Использование липазы для получения биодизеля

Биодизель получают из масел, содержащих триглицериды, путем переэтерификации метанолом:

CH2OC=OR1
|
CHOC=OR2 + 3 CH3OH → (CH2OH)₂CH-OH + CH3COO-R1 + CH3COO-R2 + CH3OC=O-R3
|
CH2COOR3

Триглицериды + метанол → глицерол + эфиры,

где R1, R2, R3: алкильные группы.

В результате применения метанола образуется метиловый эфир жирной кислоты, в результате использования этанола - этиловый эфир.

Стадии получения биодизеля:

1) отжим масла из целых семян и отделение жмыха для использования в качестве органического удобрения

2) нейтрализация щелочью, содержащейся в масле избыточной свободной жирной кислоты, и отделение мыльного остатка

3) добавление антиоксиданта и продувка масла сухим воздухом для уменьшения содержания воды

4) обработка масла соответствующим количеством метанольного раствора КОН, высушенного над безводным сульфатом натрия

5) отделение глицеринового слоя, образовавшегося в ходе реакции

6) обработка слоя метилового эфира жирной кислоты глицерином в два приема для дальнейшего уменьшения содержания метанола, катализатора и других примесей в слое метилового эфира жирной кислоты

7) отделение глицерина

8) промывка слоя метилового эфира жирной кислоты водой в два приема для минимизации содержания примесей

9) отделение промывных вод

10) добавление дополнительного количества антиоксиданта к метиловому эфиру жирной кислоты и продувка сухим воздухом для минимизации содержания воды

11) объединение глицериновых слоев и обработку с помощью SO_x или топочного газа для превращения отработанного катализатора КОН в K₂SO₄ или K₂CO₃ соответственно

12) установление pH до примерно 7 и отгонка метанола из глицеринового слоя

13) горячее центрифугирование оставшейся массы для отделения соли калия от глицерина

14) промывка соли для удаления примесей

15) отделение необходимого количества сырого глицерина для промывки слоя метилового эфира жирной кислоты в следующей порции и также для других применений, где непосредственно используется сырой глицерин

16) отгонку оставшегося сырого глицерина с низким содержанием воды для получения очищенного глицерина.

Данный способ позволяет получать биодизель, удовлетворяющий международным стандартам и с высоким выходом.

В качестве катализаторов промышленного производства биодизеля применяют предварительно обработанную иммобилизованную липазу Candida antarctica Lipase. Предварительно обработанную иммобилизованную липазу готовят вымачиванием иммобилизованной липазы в спирте, содержащем не менее трех атомов углерода, и для предварительной обработки липазы требуется до 48 часов. Такие способы являются слишком медленными для промышленного применения.

Существуют три основные трудности в использовании липазы для получения биодизеля. Первая трудность состоит в том, что липаза значительно дороже щелочи. Во-вторых, способ с липазой требует до 48 часов для завершения реакции, что значительно дольше, чем при основном катализе. Третья трудность заключается в том, что активность липазы сравнительно низка и требуется ее предварительная обработка спиртом, содержащим не менее трех атомов углерода. Другая проблема ферментативного катализа состоит в том, что переэтерификация метанолом, который является предпочтительным спиртом для получения биодизеля, протекает чрезвычайно медленно и в большинстве случаев только с низкой конверсией, если вообще идет.

Дата добавления: 2015-07-12