.bp.com/content/dam/bp/business-sites/en/global/corporate/pdfs/energy-economics/statistical-review/bp-stats-review-2022-full-report.pdf
Sulaiman, N. F., Ramly, N. I., Abd Mubin, M. H., & Lee, S. L. (2021). Transition metal oxide (NiO, CuO, ZnO)-doped calcium oxide catalysts derived from eggshells for the transesterification of refined waste cooking oil. RSC Advances, 11(35), 21781-21795. https://doi.org/10.1039/D1RA02076E
Talha, N. S., & Sulaiman, S. (2016). Overview of catalysts in biodiesel production. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences 11(1), 439-448. https://www.arpnjournals.org/jeas/research_papers/rp_2016/jeas_0116_3357.pdf
Xia, S., Hu, Y., Chen, C., Tao, J., Yan, B., Li, W., Zhu, G., Cheng, Z., & Chen, G. (2022). Electrolytic transesterification of waste cooking oil using magnetic Co/Fe–Ca based catalyst derived from waste shells: A promising approach towards sustainable biodiesel production. Renewable Energy, 200, 1286–1299. https://doi.org/10.1016/j.renene.2022.10.071
Xia, S., Li, J., Chen, G., Tao, J., Li, W., & Zhu, G. (2022). Magnetic reusable acid-base bifunctional Co doped Fe2O3–CaO nanocatalysts for biodiesel production from soybean oil and waste frying oil. Renewable Energy, 189, 421-434. https://doi.org/10.1016/j.renene.2022.02.122
Yusuff, A. S., Gbadamosi, A. O., & Atray, N. (2022). Development of a zeolite supported CaO derived from chicken eggshell as active base catalyst for used cooking oil biodiesel production. Renewable Energy, 197, 1151-1162. https://doi.org/10.1016/j.renene.2022.08.032