바이오디젤 제조 공정 실험 고찰

목차

1.이론적 고찰
2.방법적 고찰

본문내용

이번 실험에서는 식물성 및 동물성 기름을 통한 바이오디젤 제조를 목표로 실험을 진행하였고, 실험실 여건상 식물성 기름만을 사용하였다. 바이오디젤의 수율에 영향을 미치는 인자로는 반응온도 및 시간, 교반속도, 에탄올의 양, 그리고 촉매 등 다양한 인자들이 존재한다. 그 중에서 우리는 카놀라유와 에탄올의 몰 비와 촉매로 사용한 KOH의 양을 변수로 실험을 진행하고 비교분석하였다. 식물성 기름은 바이오디젤의 원료인 올레인산과 리놀레산의 함유가 많은 카놀라유로 통일하였고 반응온도는 50℃, 반응시간은 30분, 그리고 교반속도는 300RPM으로 고정하여 실험을 진행하였다. 반응온도를 50℃로 맞춰준 이유로는 에탄올이 기화되지 않는 범위에서 반응을 촉진시키기 위함이다. 촉매의 경우 염기 촉매와 산 촉매로 분류되는데 산 촉매는 기름에 대한 반응 효율이 낮아 바이오디젤 생산 공정에 사용되지 않기 때문에 바이오디젤 생산 공정에 주로 사용되는 친수성 염기 촉매인 KOH를 사용하였다. 이번 실험에 변수로 사용하지 않고 일정한 값으로 고정한 수율에 영향을 미치는 인자에 대해 예상되는 결과를 생각해보면 각각 다음과 같다. 반응온도 관점 - 전이 에스테르화 반응은 온도가 증가할수록 반응이 촉진되므로 기화되지 않는 선까지 온도를 증가시키면 수율도 증가할 것으로 생각된다. 반응시간 관점 - 반응시간이 길어질수록 수율은 증가할 것으로 예상된다. 하지만 반응이 전부 끝나는 지점까지 시간이 지나면 바이오디젤의 수율은 일정한 값에 수렴할 것으로 생각된다. 교반속도 관점 - 교반속도 또한 증가할수록 수율이 증가됨을 예상할 수 있지만 일정 RPM을 넘으면 큰 차이를 보이지 않을 것으로 생각된다. 아래 두 그림은 폐식용유와 메탄올을 이용하여 최적화된 반응온도와 시간, 교반속도를 찾은 그래프이다. 이를 통해 반응온도, 시간, 그리고 교반속도가 증가할수록 바이오디젤의 수율 또한 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 하지만 일정 값을 초과하면 그 차이가 미미하여 큰 변화를 볼 수 없으므로 바이오디젤 생성 공정의 효율을 극대화하기 위해서는 최적의 조건을 찾는 것이 중요할 것이다.

참고 자료

M. Mohamad, N. Ngadi, S.L.Wong, M. jusoh, N.Y Yahya, Prediction of biodiesel yield during transesterification process usinh response surface methodolohy, Fuel, 190, 104-112 (2015)
Boro J, Konwer LJ, Thakur AJ, Deka D. Ba doped CaO derived from waste shells of Tstriatula (TS-CaO) as heterogeneous catalyst for biodiesel production. Fuel 2014;129:182-7
Brunschwig C, Moussavou W, Blin J. Use of bioethanol for biodiesel production. Prog Energy Combust Sci 2012;38:283-301