Biodiesel production enhanced by ultrasound-assisted esterification and transesterification of inedible olive oil

• Golmakani, M.-T. ^[1] ; Dehghan, L. ^[1] ; Rahimizad, N. ^[1]
  1. [1] Shiraz University

     Shiraz University

     Irán

     
• Localización: Grasas y aceites, ISSN-e 1988-4214, ISSN 0017-3495, Vol. 73, Nº. 1, 2022
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Producción de biodiésel mejorada por esterificación y transesterificación asistida por ultrasonidos de aceite de oliva no comestible
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• Resumen
  • español

    En la primera fase de este estudio, el aceite de oliva no comestible tenía diferentes concentraciones iniciales de ácidos grasos libres (2,5, 5,0 y 10,0%) y se procesó mediante esterificación catalizada por ácido. Se utilizaron varios métodos de calentamiento para este propósito. La esterificación asistida por ultrasonido y los métodos tradicionales de esterificación asistida por agitador magnético fueron similares entre sí en términos de sus efectos sobre la reducción de ácidos grasos libres. Sin embargo, el tiempo de reacción usando ultrasonidos fue significativamente más corto que el de agitador magnético tradicional. En la segunda fase de este estudio, la producción de biodiesel, a partir de aceite de oliva no comestible, se llevó a cabo mediante transesterificación asistida por ultrasonidos. Las variables independientes fueron, nivel de potencia de ultrasonido (30, 90 y 150 W), relación molar metanol/aceite (3, 9 y 15), concentración de catalizador (0,5, 1,0 y 1,5%), tiempo de ultrasonido (15, 30 y 45 min) y temperatura de reacción (45, 55 y 65 °C) que afectaron al rendimiento y a las constantes fisicoquímicas del biodiesel producido. El biodiésel más puro (98,95%) y el mayor rendimiento (92,69%) se observaron cuando se utilizó un nivel de potencia de ultrasonido de 90 W, una relación molar de metanol / aceite de 9, una concentración de catalizador del 1,0%, un tiempo de ultrasonido de 30 min, y una temperatura de reacción de 55 °C. La optimización de las condiciones de reacción de la operación de ultrasonido puede aumentar efectivamente el rendimiento de biodiésel (92,69%), al tiempo que reduce la cantidad de consumo de energía (4,775 kWh/kg) y acorta el tiempo de reacción (30 min), en comparación con el agitador magnético tradicional (77,28 %, 2,17 kWh/kg y 120 min, respectivamente). Por lo tanto, la transesterificación asistida por ultrasonido puede servir como una alternativa eficaz debido a su operación rápida y económica en la producción de biodiesel a partir de aceite de oliva no comestible.

  • English

    In the first phase of this study, inedible olive oil with different initial free fatty acid concentrations (2.5, 5.0, and 10.0%) was processed through acid-catalyzed esterification. Various heating methods were used for this purpose. The ultrasound-assisted esterification and traditional magnetic stirrer-assisted esterification methods were similar to each other in terms of their effects on free fatty acid reduction. However, the ultrasound reaction time was significantly shorter than that of the traditional magnetic stirrer. In the second phase of this study, biodiesel production was carried out through the ultrasound-assisted transesterification of inedible olive oil. Independent variables were, namely, ultrasound power level (30, 90, and 150 W), methanol/oil mole ratio (3, 9, and 15), catalyst concentration (0.5, 1.0, and 1.5%), ultrasound time (15, 30, and 45 min), and reaction temperature (45, 55, and 65 °C), which affected the yield indices and physicochemical constants of the produced biodiesel. The purest biodiesel (98.95%) and the highest amount of yield (92.69%) were observed when using an ultrasound power level of 90 W, a methanol/oil mole ratio of 9, a catalyst concentration of 1.0%, an ultrasound time of 30 min, and a reaction temperature of 55 °C. Optimizing the reaction conditions of the ultrasound operation can effectively increase the biodiesel yield (92.69%), while reducing the energy consumption (4.775 kWh/kg) and shortening the reaction time (30 min), compared to the traditional magnetic stirrer (77.28%, 2.17 kWh/kg, and 120 min, respectively). Therefore, ultrasound-assisted transesterification can serve as an effective alternative because of its fast and economic operation for making biodiesel out of inedible olive oil.