تولید سوخت بیودیزل با استفاده از سامانه ی فراصوت

منابع محدود ذخایر نفتی و مشکلات زیست محیطی ناشی از استفاده سوخت های فسیلی منجر به تمایل بیش از پیش برای استفاده از سوخت های جایگزین شده است. بیودیزل امروزه به عنوان یکی از سوخت های پاک جایگزین گازوئیل، موضوع پژوهش های بسیاری را در ایران و جهان به خود اختصاص داده است. به طور کلی روش های تولید بیودیزل به دو دسته مرسوم و پیشرفته طبقه بندی می شوند. در پژوهش حاضر هدف تولید بیودیزل از روغن پسماند با استفاده از امواج فراصوت به عنوان یکی از روش های جدید می باشد. استفاده از امواج فراصوت به دلیل ایجاد پدیده کاویتاسیون و جریان امواج صوتی می تواند با افزایش انتقال جرم بین دو فاز روغن و متوکسید، جایگزین همزنی و حرارت در روش مرسوم شود. سامانه ی فراصوت با توان نامی 400وات و فرکانس 24 کیلوهرتز برای انجام واکنش ترانس استریفیکاسیون بازی در این پژوهش مورد استفاده قرار گرفت. همچنین از یک پروب میله ای تیتانیومی به قطر 14 میلی متر و رآکتور شیشه ای دو جداره به قطر 63 میلی متر و ارتفاع 110 میلی متر برای انجام آزمایشات استفاده شد. با توجه به نتایج آزمایش های اولیه، نسبت مولی الکل به روغن 6 به 1، درصد وزنی کاتالیزور1%، ارتفاع پروب از کف ظرف 105 میلی متر و دمای واکنش 45 درجه سلسیوس ثابت در نظر گرفته شد. سه متغیر دامنه ارتعاشی در 4 سطح (25%،50%،75%و100%)، پالس ارتعاشی در 4 سطح (25%،50%،75%و100%) و زمان انجام واکنش در 4 سطح (7،5،3و9 دقیقه) به عنوان متغیرهای مستقل در نظر گرفته شدند. درصد تبدیل بیودیزل و میزان انرژی مصرفی به عنوان متغیرهای وابسته با انجام 3 تکرار برای هر تیمار آزمایشی استخراج شدند. نتایج آماری تجزیه واریانس(anova) حاصل از تحلیل داده ها با نرم افزار minitab 16 نشان دهنده ی معنی داری اثر هر سه متغیر مستقل و اثرهای متقابل آن ها در سطح احتمال 1% بر روی هر دو متغیر وابسته می باشد. تحلیل داده های آزمایشی نشان داد که بیشینه درصد تبدیل در زمان 7 دقیقه، پالس ارتعاشی 100% و دامنه ارتعاشی 100% برابر 73/95% بوده که در این حالت مصرف انرژی 14/58 کیلو ژول می باشد. همچنین کمترین انرژی مصرفی در دامنه ارتعاشی 25%، پالس ارتعاشی 25%، و زمان 3 دقیقه برابر 89/2 کیلوژول بوده است که درصد تبدیل در این حالت 13/78 درصد می باشد. بهینه سازی واکنش تولید بیودیزل با توجه به درصد تبدیل و میزان انرژی مصرفی توسط روش منحنی پاسخ (نرم افزار design expert) نشان داد که دامنه ارتعاشی 100%، پالس ارتعاشی 40% و زمان 6 دقیقه بهترین نتیجه را برای بیشینه شدن درصد تبدیل و کمینه شدن میزان انرژی مصرفی به دست می دهد. در این حالت درصد تبدیل 5/90% و میزان انرژی مصرفی 3/16 کیلوژول می باشد.