الابتكار التحفيزي للطاقة المتجددة: محفز كربونات الكالسيوم المترسب المدعوم بـ TiO2 لتخليق وقود الديزل الحيوي الصديق للبيئة

المؤلفون

  • فيفي سيسكا مركز أبحاث الكيمياء، الوكالة الوطنية للبحث والابتكار، بي جي حبيبي للعلوم والتقنية، سيربونج، جنوب تانجيرانج، بانتن، 15314، إندونيسيا.
  • سيوكري قسم الكيمياء، جامعة أندلاس، ليماو مانيس، بادانج، غرب سومطرة، إندونيسيا.
  • زيلفا قسم الكيمياء، جامعة أندلاس، ليماو مانيس، بادانج، غرب سومطرة، إندونيسيا.
  • نوفيسار جامارون قسم الكيمياء، جامعة أندلاس، ليماو مانيس، بادانج، غرب سومطرة، إندونيسيا.
  • ديني أكبر تانجونج قسم التكنولوجيا الزراعية، جامعة منطقة ميدان، ميدان، إندونيسيا. https://orcid.org/0000-0003-3556-4351
  • أحمد هزيز الله ريتونجا معهد كيسهاتان ميدسترا لوبوك باكام، ديلي سيردانغ-20512، إندونيسيا. https://orcid.org/0000-0002-8415-5549
  • ديكي أناس مركز أبحاث الكيمياء، الوكالة الوطنية للبحث والابتكار، بي جي حبيبي للعلوم والتقنية، سيربونج، جنوب تانجيرانج، بانتن، 15314، إندونيسيا.
  • خويرية خويرية مركز أبحاث الكيمياء، الوكالة الوطنية للبحث والابتكار، بي جي حبيبي للعلوم والتقنية، سيربونج، جنوب تانجيرانج، بانتن، 15314، إندونيسيا. https://orcid.org/0000-0003-1116-6367
  • بودجي لوكيتواتي هارياني قسم الكيمياء، جامعة سريويجايا، أوغان إلير 30662، إندونيسيا.

DOI:

https://doi.org/10.21123/bsj.2024.11692

الكلمات المفتاحية:

وقود الديزل الحيوي، محفز غير متجانس، كربونات الكالسيوم المترسبة/ثاني أكسيد التيتانيوم، إعادة الاسترة، زيت نباتي مستهلك.

الملخص

إن الوقود الحيوي المنتج من خلال تفاعلات الاسترة مع محفزات قاعدية متجانسة وغير متجانسة هو مصدر طاقة بديل واعد. تستخدم هذه الدراسة كربونات الكالسيوم المترسبة (PCC) المخصبة بثاني أكسيد التيتانيوم لإنتاج الوقود الحيوي من زيت نباتي مستعمل. تم التعرف على المحفز المصنّع بشكل شامل من خلال تحليلات XRD وXRF وSEM وBET وFT-IR ثم تم تطبيقه في تفاعل الاسترة. أظهرت النتائج أن PCC المخصب بثاني أكسيد التيتانيوم هو محفز فعال، ينتج الوقود الحيوي بكفاءة 95.09٪ في ظل الظروف المثلى: محفز 5٪ بالوزن، ونسبة الميثانول إلى الزيت 6: 1، ودرجة حرارة التفاعل 65 درجة مئوية، ووقت التفاعل 4 ساعات. أدى تحسين الخصائص الحفزية، وزيادة مساحة السطح، وتعزيز المواقع الأساسية إلى تحسين إنتاج الوقود الحيوي بشكل كبير.

المراجع

Haryono H, Safri I, Isy F. Synthesis and Characterization of Calcium Oxide Impregnated on Silica from Duck Egg Shells and Rice Husks as Heterogeneous Catalysts for Biodiesel Synthesis. Baghdad Sci J. 2023; 20: 1976-1984. https://doi.org/10.21123/bsj.2023.7895

Vishnulal KS, Venkatasailanathan R, Srinivas S. Biodiesel synthesis using spent FCC catalyst and CaO from a mixture of sunflower oil and oleic acid. Bioresour Technol Rep. 2024; 25: 1-10. https://doi.org/10.1016/j.biteb.2023.101714

Widayat, Hantoro S, Prambudi WS, Dimas S, Luqman B, Hadiyanto H, et al. Preparation CaO/MgO/Fe3O4 magnetite catalyst and catalytic test for biodiesel production. Result Eng. 2024; 22: 1-7. https://doi.org/10.1016/j.rineng.2024.102202

Shaige X, Junyu T, Yihua Z, Yanhui M, Chao C, Yongjie H, et al. Application of waste derived magnetic acid-base bifunctional CoFe/biochar/CaO as an efficient catalyst for biodiesel production from waste cooking oil. Chemosphere. 2024; 350: 1-10. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2023.141104

Rabiah A, Ruba N, Azeem I, Hifza R, Dilawar H, Rehana K. An insight into the catalytic properties and process optimization of Fe, Ni doped eggshell derived CaO for a green biodiesel synthesis from waste chicken fat. Catal Commun. 2024; 187: 1-8. https://doi.org/10.1016/j.catcom.2024.106848

Fekadu A, Zebene K, Sundramurthy VP, Belachew ZT, Venkatramanan V, Manivasagan R, et al. Biodiesel production from Argemone mexicana oil using chicken eggshell derived CaO catalyst. Fuel. 2023; 332: 1-15. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2022.126166

Natalia C, Donata KL. Utilization of Gaseous Carbon Dioxide and Industrial Ca-Rich Waste for Calcium Carbonate Precipitation: A Review. Energies. 2020; 13: 1-25. https://doi.org/10.3390/en13236239

Sri W, Rendy MI, Darjito D, Davina K, Shafira QA. Surface Modification of Precipitated Calcium Carbonate(PCC)-Derived From Indonesia’s Limestone using Sodium Tripolyphosphate and Sodium Stearic. Biointerface Res Appl Chem. 2024; 14: 1–12. https://doi.org/10.33263/BRIAC144.087

Niladri SS, Anweshan, Piyal M, Utpal B, Mihir KP. Synthesis of precipitated calcium carbonate from LD-slag using CO2. Mater Today Commun. 2023; 36: 1-19. https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2023.106588

De A, Boxi SS. Application of Cu impregnated TiO2 as a heterogeneous nanocatalyst for the production of biodiesel from palm oil. Fuel. 2020; 265: 1-6. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.117019

Mohamad M, Ngadi N. Effect of TiO2 Mixed CaO Catalyst in Palm Oil Transesterification. Appl Mech Mater. 2014; 695: 319–322. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amm.695.319

Sisca V, Tanjung DA, Jamarun N. Catalytic Activity Of Precipitated Calcium. Rasayan J Chem. 2021; 14: 1587–1593. http://doi.org/10.31788/ RJC.2021.1436167

Abdelmoniem HAG, Hosam HA, Amina AM, Mohamed SE. Enhanced low-temperature production of biodiesel from waste cooking oil: aluminum industrial waste as a precursor of efficient CaO/Al2O3 nano-catalyst. Fuel. 2023; 351: 1-18. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2023.128897

Pandiangan KD, Satria H, Sembiring Z, Simanjuntak W, Alista DI, Bramanthio N, et al. High-Performance CaO/SiO2 Composite Prepared From Limestone And Pumice Silica As Catalyst For Rubber Seed Oil Transesterification. Rasayan J Chem. 2024; 17: 14–20. http://doi.org/10.31788/RJC.2024.1718684

Siregar AGA, Manurung R, Taslim T. Synthesis and characterization of sodium silicate produced from corncobs as a heterogeneous catalyst in biodiesel production. Indones J Chem. 2021; 21: 88–96. https://doi.org/10.22146/ijc.53057

Farooq M, Ramli A, Naeem A, Mahmood T, Ahmad S, Humayun M, et al. Biodiesel production from date seed oil (Phoenix dactylifera L.) via egg shell derived heterogeneous catalyst. Chem Eng Res Des. 2018; 132: 644–651. https://doi.org/10.1016/j.cherd.2018.02.002

Konwar LJ, Boro J, Deka D. Activated Carbon Supported CaO from Waste Shells as a Catalyst for Biodiesel Production Energy Sources Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects. 2018; 40: 601–607. https://doi.org/10.1080/15567036.2012.733483

Aghilinategh M, Barati M, Hamadanian M. Supercritical methanol for one put biodiesel production from chlorella vulgaris microalgae in the presence of CaO/TiO2 nano-photocatalyst and subcritical water. Biomass Bioenerg. 2019; 123: 34–40. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2019.02.011

Putra MD, Ristianingsih Y, Jelita R, Irawan C, Nata IF. Potential waste from palm empty fruit bunches and eggshells as a heterogeneous catalyst for biodiesel production. RSC Adv. 2017; 7: 55547–55554. https://doi.org/10.1039/c7ra11031f

Liu G, Yang J, Xu X. Synthesis of hydrotalcite-type mixed oxide catalysts from waste steel slag for transesterification of glycerol and dimethyl carbonate. Sci Rep. 2020; 10: 1–14. https://doi.org/10.1038/s41598-020-67357-z

Yatish K V, Lalithamba HS, Suresh R, Latha HKE. Ochrocarpus longifolius assisted green synthesis of CaTiO3 nanoparticle for biodiesel production and its kinetic study. Renew Energy. 2020; 147: 310–321. https://doi.org/10.1016/j.renene.2019.08.139

Lani NS, Ngadi N, Ibrahim MI. S New route for the synthesis of silica-supported calcium oxide catalyst in biodiesel production. Renew Energy. 2020; 156: 1266–1277. https://doi.org/10.1016/j.renene.2019.10.132

Mohamad M, Ngadi N, Wong S, Yahya NY, Inuwa IM, Lani NS. Synthesis and characterization of CaO-TiO2 for transesterification of vegetable palm oil. Int J Eng Trans B Appl. 2018; 31: 1326–1333. https://doi.org/10.5829/ije.2018.31.08b.22

Rahman WU, Fatima A, Anwer AH, Athar M, Khan MZ, Khan NA, et al. Biodiesel synthesis from eucalyptus oil by utilizing waste egg shell derived calcium based metal oxide catalyst. Process Saf Environ Prot. 2019; 3: 13–19. https://doi.org/10.1016/j.psep.2018.12.015

Bishwajit C, Chhangte V, Avinash PI, Rahul B, Samuel LR. Widely used catalysts in biodiesel production:a review. RSC Adv. 2020; 10: 41625-41679. https://doi.org/10.1039/D0RA07931F

Wilasinee K, Jirapa M, Khemmanich K, Sasikarn N, Kewalee N, Sudarat I, et al. Preparation of CaO@CeO Solid Base Catalysts Used for Biodiesel Production. Catalysts. 2024; 14: 1-15. https://doi.org/10.3390/catal14040240

Favour OI, Charles OO, Innocent UO, Chinemerem JC, Chidimma MN, Adebola OO, et al. Biodiesel Synthesis from Waste VegetableOil Utilizing Eggshell Ash as an InnovativeHeterogeneous Catalyst. Arch Adv Eng Sci. 2023; 0: 1-18. https://doi.org/10.47852/bonviewAAES32021761

Salima KE, Mijan NA, Abdulkareem AG, Omar K, Yusop MR, Hadj M, et al. Optimization of the activity of Mo7-Zn3/CaO catalyst in the transesterification of waste cooking oil into sustainable biodiesel via response surface methodology. Energy Convers Manag. 2024; 303: 1-16. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2024.118185

Moradi G, Mohadesi M, Hojabri Z. Biodiesel production by CaO/SiO2 catalyst synthesized by the sol–gel process. React Kinet Mech Catal. 2014; 113: 169–186. https://doi.org/10.1007/s11144-014-0728-9

Bhatia SK, Gurav R, Choi TR, Kim HJ, Yang SY, Song HS, et al. Conversion of waste cooking oil into biodiesel using heterogenous catalyst derived from cork biochar. Bioresour Technol. 2020; 302: 1-6. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2020.122872

Madhuvilakku R, Piraman S. Biodiesel synthesis by TiO2-ZnO mixed oxide nanocatalyst catalyzed palm oil transesterification process. Bioresour Technol. 2013; 150: 55–59. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2013.09.087

Ibrahim MM, Amr ASA, Mahmoud OAE, Xuemin C, Abdelghaffar SD. Eco-friendly self-terminated process for preparation of CaO catalyst based on chitosan production wastes for biodiesel production. J Mater Res Technol. 2024; 30: 1217–1227. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2024.03.091

Victor SA. Modiied of CaO‑Nanoparticle Synthesized from Waste Oyster Shells with Tin Tailings as a Renewable Catalyst for Biodiesel Production from Waste Cooking Oil as a Feedstock. Chem Afr. 2023; 6: 1025–1035 https://doi.org/10.1007/s42250-022-00541-y

Salinas D, Araya P, Guerrero S. Study of potassium-supported TiO2 catalysts for the production of biodiesel. Appl Catal B Environ. 2012; 117–118: 260–267. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2012.01.016

Nabilah AZ, Shangeetha G, Tuan SH, Wen DO, Hazwan H. A review on the utilization of calcium oxide as a base catalyst in biodiesel production. J Environ Chem Eng. 2021; 9: 1-23. https://doi.org/10.1016/j.jece.2021.105741

Boonphayak P, Khansumled S, Yatongchai C. Synthesis of CaO-SiO2 catalyst from lime mud and kaolin residue for biodiesel production. Mater Lett. 2021; 283; 1-4. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2020.128759

Youness B, Said S, Hanane AO, Othmane A, Houda M, Mohamed Z, et al. Design and development of a highly efcient reusable zeolite impregnated ZnAl2O4 catalyst for biodiesel production. Environ Sci Pollut Res Int. 2023; 30: 86773–86789. https://doi.org/10.1007/s11356-023-28551-4

Vinícius MM, Gabriela FF, Leonardo VF. Sustainable catalysts for biodiesel production: The potential of CaO supported on sugarcane bagasse biochar. Renew Sustain Energy Rev. 2024; 189: 1-12. https://doi.org/10.1016/j.rser.2023.114042

Mmusi K. C, Odisitse S, Nareetsile F. Comparison of CaO‐NPs and Chicken Eggshell‐Derived CaO in the Production of Biodiesel from Schinziophyton rautanenii (Mongongo) Nut Oil. J Chem. 2021; 3: 1-15. https://doi.org/10.1155/2021/6663722

Narita C, Nattawadee M, Kanokwan N, Worapon K, Doonyapong W, Weerinda M, et al. Metal loading on CaO/Al2O3 pellet catalyst as a booster for transesterification in biodiesel production. Renew Energy. 2023; 218: 1-12. https://doi.org/10.1016/j.renene.2023.119336

Mingyue H, Jianglong P, Eika WQ, Hui W. Biodiesel Production Using MgO–CaO Catalysts via Transesterifcation of Soybean Oil: Efect of MgO Addition and Insights of Catalyst Deactivation. Bioenergy Res. 2023; 16: 2398–2410. https://doi.org/10.1007/s12155-023-10580-z

42 Oguzhan İ. Study on Kinetics and Reaction Parameters of Biodiesel Production from Sunflower Oil and Methanol Using Zinc Oxide Supported Calcium Oxide. Period Polytech Chem Eng. 2022; 66: 261–268. https://doi.org/10.3311/PPch.19198

43 Ngomade SBL, Fotsop CG, Nguena KLT, Tchummegne IK, Ngueteu MLT, Tamo AK, et al. Catalytic performances of CeO2-SBA-15 as nanostructured material for biodiesel production from Podocarpus falcatus oil. Chem Eng Res Des. 2023; 194: 789–800. https://doi.org/10.1016/j.cherd.2023.05.010

Kedir W. M, Wondimu K. T, Weldegrum G. S. Optimization and characterization of biodiesel from waste cooking oil using modified CaO catalyst derived from snail shell. Heliyon. 2023; 9: 1-13. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e16475

التنزيلات

إصدار

القسم

article

كيفية الاقتباس

1.
الابتكار التحفيزي للطاقة المتجددة: محفز كربونات الكالسيوم المترسب المدعوم بـ TiO2 لتخليق وقود الديزل الحيوي الصديق للبيئة. Baghdad Sci.J [انترنت]. [وثق 21 نوفمبر، 2024];22(5). موجود في: https://bsj.uobaghdad.edu.iq/index.php/BSJ/article/view/11692