Sinteza izobutilnih i izopentilnih estera masnih kiselina i primjenska svojstva mješavina s mineralnim dizelom

undergraduate thesis

• Title (english): Synthesis of isobutyl and isopentyl fatty acid esters and investigation of the application properties of mixtures with mineral diesel
• Author: Ivana Zadravec
• Mentor: Fabio Faraguna (mentor)
• Committee member: Fabio Faraguna (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Elvira Vidović (član povjerenstva)
• Committee member: Dajana Kučić Grgić (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Chemical Engineering and Technology; Zagreb
• Defense date and country: 2023-09-14, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Chemical Engineering

Abstract

Zbog sve manje zalihe fosilnih goriva, a istovremeno sve veće potrebe za energijom radi neprestanog tehnološkog razvitka javila se potreba za alternativom iz obnovljivih izvora. Od ranih početaka izuma motora s unutarnjim izgaranjem pa sve do današnjice, kao gorivo za pogon vozila najintenzivnije se koristilo gorivo iz neobnovljivih izvora. Tokom izgaranja takvog goriva dolazi do emisije štetnih plinova što posljedično jednim dijelom uzrokuje pojavu globalnog zatopljenja. Kako bi ljudska populacija osigurala što kvalitetniju budućnost, niz znanstvenika istražuje goriva iz održivih izvora. Kao jedno od boljih rješenja spomenutog problema pokazao se biodizel. Većina komercijalnih biodizela sintetizirana je reakcijom transesterifikacije iz nižih i ravnolančanih alkohola, metanola ili etanola. U novije doba pojavio se interes za sintezom biodizela iz viših i razgranatih alkohola zbog bolje mješljivosti s mineralnim dizelom, višeg cetanskog broja, veće toplinske vrijednosti, kao i spoznaje da prisutnost strukturalnog grananja dovodi do potencijalnog poboljšanja niskotemperaturnih svojstava biogoriva. U ovom radu sintetizirani su izobutilni esteri masnih kiselina iz otpadnog jestivog ulja, uz kalijev hidroksid (KOH) kao katalizator te izopentilni esteri masnih kiselina također iz otpadnog jestivog ulja, ali uz kiseli katalizator tj. sumpornu kiselinu (H2SO4). Mješavinama biodizela, alkohola i dizela izmjerena su primjenska svojstva koristeći normirane metode te je provedena karakterizacija mješavina pomoću diferencijalne pretražne kalorimetrije (DSC) i goniometra. Svojstva koja su ispitana su kinematička viskoznost, gustoća, napetost površine, temperatura kristalizacije i entalpija kristalizacije. Viskoznost, gustoća i napetost površine smjesa povećavaju se s povećanjem udjela biodizela, a smanjuju se dodatkom alkohola. Kod mjerenja niskotemperaturnih svojstava DSC metodom dokazana je hipoteza o sniženju temperature početka i maksimuma kristalizacije upotrebljavajući za sintezu biodizela razgranate alkohole.

Abstract (english)

Due to the decrease in fossil fuel reserves and the simultaneous increase in energy demand caused by continuous technological development, the demand for an alternative from renewable sources has risen. From the beginnings of the invention of the internal combustion engine to the present day, fuel from non-renewable sources has been used most intensively to power vehicles. The combustion of such fuels releases harmful gasses, which consequently and partly contribute to global warming. To ensure the best possible future for the human population, numerous scientists are researching fuels from sustainable sources. Biodiesel has proven to be one of the better solutions to this problem. Most commercial biodiesel is synthesized from lower alcohols, methanol or ethanol. Recently, there has been increased interest in synthesizing biodiesel from higher alcohols due to better miscibility with mineral diesel, higher cetane number, and higher heating value. In this work, fatty acid isobutyl esters were synthesized from waste cooking oil using potassium hydroxide (KOH) as catalyst and fatty acid isopentyl esters were also synthesized from waste cooking oil but with an acid catalyst, i.e., sulfuric acid (H2SO4). The application properties of the biodiesel, alcohol and diesel mixtures were measured using standardized methods, and their characterization was performed using differential scanning calorimetry (DSC) and a goniometer. The properties tested are kinematic viscosity, density, surface tension, crystallization temperature and enthalpy of crystallization. The viscosity, density and surface tension of the mixtures increase with increasing biodiesel content, while they decrease with the addition of alcohol. When the low-temperature properties were measured by the DSC method, the hypothesis of lowering the crystallization onset and peak temperatures by branched alcohols in the synthesis of biodiesel was confirmed.

• Keywords: biodizel; transesterifikacija; otpadno ulje; izobutanol; izopentanol; primjenska svojstva
• Keywords (english): biodiesel; transesterification; waste oil; isobutanol; isopentanol; application properties
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:149:784716
• Study programme: Title: Chemical Engineering - Undergraduate study; Study programme type: university; Study level: undergraduate; Academic / professional title: sveučilišni/a prvostupnik/ prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) inženjer/inženjerka kemijskog inženjerstva (sveučilišni/a prvostupnik/ prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) inženjer/inženjerka kemijskog inženjerstva)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Embargoed access; Embargo expiration date: 2028-01-01
• Created on: 2023-09-15 11:27:43