Screening of supported bimetallic catalysts for hydroconversion of microalgae oil

Sivil havacılık sektörü, en hızlı büyüyen sektörlerden biri olup, CO2 emisyonlarının sürekli artmasına ve küresel ısınmaya neden olmaktadır. Hava taşımacılığı endüstrisi ve üyeleri, Uluslararası Hava Taşımacılığı Birliği'nin (IATA) 77. yıllık genel toplantısında 2050 yılına kadar net sıfır karbon emisyonu elde etme sözü verdi. Bu hedefe ulaşmak için yenilenemeyen yakıtlardan sürdürülebilir havacılık yakıtlarına (SAF) geçilmesi önem arz etmektedir. Net sıfır karbon hedefine ulaşma hedefi doğrultusunda sürdürülebilir bir yakıt elde etmek için mikroalgler, doğal kaynakları tehdit etmediği, ekilebilir arazi gerektirmediği ve diğer biyokütle kaynaklarına göre daha hızlı büyüdüğü ve yüksek miktarda yağ biriktirebildiği için değerli bir kaynak olabilir. Trigliserit içeren mikroalg yağı, önce oksijen içeriğini gidermek için hidrojenleme ile arıtma yapılır ve daha sonra uzun zincirli serbest yağ asidi molekülleri, sıvı yakıt elde etmek için katalizörler kullanılarak H2 atmosferi altında daha kısa zincirlere kırılmak üzere hidrokraking işlemine tabi tutulur. Bu çerçevede, sıcaklık, basınç ve diğer reaksiyon parametreleri dışında, kullanılan katalizör tipinin ürün seçiciliği üzerinde büyük önemi ve etkisi vardır. Soymetal katalizörlerin yanı sıra NiMo, CoMo vb. gibi sülfürlü bimetalik katalizörler hidroişlem için yaygın olarak kullanılan katalizörlerdir. Ancak, sülfürlü katalizörler ürünün kirlenmesine neden olabilir. Bu bağlamda, katalizörü sülfürleştirmeden bimetallerin atomik oranıyla oynamak, hidroişleme performansını arttırmak için alternatif bir yöntem olabilir. Bu çalışmada, mikroalg Nannochloropsis gaditana açık havuzlarda yetiştirilmiş, hasat edilmiş ve hücrelerde biriken lipid, hücrelerin parçalanması ile ve bir çözücü kullanılarak özütlenmiştir. Bu arada γ-Al2O3, Zeolit-Beta ve Zeolit-Y üzerinde farklı atom oranlarına sahip sülfürsüz bimetalik katalizörler, NiMo, CoMo, NiW ve CoW katalizörleri sentezlendi. X-ray kırınım (XRD), X-ray florasans spektroskopisi (XRF), taramalı elektron mikroskopu ve enerji dağılımı spektroskopisi (SEM-EDX), Brunauer-Emmet-Teller yüzey alanı ölçümleri, X-ray fotoelektron spektroskopisi ile detaylı bir şekilde karakterize edildiler. Nannochloropsis gaditana yağının hidrodönüşümü ilk olarak kesikli reaktörde bu bimetalik katalizörler kullanılarak farklı reaksiyon koşulları altında test edilmiştir. 2 saatlik hidroçevrim performanslarını hızlıca taramak amacıyla 220 °C 30 bar koşulu altında kesikli reaktörde katalizör testleri yapılmıştır. Toplanan sıvı ürünler, yağ asitlerinin sıvı yakıtlara dönüşüm performansını anlamak için gas kromatografisi ve kütle spektrometresi (GC-MS), yüksek sıcaklık simüle distilasyon (HT-Simdis), karbon-nitrojen-sülfür simüle distilasyon (CNS-Simdis) ile analiz edildi. Bunların arasında test edilen diğer katalizörlerin performansı değerlendirildiğinde en iyi dönüşüm performansını ve jet yakıtı aralığında seçiciliği veren katalizör 3.2CoMo/γ-Al2O3 olmuştur.