Chlorella Vulgaris'den biyodizel üretim verimliliğinin arttırılması için transesterifikasyon koşullarının optimizasyonu

Chlorella vulgaris mikroalg türünden asit katalizörü (H2SO4) ve baz katalizörü (NaOH) kullanılarak in-situ transesterifikasyon yöntemiyle biyodizel üretimi optimize edilmiştir. Optimum koşullar Merkezi Kompozit Tasarıma (CCD) dayalı Yanıt Yüzey Metodolojisi (RSM) yöntemi uygulanarak in-situ transtesterifikasyon parametrelerinden olan alkol:biyokütle oranı (v/w), sıcaklık, katalizör konsantrasyonu (%) (katalizör:biyokütle) ve reaksiyon süresinin yağ asidi metil esteri (FAME) içeriğindeki C18:1 (%), C18:2+C18:3 (%) ve C16+C18 toplamına etkileri ve birbirleriyle etkileşimi incelenerek belirlenmiştir. Çalışmada biyodizel verimliliğinin arttırılması amacıyla, FAME kompozisyonundaki C18:1 (%) ve toplam C16+C18 içeriği artarken C18:2+C18:3 (%) içeriğinin azalması hedeflenmiştir. Optimum koşullar H2SO4 katalizörü için 5:1 (v/w biyokütle), ağırlıkça %85 katalizör konsantrasyonu (biyokütleye dayalı), 60°C reaksiyon sıcaklığı ve 72 dk reaksiyon süresi olarak tespit edilmiştir. Optimum koşullar için kuadratik yanıt yüzey modelinden elde edilen FAME içeriği; %49.71 C18:1, %1.40 C18:2+C18:3 ve 2.09556E+09 C16+C18 (total alan) olarak hesaplanmış olup, bu teorik sonuçlar %49.52±0.11 C18:1, %1.8±0.31 C18:2+C18:3 ve 2.08830E+09±1.70E+05 C16+C18 (total alan) deneysel sonuçlarıyla tutarlılık göstermiştir. Bu koşullarda elde edilen FAME verimi %67.28 olarak hesaplanmıştır. Optimum koşullar NaOH katalizörü için 39:1 (v/w biyokütle), %58 katalizör konsantrasyonu (biyokütleye dayalı), 36°C reaksiyon sıcaklığı ve 64 dk reaksiyon süresi olarak tespit edilmiştir. Optimum koşullar için kuadratik yanıt yüzey modelinden elde edilen FAME içeriği; %48.46 C18:1, %3.03 C18:2+C18:3 ve 1.75019E+09 C16+C18 (total alan) olarak hesaplanmış olup, bu teorik sonuçlar %47.98±0.09 C18:1, %3.54±0.50 C18:2+C18:3 ve 1.74773E+09±1.54E+05 C16+C18 (total alan) deneysel sonuçlarıyla tutarlılık göstermiştir. Bu koşullarda elde edilen FAME verimi %38.68 olarak hesaplanmıştır. H2SO4 katalizörü FAME kompozisyonu ve reaksiyon verimliliği bakımından NaOH katalizöründen daha iyi performans göstermiştir.Çalışmanın ikinci bölümünde, Chlorella vulgaris biyokütlesinin kaynağı hariç optimum in-situ transesterifikasyon koşulları aynı tutulmuş ve bu iki farklı biyokütle kaynağından üretilen FAME bileşimleri karşılaştırılmıştır. İlk kaynaktan elde edilen biyodizel ürünleri C18 yağ asitleri açısından yüksek içeriğe sahipken, ikinci kaynaktan elde edilen biyodizel ürünlerinin C16 yağ asitleri açısından yüksek içeriğe sahip olduğu tespit edilmiştir. Bu çalışma, optimize edilmiş in-situ transesterifikasyon yoluyla Chlorella vulgaris mikroalglerinden yüksek kaliteli FAME bileşiminin verimli bir şekilde üretilebileceğini göstermektedir.