Optimization of conditions for catalytic cleavage of fatty acids : exploring the potential utility of waste oils for a greener future

Abstract

Imminent shortages in fossil fuels and the negative impact that the burning of these fuels has on the environment increase the demand for eco-friendly renewable alternatives. Biofuels are a viable option in this regard, especially those produced from second-generation biomass such as waste oils. This research aims to optimize conditions for catalytic cleavage of carboxylic acids by using three chemically pure acids of different structures and observing their product formation. Based on the results thereof, three conditions were chosen to cleave waste oils: pH 7 with 0% (v/v) H2O2, pH 7 with 3% H2O2, and pH 9 with 0% H2O2. The rancidity of the waste oils was tested, and the relationship between rancidity and product formation was examined. The results showed that waste oils can be cleaved into smaller volatile carboxylic acids and alcohols, such as acetate and ethanol, that have broad applications in various industries. Furthermore, the results showed that adding an oxidizing agent is crucial for forming oxidized end products. The correlation between rancidity and product formation was weak to moderate, although there seemed to be a relationship between oils of fish origin and butanol production. The findings showed that rancid waste oils can be cleaved into viable products, and the process can potentially be coupled with biofuel production.

Birgðir jarðefnaelsneytis í heiminum fara ört minnkandi og slæm áhrifa þeirra á umhverfið verða sífellt skýrari. Sökum þessa fer eftirspurn eftir umhverfisvænum og endurnýjanlegum orkugjöfum vaxandi. Lífefnaeldsneyti, sér í lagi það sem er búið til úr „annarar kynslóðar lífmassa“, er ákjósanlegur valkostur til orkuskipta. Úrgangsolíur hafa verið notaðar í þessum tilgangi, en markmið þessarar rannsókna er að skoða notagildi myndefna þeirra eftir hvataða klofnun. Notast var við þrjár karboxoxýlsýrur með mismunandi byggingar til að besta hvarfskilyrði til klofnunar. Útfrá niðurstöðum voru valin þrjú skilyrði: pH 7 með 0% (v/v) H2O2, pH 7 með 3% H2O2, og pH 9 með 0% H2O2. Þá voru einnig framkvæmdar ýmsar prófanir til að meta þránunarstig olíanna, og samband milli þránunar og myndefna metið. Niðurstöður rannsóknar sýndu fram á það að hægt sé að kljúfa úrgangsolíur niður í minni, óstöðugari sameindir. Meðal sameinda sem mynduðust voru etanól og acetate, en báðar þessar sameindir eru notaðar í margvíslegum iðnaði. Niðurstöður sýndu jafnframt fram á það að nauðsynlegt er að hafa oxara með í hvarfinu ef lokaafurð á að vera oxuð. Lítil fylgni reyndist vera á milli þránunar og myndefna, en það virtist vera samband á milli olía sem voru unnar úr fiski og myndunar á butanóli. Prófanirnar staðfestu að hægt sé að kljúfa þránaðar úrgangsolíur niður í minni, nothæfar sameindir. Vert væri að skoða möguleikann á því að samtvinna ferlið við estrun fitusýra til myndunar á lífefnaeldsneyti.