Παραγωγή ανανεώσιμου diesel μέσω της καταλυτικής αποκαρβοξυλίωσης τριγλυκεριδικής βιομάζας

Production of green diesel through catalytic decarboxylation of triglyceride's biomass (Αγγλική)

  1. MSc thesis
  2. Αραπιάν, Τακβόρ
  3. Κατάλυση και Προστασία του Περιβάλλοντος (ΚΠΠ)
  4. 22 Σεπτεμβρίου 2019 [2019-09-22]
  5. Ελληνικά
  6. 175
  7. Κορδούλης, Χρήστος
  8. Γεντεκάκης, Ιωάννης | Μπουρίκας, Κυριάκος
  9. Ανανεώσιμο diesel | Renewable diesel | Αποκαρβοξυλίωση | Decarboxylation | Συνθήκες απουσίας H2 | Hydrogen deficiency conditions | Τριγλυκεριδική βιομάζα | Triglyceride's biomass
  10. 2
  11. 100
  12. Πίνακες, Σχήματα, Εικόνες
  13. Καταλυτικές Επιφάνειες (ΚΠΠ 51) / Χρήστος Α. Κορδούλης, Αλέξης Σ. Λυκουργιώτης
    • Χρόνο με το χρόνο τα διάφορα καταστροφικά κλιματικά φαινόμενα ανά τον κόσμο γίνονται συχνότερα και εντονότερα εξαιτίας της χρήσης των ορυκτών καυσίμων. Σε συνδυασμό, μάλιστα, με την σταδιακή μείωσή τους, η μερική ή/και ολική χρήση των βιοκαυσίμων θεωρείται ως το πλέον ουσιώδους σημασίας μέτρο ώστε να αρχίσει σιγά σιγά η αποκλιμάκωση αυτών των κλιματικών φαινομένων και να επανέλθει σταδιακά το περιβάλλον σε μία κανονικότητα. Ένα από τα σπουδαιότερα υγρά βιοκαύσιμα είναι το ανανεώσιμο diesel το οποίο, ενώ είναι χημικώς πανομοιότυπο με το πετρελαϊκό diesel, είναι καθαρότερο (δεν περιέχει σχεδόν καθόλου θείο και καθόλου οξυγόνο), ενώ ταυτόχρονα παρουσιάζει και ανώτερες ιδιότητες που το καθιστούν ελκυστικό για τη μερική ή/και ολική χρήση του σε κινητήρες diesel. Σήμερα, παράγεται αποκλειστικά διαμέσου της διεργασίας της καταλυτικής υδρογονοαποξυγόνωσης της τριγλυκεριδικής βιομάζας από πρώτες ύλες όπως : τα φυτικά έλαια, τα ζωικά λίπη, τα έλαια και λίπη των αποβλήτων και τα έλαια από τα μικροφύκη. Μάλιστα, η διεργασία αυτή έχει εμπορευματοποιηθεί από το 2007 ξεκινώντας από τη Φινλανδία και μέχρι σήμερα έχει επεκταθεί και σε άλλες χώρες (όπως η Ιταλία, οι Η.Π.Α. κ.ά.). Το μειονέκτημα της παραπάνω καταλυτικής διεργασίας είναι ότι χρησιμοποιούνται μεγάλες ποσότητες αερίου H2, το οποίο κοστίζει ακριβά λόγω των επίσης δαπανηρών μεθόδων παραγωγής του. Γι' αυτόν το λόγο, τα τελευταία χρόνια οι επιστήμονες έχουν στραφεί σε εναλλακτικές καταλυτικές μεθόδους παραγωγής του ανανεώσιμου diesel από τριγλυκεριδική βιομάζα οι οποίες δεν απαιτούν την παρουσία H2. Οι διεργασίες αυτές αποτελούνται από τις καταλυτικές αντιδράσεις αποξυγόνωσης που χωρίζονται περαιτέρω στις αντιδράσεις αποκαρβοξυλίωσης και αποκαρβονυλίωσης. Μεταξύ αυτών, η πλέον ενδιαφέρουσα είναι αυτή της καταλυτικής αποκαρβοξυλίωσης τόσο από θερμοδυναμικής απόψεως όσο και λόγω των παραγόμενων προϊόντων της. Επειδή οι αντιδράσεις αποξυγόνωσης εμπεριέχουν αυτές της αποκαρβοξυλίωσης, στην εν λόγω Διπλωματική Εργασία μελετώνται κι αυτές. Μάλιστα, υπάρχουν τρόποι όπου είναι δυνατόν να αυξήσουμε τα ποσοστά των αντιδράσεων αποκαρβοξυλίωσης έναντι αυτών της αποκαρβονυλίωσης. Επιπλέον, μελετώνται οι βέλτιστοι καταλύτες καθώς και οι παράμετροι λειτουργίας που απαιτούνται για τη βέλτιστη παραγωγή ανανεώσιμου diesel. Τέλος, πραγματοποιείται μια συζήτηση για το κατά πόσον αυτές οι εναλλακτικές καταλυτικές μέθοδοι παραγωγής ανανεώσιμου diesel μπορούν να αντικαταστήσουν την ήδη εμπορευματοποιημένη παγκοσμίως καταλυτική διεργασία υδρογονοαποξυγόνωσης, δίνοντας έμφαση στις προκλήσεις που παρουσιάζονται και προτείνοντας προτάσεις για την αποφυγή ή/και την πιθανή επίλυσή τους.
    • Year after year the various disastrous climatic phenomena around the world are becoming more and more frequent and intense due to the use of fossil fuels. In fact, in combination with their gradual reduction, the partial or/and total use of biofuels is considered to be the most important measure to gradually de-escalate these climatic phenomena and restore the environment to regularity. One of the most important liquid biofuels is renewable diesel which, whereas it is chemically identical to petroleum diesel, is cleaner (it contains almost no sulfur and no oxygen) while at the same time exhibits superior properties that make it attractive for its partial or/and total use in diesel engines. Today, it is produced exclusively through the process of catalytic hydrodeoxygenation of triglyceride's biomass from feedstocks such as vegetable oils, animal fats, waste oils and fats and microalgae oils. In fact, this process has been commercialized since 2007 starting in Finland and has been extended to other countries (such as Italy, the USA, etc.). The disadvantage of the above catalytic process is that large quantities of H2 gas are used, which is expensive because of its also expensive production methods. Hence, in recent years scientists have turned to alternative catalytic methods of producing renewable diesel from triglyceride's biomass that do not require the presence of H2. These processes consist of catalytic deoxygenation reactions which further subdivided into decarboxylation and decarbonylation reactions. Between them, the most interesting is catalytic decarboxylation both in terms of thermodynamics and owing to its products. Because of the fact that deoxygenation reactions involve those of decarboxylation, they are also being studied in this Thesis. Indeed, there are ways in which it is possible to increase the rates of decarboxylation reactions to those of decarbonylation's. Furthermore, the optimal catalysts as well as the operating parameters required for optimal renewable diesel production are studied. Finally, there is a debate as to whether these alternative catalytic methods for renewable diesel production are capable of replacing the already commercialized worldwide catalytic process of hydrodeoxygenation, emphasizing the challenges presented and proposing their avoidance or/and their possible solutions.
  15. Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Διεθνές