Biodieselin valmistusprosessin optimointi ja tuotteen karakterisointi FTIR-analyysillä
Salmijärvi, Antti (2015)
Oulun ammattikorkeakoulu
2015
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201505086891
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201505086891
Tiivistelmä
Opinnäytetyö tehtiin Oulun seudun ammattiopiston Kaukovainion yksikölle. Työn tavoitteina oli optimoida oikeat ajoparametrit ja panossuhteet osastolle hankittuun biodieselprosessoriin ja analysoida saatuja lopputuotteita infrapunaspektrometriaa hyödyntäen. Optimoinnilla ja tuotteen analysoinnilla pyritään parantamaan prosessia, jotta lopputuote täyttäisi sille asetetut laadukkaalta bio-polttoaineelta vaaditut kriteerit.
Työstä toteutettiin sekä laboratoriokoeajoja että prosessikoeajoja kevään 2015 aikana. Laboratoriokokeilla kohdennettiin kriittisimmät prosessiin vaikuttavat ajoparametrit ja niitä sovellettiin edelleen prosessorikoeajoissa.
Kriittisimmäksi tekijäksi muodostui panossuhteiden määritys. Aikaisemmin laitteistolla ajettaessa katalyyttipanostus määritettiin titraamalla. Lopputuotteissa oli huomattavia eroja ja hyvälaatuista biodieseliä saatiin verrattain vähän. Katalyyt-tipanostuksen määrää tutkittiin pientuottajien keskuudessa yleisellä metanolitestillä, jolla selvitettiin reagoimattoman triglyseridin osuus valmiissa biodieselissä.
FTIR-analysoinnissa luotiin näytesarja eri esteripitosuuksisia biodieseleitä. Analysoinnissa seurattiin kullekin näytteelle ominaisessa IR-spektrissä tapahtuvaa karakteristista muutosta. Eri näytteiden spektreissä olevien eroavaisuuksien perusteella luotiin kalibrointikuvaajat, joilla pystytään määrittämään tulevaisuu-dessa saatavien lopputuotteiden esteripitoisuutta metanolitestin ohella.
Työn tuloksena saatiin optimoitua oikeat ajoparametrit prosessorille uppopaistorasvoja sekä rypsiöljyä käytettäessä. Rypsiöljyä käytettäessä tulisi kuitenkin huomioida esikäsittelytoimenpiteet, jotta vältettäisiin vesipitoisuudesta aiheutu-vat sivureaktiot. Lopputuotteen laadun tutkimisesta luotiin työohje FTIR-analysointiin. Työohjeeseen sisällytettiin ohjeet sekä laitteiston oikeaoppisesta käytöstä että biodieselin analysoinnista.
Työstä toteutettiin sekä laboratoriokoeajoja että prosessikoeajoja kevään 2015 aikana. Laboratoriokokeilla kohdennettiin kriittisimmät prosessiin vaikuttavat ajoparametrit ja niitä sovellettiin edelleen prosessorikoeajoissa.
Kriittisimmäksi tekijäksi muodostui panossuhteiden määritys. Aikaisemmin laitteistolla ajettaessa katalyyttipanostus määritettiin titraamalla. Lopputuotteissa oli huomattavia eroja ja hyvälaatuista biodieseliä saatiin verrattain vähän. Katalyyt-tipanostuksen määrää tutkittiin pientuottajien keskuudessa yleisellä metanolitestillä, jolla selvitettiin reagoimattoman triglyseridin osuus valmiissa biodieselissä.
FTIR-analysoinnissa luotiin näytesarja eri esteripitosuuksisia biodieseleitä. Analysoinnissa seurattiin kullekin näytteelle ominaisessa IR-spektrissä tapahtuvaa karakteristista muutosta. Eri näytteiden spektreissä olevien eroavaisuuksien perusteella luotiin kalibrointikuvaajat, joilla pystytään määrittämään tulevaisuu-dessa saatavien lopputuotteiden esteripitoisuutta metanolitestin ohella.
Työn tuloksena saatiin optimoitua oikeat ajoparametrit prosessorille uppopaistorasvoja sekä rypsiöljyä käytettäessä. Rypsiöljyä käytettäessä tulisi kuitenkin huomioida esikäsittelytoimenpiteet, jotta vältettäisiin vesipitoisuudesta aiheutu-vat sivureaktiot. Lopputuotteen laadun tutkimisesta luotiin työohje FTIR-analysointiin. Työohjeeseen sisällytettiin ohjeet sekä laitteiston oikeaoppisesta käytöstä että biodieselin analysoinnista.