İndir - Adnan Menderes Üniversitesi

Adnan Menderes Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi 2013; 10(1) : 1 - 5
Journal of Adnan Menderes University Agricultural Faculty 2013; 10(1) : 1 - 5
Araþtýrma / Research
AYÇÝÇEK YAÐI BÝYODÝZELÝNÝN ESTER DÖNÜÞÜM ORANI ÜZERÝNE ETKÝLÝ OLAN
PARAMETRELERÝN OPTÝMÝZASYONU
Hülya KARABAÞ1
ÖZET
Bu çalýþmada, soðuk presyon tekniðiyle üretilen ham ayçiçek yaðýndan elde edilen biyodizel kullanýlmýþtýr.
Laboratuar þartlarýnda transesterifikasyon yöntemi kullanýlarak ayçiçek yaðý biyodizelinin ester dönüþüm oraný
üzerine etkili olan parametreler istatistiki olarak incelenmiþtir. Ayçiçek yaðý metil esteri (AYME) üretiminde
katalizör miktarý ile sýcaklýk ve yað/alkol molar oraný parametrelerinin etkilerini ortaya koymak amacýyla
deneyler 30 °C, 40 °C ve 50 °C reaksiyon sýcaklýklarýnda; 1/3, 1/6, 1/8 ve 1/10 yað/alkol molar oranlarýnda, yað
kütlelerinin % 0.5, % 1 ve % 1.5'u oranlarýnda KOH katalizör kullanýlarak gerçekleþtirilmiþtir. Ýstatistiksel analiz
sonucunda elde edilen AYME miktarýný maksimum yapan deneysel þartlar % 1 katalizör miktarý, 30 °C sýcaklýk
ve 1/10 molar orandýr. Bu þartlarda maksimum ester dönüþüm oraný % 98 olmuþtur. Optimal þartlarda üretilen
metil esterin yakýt analiz sonuçlarý EN 14214 biyodizel standartlarýyla kýyaslanmýþ ve ayçiçeði yaðý metil esteri
biyodizel standartlarýna uygun bulunmuþtur.
Anahtar Kelimeler: Ayçiçek yaðý, transesterifikasyon, metil ester, ANOVA
The Effective Parameter Optimization on the Conversion Rate of the Sunflower Oil Biodiesel
ABSTRACT
In this study biodiesel, which is produced of raw sunflower oil by using cold pression technique, is used. Under
lab conditions transesterification method is used to statistical analysis the parametres of the sunflower oil
biodiesel upon the effective rates of the conversion rate. In order to put forth the effects of the catalyst
concentration, reaction temperature, oil/alcohol molar ratio parametres of the sunflower oil methyl ester (SOME)
production the experiments are carried out in 30 °C, 40 °C and 50 °C reaction temperature, the alcohol/oil molar
ratios are 1/3, 1/6, 1/8 and 1/10 and the oil mass rates are stated as 0.5 %, 1 % and 1.5 % using KOH catalyst. At the
end of the statistical analysis the derived SOME amount which makes the experimental conditions in a maximum
level is stated as 1 % catalyst concentration, 30 °C reaction temperature and the molar rate is given as 1/10. Under
these optimal conditions the maximum methyl ester conversion rate is 98 %. The results of the fuel analysis which
are produced in optimal conditions are compared to EN 14214 biodiesel standards and according to the stated
results sunflower oil methyl ester is suitable for biodiesel standards.
Key Words: Sunflower oil, transesterification, methyl ester, ANOVA
GÝRÝÞ
Ülkemizde halen yemeklik yað olarak tüketilen
bitkisel yaðlar ekiliþ ve üretim alaný açýsýndan enerji
üretimine yanýt verecek miktarda deðildir. Bitkisel
yaðlarýn motor yakýtý olarak ülkemizde
kullanýlmasýnýn yaygýnlaþmasýnýn ardýndan yað
bitkileri üretimin arttýrýlma olanaðý vardýr. Tarým ve
Köyiþleri Bakanlýðý'nca yaðlý tohumlara teþvik edici
prim sisteminin uygulanmasý, yaðlý tohumlara uygun
fiyat paritesinin belirlenmesi, GAP alaný içerisinde
yaðlý tohumlarýn yer almasý yaðlýk tohum ve bitkisel
yað ihtiyacýmýzýn tamamýnýn ulusal kaynaklarýmýz
tarafýndan elde edilmesini saðlayabilecektir.
Bitkisel yaðlarýn enerji içerikleri, petrol kökenli
dizel yakýtlarý ile hemen hemen ayný düzeydedir.
Ancak dizel yakýtýna göre 10-20 kat daha fazla yüksek
viskoziteye sahip olmalarý sebebiyle; enjektörlerde
týkanma, yaðlama yaðý problemleri ve motor ömrünün
kýsalmasý ana sorunlarý ile belirtilebilecek pek çok
olumsuzluklara neden olmaktadýr (Srývastava ve
Prasad, 2000; Meher ve ark., 2006). Bitkisel yaðlarýn
direkt püskürtmeli dizel motorlarýnda uzun süreli
kullanýmlarý uygun deðildir. Yalnýzca rafine yaðlarýn
ön yanma odalý dizel motorlarda bazý sýnýrlamalar ile
kullanýlmalarý mümkündür (Karaosmanoðlu ve
Aksoy, 1994; Ýlkýlýç, 2009; Vellguth, 1983). Bitkisel
yaðlarýn dizel yakýt alternatifi olarak
deðerlendirilebilmesi için, biyodizele dönüþtürülmesi
gerekmektedir.
Biyodizel üretiminde en önemli kriterlerin,
verim artýþý ve onun yanýnda maliyetlerin azaltýlmasý
olduðu düþünülürse, tarým sektöründe en pahalý
girdilerden birisi, bu amaca yönelik mekanizasyon
faaliyetleridir. Biyodizel maliyetinin % 84'ü
hammadde olan yaða aittir. Yaðý çýkarýlacak ürünün
fazlalýðý biyodizelin enerji içeriðini daha da
arttýrmaktadýr. Biyodizel üretimi amacýyla, bitkisel
ürün tarladan hasat edildikten sonra saplar tarlada
býrakýldýðýnda bile biyodizel üretiminin enerji
bilançosu pozitif vermektedir. Biyodizelin sahip
olduðu toplam enerji; gübreleme, ilaçlama, yað eldesi,
arýtma, kimyasal iþlem ve biyodizelin taþýnmasý dahil
harcanan enerjiden daha yüksektir. Amerika Enerji
Dairesi'nin yayýmladýðý “Kentiçi ulaþým amaçlý
kullanýmda Biyodizel ve Petrodizel'in döngüleri”
1
Sakarya Üniversitesi Arifiye Meslek Yüksekokulu Motorlu Taþýtlar ve Ulaþtýrma Teknolojileri Bölümü, 54580 Arifiye, SAKARYA
1
Ayçiçek Yaðý Biyodizelinin Ester Dönüþüm Oraný Üzerine Etkili Olan Parametrelerin Optimizasyonu
çalýþmasýnda: “Biyodizel, kendi üretim döngüsü
içinde, tarýmsal ürün yetiþtiriciliðinden yakýt üretimi
için gerekli birim fosil yakýt tüketimi karþýlýðýnda 3,2
birim enerji çýktýsý saðlar” bilgisi verilmektedir.
Petrodizelin üretim döngüsünde 1 birim fosil yakýt
tüketimiyle saðlanan yakýt enerjisi 0,843 birim
olmaktadýr” denmektedir. (Ýlhan, 2007)
Biyodizel üreticilerinin enerji tarýmý yapmasý
veya sözleþmeli tarým uygulamasý, yani hammadde
girdilerini bizzat saðlamalarý þarttýr. Çünkü enerji
tarýmýna baðlý olmayan biyodizel üretimi güçlü bir
temele oturmamýþ olur. Bitkisel yaðlarýn yakýt olarak
kullanýlabilmelerini saðlamak amacý ile iki yönde
çalýþmalara aðýrlýk verilmiþtir. Bu çalýþmalardan biri,
bitkisel yaðlarýn yakýt özelliklerinin iyileþtirilmesi,
diðeri ise motor aksamýnýn deðiþtirilmesidir (Çildir ve
Çanakçý, 2006; Patil ve Deng, 2009).
Biyodizel üretiminde kullanýlan en yaygýn
yöntem transesterifikasyon yöntemidir. Bu yöntemle
gliserin esaslý triesterlerin alkil esaslý monoesterlere
dönüþtürülmesi saðlanýr. Stokiyometrik (teorik) bir
transesterifikasyonda bir mol yað için üç mol mono
alkol kullanýlýr. Ürünler ise üç mol yað asidi mono
alkil esteri (biyodizel) ve yan ürün olan bir mol
gliserindir. Transesterifikasyon reaksiyonlarýnda alkol
olarak kolay reaksiyona girmesi ve ucuzluðu
sebebiyle metanol tercih edilir. Reaksiyonu
hýzlandýrmak için baz (NaOH, KOH), asit (H2SO4,
HCl) veya enzim (biyolojik) katalizör kullanýlabilir.
Asit ve enzim katalizörler, baz katalizörlere oranla çok
daha yavaþtýrlar (Schuchardta ve ark., 1998; Ma ve
Hanna, 1999; Lang ve ark., 2001; Saraf ve Thomas,
2007).
Ayçiçeði (Helianthus annuus L.), günümüzün en
önemli yað bitkilerinden birisidir. Ayçiçeði kara iklim
kuþaðýnda ve ýlýman iklimin yaðýþlý bölgelerinde
yetiþtirilen tek yýllýk bir bitkidir. Çok geniþ bir
adaptasyon alanýna sahiptir. Amerika, Avrupa, Asya,
Afrika ve Avustralya kýtalarýnda bulunan pek çok
ülkede tarýmý yapýlmaktadýr. Ülkemizde yýllara göre
deðiþmekle beraber yaklaþýk 550-600.000 hektar
arasýnda ayçiçeði ekilmektedir. Türkiye'deki ayçiçeði
ekiliþ alanlarýnýn % 73' ü Trakya-Marmara, % 13'ü Ýç
Anadolu, % 19'u Karadeniz, % 3'ü Ege ve % 1'i Doðu
ve Güneydoðu Anadolu bölgelerindedir (Süzer, 2012).
Ayçiçeði; içerdiði yüksek orandaki (% 22-50)
yað miktarý nedeniyle, bitkisel ham yað üretimi
bakýmýndan önemli bir yað bitkisidir. Ayçiçeði yaðý;
içerdiði çoklu doymamýþ yað asitleri oranýnýn yüksek
(% 69), doymuþ yað asitleri oranýnýn ise düþük (% 11)
olmasý nedeniyle, beslenme deðeri en yüksek olan
bitkisel yaðlardan birisidir (Moser, 2008). Ayçiçeði
yaðýnda bulunan yüksek orandaki linoleik yað asiti
kurumayý çabuklaþtýrýcý özelliðe sahiptir. Bu nedenle,
yaðlý boya yapýmýnda çok önemli bir yere sahiptir.
Ayrýca, kaðýt, plastik, sabun ve kozmetik ürünler
yapýmýnda hammadde olarak kullanýlmaktadýr. Hasat
sonrasý artta kalan saplarý ile tohum kabuklarý yakacak
olarak deðerlendirilmektedir. Saplarýn yakýlmasýndan
2
elde edilen külde yüksek oranda (% 36-40) potasyum
bulunmaktadýr. Bu küller tarlaya serpilmek suretiyle,
gübre olarak deðerlendirilmektedir (Sugözü ve ark.,
2009).
Bu çalýþma da amaç ülkemizde yaygýn olarak
yetiþtiriciliði yapýlan ayçiçeði tohumlarýndan soðuk
presyon yöntemi ile ham yað elde edilerek, bu yaðýn
transesterifikasyon yöntemi ile biyodizele
dönüþtürülmesi ve deneysel çalýþmalar yapýlarak
AYME üretiminde katalizör miktarý, sýcaklýk ve
yað/alkol molar oraný parametrelerinin metil ester
dönüþüm oraný üzerine olan etkilerinin istatistiki
olarak belirlenmesidir.
MATERYAL VE YÖNTEM
Materyal
Bu çalýþmada Trakya Yaðlý Tohumlar Tarým
Satýþ Kooperatifleri Birliðinden temin edilen hibrit
ayçiçeði (Helianthus annuus L.) tohumlarý
kullanýlmýþtýr. Ham yað eldesinde Tokul marka
EKOTOK 1 model tek kafalý soðuk pres makinasý
kullanýlmýþtýr. Labaratuar çalýþmalarýnda alkol olarak
metil alkol, katalizör olarak potasyum hidroksit
(KOH) kullanýlmýþtýr. Biyodizel üretiminde, BUCHI
marka dönel vakum evaporatör (Rotavapor R-210),
HEIDOLPH marka RZR 2021 model mekanik
karýþtýrýcý ve NUVE marka NF400 model santrifüj
cihazý kullanýldý.
Ayçiçek Yaðýnýn Elde Edilmesi
Ham ayçiçeði yaðý eldesinde soðuk pres yað
sýkma prensibiyle çalýþan tek kafalý soðuk pres
makinasý kullanýlmýþtýr. 200 kg/gün kapasiteli, 2.2 kW
güçlü olan makina dijital ýsý kontrol sistemine sahiptir.
Giriþ haznesinden boþaltýlan tohumlar preslendikten
sonra ham ayçiçeði yaðý sýkma kafasýnýn altýndaki
hazneye boþalýrken, tohumun yaðý alýnan proteince
zengin küsbe kýsmýda pelet halinde sýkýþtýrýlmýþ olarak
çýkýþ kanalýndan alýnmýþtýr.
Elde edilen ayçiçeði yaðý (AY) içinde aský
halinde kalan partiküllerin çöktürülmesi için santrifüj
cihazý 4200 d/d ve 3600 RFC de 40 dakika çalýþtýrýldý.
Soðuk presyon yöntemiyle üretilen ham ayçiçek yaðý
TÜBÝTAK Marmara Araþtýrma Merkezinde analiz
ettirilerek yað asidi kompozisyonlarý ve
fizikokimyasal özellikleri belirlenmiþtir. Ayçiçek
yaðýnýn toplam yað içeriði Gerhardt Soxtherm ST40
sistemiyle, yað asitleri kompozisyonu ise Shýmadzu
GC- 2010 serisi Supelco SP2380 model gaz
kromatogramý ile belirlenmiþtir.
Ayçiçek Yaðý Metil Esterinin Elde Edilmesi
Transesterifikasyon yöntemi ile ham ayçiçek
yaðýndan maksimum oranda metil esteri elde etmek
amacýyla optimum reaksiyon þartlarýný
belirleyebilmek için; 1/3, 1/6, 1/8 ve 1:10 yað/alkol
molar oranlarýnda; 30, 40 ve 50 °C reaksiyon
sýcaklýklarýnda, yað kütlelerinin % 0.5, % 1 ve % 1.5'u
Karabaþ
oranlarýnda KOH katalizörü kullanýlarak 60 dakika
reaksiyon süresinde deneysel çalýþmalar
gerçekleþtirilmiþtir.
Her bir deneysel çalýþmada hesaplanan molar
oranlar için tartýmý yapýlan miktardaki metanol de
farklý konsantrasyonlar da ki KOH katalizörü
çözdürülüp, karýþým dönel vakum evaporatörün cam
balonuna alýnarak ýsýtýlan 100 g ham yað üzerine
boþaltýlmýþtýr. Evaporatörün su banyosu gerekli
sýcaklýða getirilmiþ ve gerekli reaksiyon süresi
boyunca cihaz 600 d/d karýþtýrma hýzýnda
çalýþtýrýlmýþtýr. Reaksiyon süresi sonunda cam balon
içindeki metil ester ayýrma hunisine alýnarak 1 gün
süreyle dinlenmeye býrakýlmýþtýr. Süre sonunda faz
ayrýþmasý meydana gelmiþ ve ayýrma hunisinin alt
kýsmýnda gliserin üst kýsmýnda ise metil ester yer
almýþtýr. Gliserinden ayrýlan metil ester tekrar ayýrma
hunisine alýnarak ýlýk saf su ile dört kez yýkanmýþtýr.
Bu sayede metil ester içindeki sabun ve fazla
metanolün uzaklaþtýrýlmasý saðlanmýþtýr.
En son aþamada metil ester içinde aský halinde
kalan küçük partiküller santrifüj cihazýnda 4200 d/d da
40 dakika sürede çöktürülmüþtür. Deneysel çalýþmalar
sonunda elde edilen metil ester numuneleri cam
kaplara alýnarak serin þartlarda muhafaza edilmiþtir.
Deneysel çalýþmalar sonunda en yüksek oranda metil
esterin elde edildiði optimum þartlar 1/10 yað/alkol
molar oraný, % 0.5 katalizör miktarý, 30 oC reaksiyon
sýcaklýðý olarak belirlenmiþtir. Bu þartlarda üretilen
AYME'ne ait yakýt analizleri TÜBÝTAK Marmara
Araþtýrma Merkezinde yaptýrýlmýþtýr.
BULGULAR VE TARTIÞMA
AY'nýn Yað Asitleri Kompozisyonu ve
Fizikokimyasal Özellikleri
Bitkisel yaðlar çeþitli doymuþ ve doymamýþ yað
asitlerinin bileþiminden oluþurlar. Çizelge 1 de bu
çalýþmada kullanýlan AY nýn yað asitleri
kompozisyonu yer almaktadýr.
Çizelge 1. Ayçiçek yaðýna ait yað asitleri kompozisyonu
Yað asitleri
A.Y
(%)
Palmitik ( C16:0)
5.8
Stearik (C18:0)
4.5
Oleik (C18:1)
20.3
Linoleik (C18:2)
69.2
Linolenik (C18:3)
0.2
Yað asitleri analizi sonucunda doymamýþ yað
asitleri içerisinde en yüksek oraný % 69.2 ile linoleik
asit oluþturmuþ, bunu % 20.3 ile oleik asit izlemiþtir.
Doymuþ yað asitleri içerisinde ise en yüksek oraný %
5.8 ile palmitik asit almaktadýr. Yað asitliði
kompozisyonu sonuçlarý kullanýlarak AY'nýn
moleküler aðýrlýðý 874.20 g/mol olarak
hesaplanmýþtýr. Çizelge 2 de ayçiçeði yaðýnýn
fizikokimyasal özellikleri yer almaktadýr.
Çizelge 2. Ayçiçek yaðýnýn fizikokimyasal özellikleri
Özellikler
AY
2
o
Kinematik viskozite (mm /s)(40 C’de)
Yoðunluk, (g/ml) (15 oC’de)
Kýrýlma indisi (40o C)
Serbest yað asitliði (Oleik asit cinsinden %)
Asit deðeri, (mgKOH/g)
Peroksit sayýsý (mgO2/kg)
Sabunlaþma sayýsý (mgKOH/g)
Sabunlaþmayan madde miktarý (%)
Ýyot sayýsý (mg I2/100 g)
Tohumlarýn yað içeriði, (%)
Oda sýcaklýðýndaki fiziksel durum
33.2
824
1.4662
0.042
0.948
6.262
182.32
1.18
116.85
41±0.5
Sývý
Çizelge 3 te AYME ait yakýt analiz sonuçlarý EN
14214 biyodizel standartlarýyla karþýlaþtýrmalý olarak
verilmiþtir.
Parametrelerin AYME Miktarý Üzerine
Etkisi
AYME miktarý üzerinde katalizör miktarýnýn
etkili olduðu görülmüþtür. Parametrik çalýþma
Çizelge 3. Ayçiçek yaðý metil esterinin yakýt analiz sonuçlarý
Analizler
Ester içeriði
Kinematik viskozite (40oC)
Yoðunluk, (15 oC)
Monogliserid içeriði
Digliserid içeriði
Trigliserid içeriði
Serbest gliserol
Akma noktasý
Parlama noktasý
Setan sayýsý
Bakýr þerit korozyon (3saat, 50 oC)
Soðuk filtre týkanma noktasý
Ýyot sayýsý
Su içeriði
Metanol içeriði
Net yanma ýsýsý
Birim
Metod
AYME
EN 14214
%(m/m)
mm2/s
g/cm3
%(m/m)
%(m/m)
%(m/m)
%(m/m)
o
C
o
C
o
C
g iyot/100 g
mg/kg
%(m/m)
Mj/kg
EN 14103
EN ISO 3104
EN ISO 3675
EN14105
EN14105
EN14105
EN14105
ISO 3016
ASTM D93
EN ISO 5165
EN ISO 2160
EN 116
EN14111
ENISO12937
EN14110
ASTM D 240
96.6
4.78
0.88
0.69
0.18
0.17
0.014
-10
125
46.8
1a
-6
116.2
240
0.1
39.678
min 96.5
3.5 - 5.0
0.86 - 0.90
max 0.80
max 0.20
max 0.20
max 0.02
max 0
min 120
min 51
1a
+5 – (-15)
max 120
max 500
max 0.20
min 35
3
Ayçiçek Yaðý Biyodizelinin Ester Dönüþüm Oraný Üzerine Etkili Olan Parametrelerin Optimizasyonu
neticesinde en yüksek metil ester eldesi % 0.5 KOH
katalizör kullanýmý durumunda, 30 °C sýcaklýkta ve
1/10 molar oranda 98 g olarak gerçekleþmiþtir. Sonuç
olarak parametrik çalýþmada ele alýnan þartlarýn
tamamý dikkate alýndýðýnda sýcaklýk deðiþiminden
fazla etkilenmeyecek tarzda bir ester üretimi
arzulandýðýnda % 0.5 KOH katalizörü kullanmak
avantajlý görülmektedir.
Çalýþmada AYME eldesinde kullanýlan katalizör
miktarý, sýcaklýk ve yað/alkol molar oraný faktörlerinin
KOH katalizörü kullanýlarak elde edilen AYME
miktarý üzerine etkisi ANOVA varyans analizi ile
incelenmiþtir. Çizelge 4 te AYME miktarý üzerine
etkili faktörlerin ANOVA tablosu görülmektedir.
Çok yönlü varyans analizi tablosu
incelendiðinde AYME miktarý üzerine katalizör
miktarý, sýcaklýk ve yað/alkol molar oranýnýn
istatistiksel olarak önemli düzeyde etkili olduðu
görülmüþtür (P<0.05). ANOVA testi sonucu gruplar
arasýnda anlamlý fark bulunan gruplarda, farklýlýðýn
hangi gruplar arasýnda olduðunu belirlemek için
Tukey HSD çoklu karþýlaþtýrma testi yapýlmýþtýr.
Tukey testi sonuçlarý Þekil 1'de grafiksel olarak
gösterilmiþtir.
Katalizör miktarý faktörünün seviyeleri için
uygulanan Tukey çoklu karþýlaþtýrma testinde (% 95
güven aralýðýnda) iki farklý alt grup belirlenmiþtir.
Katalizör miktarý faktörünün sýrasýyla % 0.5, % 1 ve %
1.5 olmak üzere üç ayrý seviyesi bulunmaktadýr. Tukey
testi sonuçlarýna göre % 0.5 ve % 1 lik katalizör
miktarlarýnda elde edilen AYME miktarlarýnýn, % 1.5
luk katalizör miktarýndan istatistiksel olarak önemli
düzeyde daha yüksek olduðu; % 0.5 ve % 1 lik KOH
katalizör miktarlarý arasýnda istatistiksel olarak
önemli bir farkýn olmadýðý görülmektedir.
Sýcaklýk faktörünün seviyeleri için uygulanan
Tukey çoklu karþýlaþtýrma testinde iki farklý alt grup
belirlenmiþtir. Sýcaklýk faktörünün sýrasýyla 30, 40 ve
50 °C olmak üzere üç ayrý seviyesi bulunmaktadýr.
Tukey testi sonuçlarýna göre 30 °C ve 40 °C reaksiyon
sýcaklýklarýnda elde edilen AYME miktarlarýnýn, 50 °C
den istatistiksel olarak önemli düzeyde daha yüksek
olduðu; 30 °C ve 40 °C reaksiyon sýcaklýklarý arasýnda
istatistiksel olarak önemli bir farkýn olmadýðý
görülmektedir.
Yað/alkol molar oraný faktörünün seviyeleri için
uygulanan Tukey çoklu karþýlaþtýrma testinde üç farklý
alt grup belirlenmiþtir. Yað/alkol molar oraný
faktörünün sýrasýyla, 1/3, 1/6, 1/8 ve 1/10 olmak üzere
dört ayrý seviyesi bulunmaktadýr. Tukey testi
sonuçlarýna göre özellikle 1/3 ve 1/10 yað/alkol molar
oranlarý arasýndaki farklýlýk istatistiksel olarak çok
önemli düzeyde bulunmuþtur. Buna göre yað/alkol
molar oranýnýn 1/10 olmasý KOH katalizörü
kullanýlarak hazýrlanan AYME dönüþüm oranýný
önemli oranda artýrmaktadýr.
SONUÇ
Bitkisel yaðlarýn yakýt olarak kullanýmýnýn
mümkün hale getirilmesi bir tarým ülkesi olan ülkemiz
için büyük bir potansiyel oluþturmaktadýr. Üretim
potansiyeli yüksek ülkenin kendi yerel yað bitkilerinin
kullanýldýðý bir biyodizel üretiminin ülke ekonomisine
katkýsý da yüksek olacaktýr. Bu nedenle yapýlan
çalýþmada ülkemiz için önemli ve bol bulunan bir yað
hammaddesi olan ayçiçeðinden biyodizel üretilmiþ ve
ester dönüþüm oranýný maksimum yapan parametreler
ve bunlarýn seviyeleri istatistiki olarak belirlenmiþtir.
Yapýlan yakýt analizlerinde AYME'nin EN 14214
biyodizel standartlarýný saðladýðý belirlenmiþtir.
Ülkemizdeki bitkisel yaðlardan biyodizel
yakýtýnýn baþarýlý bir þekilde üretilebilmesi ve
kullanýlabilmesi için yakýt kalitesini arttýrýcý yönde
çalýþmalarýn gerçekleþtirilmesine ihtiyaç vardýr.
Çalýþmada bazik (KOH) katalizör kullanýlarak elde
Þekil 1. Faktörler ve seviyelerinin ortalama elde edilen AYME miktarý üzerine etkileri
Çizelge 4. KOH katalizörü ile elde edilen AYME miktarý üzerine etkili faktörlerin ANOVA tablosu
Faktörler
Serbestlik Derecesi
Kareler Toplamý
Kareler Ortalamasý
Katalizör miktarý
Sýcaklýk
Yað/alkol molar oraný
Hata
Toplam
4
2
2
3
25
32
320.02
298.06
310.00
135.44
1063.52
160.01
149.03
155
5.41
F
P
30.11
26.14
20.00
0.000
0.000
0.000
Karabaþ
edilen metil ester dönüþüm oraný üzerine etki eden
faktörlere ait istatistiksel analiz yapýlmýþtýr. Elde
edilen metil ester miktarý üzerine % 99 güven
aralýðýnda katalizör miktarý, sýcaklýk ve yað/alkol
molar oraný faktörlerinin etkili olduðu görülmüþtür.
Çalýþmamýzda yað/alkol molar oraný arttýkça elde
edilen ester miktarýnda da artýþ olmuþtur ve en yüksek
ester eldesine 1/10 molar oran, 30 °C reaksiyon
sýcaklýðý ve % 0.5 katalizör kullanýmýnda ulaþýlmýþtýr.
% 1'i aþan oranlarda katalizör kullanýmýnýn ayçiçek
yaðý metil esteri dönüþüm oranýný artýrmada etkisinin
olmadýðý istatistiki olarakta görülmüþtür. Sýcaklýk
artýþýyla birlikte elde edilen ester miktarýnda azalma
olmuþtur. Bu yüzden çalýþma esnasýnda reaksiyon
sýcaklýðýnýn düþük tutulmasý üretim maliyetlerini de
düþürecektir, çünkü sýcaklýk artýþý ayçiçeði yaðý metil
esteri üretiminde ester dönüþüm oranýný artýrmamýþtýr.
Biyodizel üretiminde yerli ve bol yað
hammaddelerinin kullanýlmasý ve biyodizel üretim
parametrelerinin farklý yað hammaddeleri için ayrý
ayrý parametrik çalýþmalar ile belirlenerek bu
sonuçlara göre parametrelerin optimal seviyelerini
kullanarak yapýlacak üretimde üretim maliyetleri
düþecektir ve kararlý bir üretim gerçekleþecektir.
1998.Transesterification of Vegetable Oils: a Review. J
Brazil Chem Soc, 9: 199–210.
Saraf, S., B. Thomas. 2007. Influence of feedstock and
process chemistry on biodiesel quality. Process Saf
Environ Prot, 85: 360–364.
Süzer, S., 2012. Ayçiçeði Yetiþtirme Teknikleri. Tarým
Gündem Dergisi, 7: 54-57.
Sugözü, Ý., F. Aksoy, Þ.A. Baydýr. 2009. “Bir Dizel
Motorunda Ayçiçeði Metil Esteri Kullanýmýnýn Motor
Performans ve Emisyonlarýna Etkisi”. Makine
Teknolojileri Dergisi, 6(2): 49-56.
Vellguth, G. 1983. Performance of Vegetable Oils and Their
Monoesters as Fuels for Diesel Engines. SAE
No:831358..
Sorumlu Yazar
Hülya KARABAÞ
[email protected]
Sakarya Üniversitesi Arifiye Meslek Yüksekokulu
Motorlu Taþýtlar ve Ulaþtýrma Teknolojileri Bölümü,
54580 Arifiye, SAKARYA
Geliþ Tarihi
Kabul Tarihi
: 09.01.2013
: 04.05.2013
KAYNAKLAR
Çildir, O., M. Çanakçý. 2006. Çeþitli Bitkisel Yaðlardan
Biyodizel Üretiminde Katalizör ve Alkol Miktarýnýn
Yakýt Özellikleri Üzerine Etkisinin Ýncelenmesi. Gazi
Üniv.Müh.Mim.Fak.Der, 21(2): 367-372.
Ilkýlýç, C. 2009. “Emission Characteristics of a Diesel
Engine Fueled by 25% Sunflower Oil Methyl Ester and
75% Diesel Fuel Blend”. Energy Sources, Part A, 31:
480–491.
Ýlhan, P., 2007. Çay tohumu yaðýnýn biyodizel üretiminde
deðerlendirilmesi. Ýstanbul Teknik Üniversitesi Fen
Bilimleri Enstitüsü Yüksek lisans tezi. 120 S, Ýstanbul.
Karaosmanoðlu, F., H.A. Aksoy, 1994. Kullanýlmýþ kýzartma
atýk yaðýnýn seyreltme yöntemi ile alternatif yakýt
olarak deðerlendirilmesi. Türkiye 6. Enerji Kongresi,
17-22 Ekim, SS. 461, Ýzmir.
Lang, X., A.K. Dalai, N.N. Bakhshi, M.J. Reaney, P.B.
Hertz. 2001. Preparation and Characterization of Biodiesels from Various Bio-oils. Bioresource
Technology, 80: 53-62.
Meher, L.C., V.S.S. Dharmagadda, S.N. Naik. 2006.
Optimization of alkali-catalyzed transesterification of
Pongamia pinnata oil for production of biodiesel.
Bioresour Technol, 97: 1392–1397.
Ma, F., M.A. Hanna. 1999. “Biodiesel Production: A
Review”, Bioresource Technology, 70: 1- 15.
Moser, B.R. 2008. “Influence of Blending Canola, Palm,
Soybean, and Sunflower Oil Methyl Esters on Fuel
Properties of Biodiesel”. Energy & Fuels, 22:
4301–4306.
Patil, P.D., S. Deng. 2009. Optimization of biodiesel
production from edible and nonedible vegetable oils.
Fuel, 88: 1302–1306.
Srývastava, A., R. Prasad. 2000. Triglycerides-based Diesel
Fuels. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 4:
1245-1256.
Schuchardta, U., R. Serchelia, R.M. Vargas.
5