Международный научный коллектив при участии ученых Университета МИСИС, синтезировал эффективный промышленный катализатор для производства биотоплива, позволяющий получать его быстрее и при низких температурах.
Результаты работы опубликованы в международном научном журнале Asian Journal of Chemistry. Темпы роста экологических проблем и одновременный мировой энергетический кризис мотивируют ученых по всему миру активнее искать альтернативные способы получения энергии. Отличным примером возобновляемой энергетики является биодизель — жидкое моторное биотопливо, которое может помочь компенсировать растущий спрос на «зеленые» энергоносители.
Биодизель имеет ряд преимуществ перед углеводородным топливом: он более безопасен, нетоксичен, биоразлагаем и содержит минимальное количество серы и ее соединений. Он более насыщен кислородом, чем обычное минеральное дизельное топливо, и сгорает в двигателе более эффективно, таким образом, приводит к меньшему выбросу углеводородов, CO2 и токсичных примесей. Присутствие кислорода также увеличивает смазывающую способность топлива, что продлевает срок службы двигателя. Кроме того, он имеет более высокое цетановое число и температуру вспышки.
Биодизель представляет собой смесь эфиров жирных кислот, источником которых могут служить различные растительные масла или животные жиры. В США и Европе биодизель производят из съедобных масел — подсолнечного или соевого, тогда как в Индии используют непищевые масла таких растений, как ятрофа и каранджиа. Получают биодизель реакцией этерификации одноатомными спиртами — метанолом, этанолом и другими.
Ключевую роль в производстве биодизеля на промышленном уровне играет так называемый гетерогенный катализатор. В ходе химической реакции растительное масло или другой источник триглицеридов в присутствии катализатора вступает в реакцию с одноатомными спиртами, образуя в финале биодизель и глицерин.
В представленной научной работе ученые впервые использовали в качестве катализатора волластонит — минерал из класса силикатов, природный силикат кальция. «Волластонит синтезировали методом автосжигания, при этом L-аланин использовался в качестве топлива для сжигания. Для оценки каталитической способности полученного волластонита была проведена реакция переэтерификации соевого масла метанолом. После реакции биодизель, глицерин и катализатор разделяли центрифугированием.
Чтобы оптимизировать процент катализатора, используемого в производстве биодизеля, нами был проведен ряд опытов с катализаторами разного качества. В итоге мы сделали вывод, что оксид щелочного металла и кремнезем в составе волластонита помог в производстве биодизеля (82,6 процента) за меньшее время и при более низкой температуре», — рассказал один из авторов исследования, научный сотрудник Университета МИСИС Раджан Чоудхари. В настоящее время научный коллектив продолжает оптимизацию полученного катализатора под промышленный формат использования.