Исследование биодизеля, полученного из семян граната с участием бентонита, модифицированного CaO

Учитывая сокращение сырьевых источников ископаемого топлива, а также невозобновляемость и нестабильность этих топливных ресурсов, изучение альтернативных источников энергии в настоящее время является одной из глобальных проблем мира. В то же время изучение возобновляемой энергетики имеет большое значение с точки зрения снижения выбросов парниковых газов и загрязнения воздуха. Среди различных возобновляемых источников энергии биомасса (растения и их остатки, отходы) привлекла внимание благодаря своему потенциалу снижения вредного воздействия ископаемого топлива на окружающую среду. Среди различных видов топлива, получаемых из биомассы, биодизель имеет большой потенциал в качестве технологической альтернативы дизельному топливу на основе нефти в качестве зеленой энергии. Биодизель является возобновляемым, устойчивым, биоразлагаемым, нетоксичным и чистым источником энергии. Биодизель представляет собой дизельное топливо на основе длинноцепочечных алкиловых эфиров растительных или животных масел и образуется в результате химической реакции липидов со спиртом, в результате которой образуются эфиры жирных кислот. В научно-исследовательской работе проведена трансэтерификация масел, полученных из семян граната, являющихся отходами производства ООО «AZGRANATA», действующего в Азербайджане, в биодизельное топливо с участием бентонита Даш Салахлы, добытого на территории Газахского района Азербайджана и активированного в качестве гетерогенного катализатора. Выход биодизеля, полученного  в результате реакции трансэтерификации, проводимой в течение 2 часов при температуре 220 °C с мольным соотношением масла к метанолу 1:10 в присутствии модифицированного катализатора 5% CaO/бентонит, составил 93,5%. Определены различные физико-химические показатели масла семян граната, используемого при производстве биодизеля и полученного методом холодного отжима. Физико-химические показатели биодизеля из семян граната были проанализированы с использованием различных физико-химических методов и проведено сравнительное исследование его соответствия международным стандартам ASTM D 6751 (American Society for Testing and Materials - Американское общество по испытаниям и материалам) и EN 14214 (European standard - Европейский стандарт). Определены его физико-химические свойства: плотность 880 кг/м³, кинематическая вязкость 4,5 мм²/с, цетановое число 55 и теплота сгорания 40,6 МДж/кг.

1. Gurpinder S. Optimization of biodiesel production from grape seed oil using Taguchi’s orthogonal array / S. Gurpinder [et al.] // Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects. – 2018. – Vol. 40. – Pр. 2144-2153. https://doi.org/10.1080/15567036.2018.1495778

2. Adebayo F. A Study on Performance Evaluation of Biodiesel from Grape Seed Oil and Its Blends for Diesel Vehicles / F. Adebayo [et al.] // Vehicles. – 2021. – Vol. 3, iss. 4. – Pр. 790-806. https://doi.org/10.3390/vehicles3040047

3. Atabani A. E. Pangium edule reinw: A promising non-edible oil feedstock for biodiesel production / A. E. Atabani [et al.] // Arabian Journal for Science and Engineering. – 2014. – Vol. 40, iss. 2. – Pр. 583-94. https://doi.org/10.1007/s13369-014-1452-5.

4. Gökhan T. Emission and engine performance analysis of a diesel engine using hydrogen enriched pomegranate seed oil biodiesel / T. Gökhan [et al.] // International Journal of Hydrogen Energy. – 2017. – Vol. 43, iss. 38. – Pр. 18014-18019. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2017.11.124

5. Janaun, J. Perspectives on biodiesel as a sustainable fuel / J. Janaun [et al.] // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2010. – Vol. 14, iss. 4. – Pр. 1312- 1320. https://doi.org/10.1016/j.rser.2009.12.011.

6. Stauffer E. Alternative fuels in fire debris analysis: biodiesel basics / E. Stauffer [et al.] // Journal Forensic Sci. – 2007. – Vol. 52, iss. 2. – Pр. 371-379.

7. Knothe G. Kinematic viscosity of biodiesel fuel components and related compounds. Influence of compound structure and comparison to petrodiesel fuel components / G. Knothe [et al.] // Fuel. – 2005. – Vol. 84. – Pр. 1059-1065.

8. Knothe G. Dependence of biodiesel fuel properties on the structure of fatty acid alkyl esters G. Knothe / Fuel Proc Technol. – 2005. – Vol. 86. – Pр. 1059-1070.

9. Bukkarapu K. R. Predicting engine fuel properties of biodiesel and biodiesel-diesel blends using spectroscopy, based approach / K. R. Bukkarapu [et al.] // Fuel Process. Technol. – 2022. – Vol. 230. – Pр. 107227- 107239. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2022.107227.

10. Fereidooni L. Experimental assessment of electrolysis method in production of biodiesel from waste cooking oil using zeolite/chitosan catalyst with a focus on waste biorefinery / L. Fereidooni [et al.] // Energy Convers. Manag. – 2017. – Vol. 147. – Pр. 145-154. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2017.05.051.

11. Wang H. A study on future energy consumption and carbon emissions of China’s transportation sector / Wang H. [et al.] // Low Carbon Economy. – 2014. – Vol. 5, iss. 04. – Pр. 133-138.

12. Subbaiah G.V. Rice bran oil biodiesel as an additive in dieselethanol blends for diesel engines / G. V. Subbaiah [et al] // International Journal of Engineering Research and Applications. – 2010. – Vol. 3. – Pр. 334-342.

13. How H. G. An investigation of the engine performance, emissions and combustion characteristics of coconut biodiesel in a high-pressure common-rail diesel engine / H. G. How [et al.] // Energy. – 2014. – Vol. 69. – Pр. 749-759. https://doi.org/10.1016/j.energy.2014.03.070.

14. Devarajan Y. Inedible oil feedstocks for biodiesel production: a review of production technologies and physicochemical properties / Y. Devarajan [et al.] // Sustain. Chem. Pharm. – 2022. – Vol. 30. – Pр. 100840- 10056.

15. Hoseinin S. S. Chemical characterization of oil and biodiesel from Common Purslane (Portulaca) seed as novel weed plant feedstock / S. S. Hoseinin [et al.] // Ind. Crop. Prod. – 2019. – Vol. 140. – P. 111582. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2019.111582

16. Mironeasa S. Grape seed: Physicochemical, structural characteristic and oil content / S. Mironeasa [et al.] // J. Agroaliment. Process. Technol. 2010. – Vol. 16. – Pр. 10-25.

17. Schenkel R. Investigation of the Adsorption of Methanol on Alkali Metal Cation Exchanged Zeolite X by Inelastic Neutron Scattering / R. Schenkel [et al.] // J. Phys. Chem. B. – 2004. – Vol. 108. – Pр. 7902-7910. http://dx.doi.org/10.1021/jp049819f

18. Rep M. Interaction of Methanol with Alkali Metal Exchanged Molecular Sieves. 1. IR Spectroscopic Study / M. Rep [et al.] // J. Phys. Chem. B. – 2000. – Vol. 104. – Pр. 8624-8630. https://doi.org/10.1021/jp0001945

19. Jamil F. Current scenario of catalysts for biodiesel production: a critical review / F. Jamil [et al.] // Rev. Chem. Eng. – 2018. – Vol. 34. – Pр. 267-297. https://doi.org/10.1515/revce-2016-0026

20. Yusuff A. S. Coal fly ash supported ZnO catalyzed transesterification of Jatropha curcas oil: Optimization by response surface methodology / A. S. Yusuff [et al.] // Energy Convers. Manag. – 2022. – Vol. 16. – P. 100302. https://doi.org/10.1016/j.ecmx.2022.100302

21. Tang Y. Preparation of nano-CaO and catalyzing tri-component coupling transesterification to produce biodiesel / Y. Tang [et al.] // Inorg. Nano-Met. Chem. – 2020. – Vol. 50. – Pр. 501-507. https://doi.org/10.1080/24701556.2020.1720726

22. Li H. Catalytic performance of strontium oxide supported by MIL-100(Fe) derivate as transesterification catalyst for biodiesel production / H. Li [et al.] // Energy Convers. Manag. – 2019. – Vol. 180. – Pр. 401-410. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2018.11.012

23. Mierczynski P. Biodiesel Production on Monometallic Pt, Pd, Ru, and Ag Catalysts Supported on Natural Zeolite / P. Mierczynski [et al.] // Catal. Lett. – 2015. – Vol. 145. – Pр. 1196-1205. https://doi.org/10.3390/ma14010048

24. Isioma N. Cold Flow Properties and Kinematic Viscosity of Biodiesel / N. Isioma [et al.] // Univ. J. Chem. – 2013. – Vol. 1. – Pр. 135-141. https://doi.org/10.13189/ujc.2013.010402

25. Nurdiaputra F. Biomass-based chemical looping hydrogen production: Performance evaluation and economic viability / F. Nurdiaputra [et al.] // Int J Hydrogen Energy (IJHE). – 2025. – Vol. 183. – P. 151793. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2025.151793

26. Zhang W. B. Review on analysis of biodiesel with infrared spectroscopy / W. B. Zhang // Renew. and Sust. Energy Revi. – 2012. – Vol. 16. – Pр. 6048-6058. DOI:10.1016/j.rser.2012.07.003

27. Куришбаев А. Возможности эффективного использования водных ресурсов и водородного рынка в Казахстане / А. Куришбаев [и др.] // Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). – 2024. – № 1. – С. 179- 207. https://doi.org/10.15518/isjaee.2024.01.179-207

28. Щуров Н. И. Моделирование и симуляция гибридного электромобиля с топливными ячейками / Н. И. Щуров [и др.] // Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). – 2024. – № 2. – С. 166-181. https://doi.org/10.15518/isjaee.2024.02.166-181

29. Sadeghian O. et al. Energy management of hybrid fuel cell and renewable energy based systems-A review / O. Sadeghian [et al.] // Int J Hydrogen Energy (IJHE). – 2025. – Vol. 107. – Pр. 135-163. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2024.03.134

30. Li J. Research progress and applications of nickel-based catalysts for electrooxidation of urea / J. Li [et al.] // Int J Hydrogen Energy (IJHE). – 2022. – Vol. 47. – Pр. 7693-7712. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.12.099

31. Liu Y., Zhu Q., Zhang, T., Yan X., Duan R. Analysis of chemical-looping hydrogen production and power generation system driven by solar energy / Y. Liu [et al.] // Renew Energy. – 2020. – Vol. 154. – Pр. 863-874. https://doi.org/10.1016/j.renene.2020.02.109

32. Palone O. On the reduction of NiFe/Al2 O3 oxygen carrier in high-pressure chemical looping applications / O. Palone O. [et al.] // Int J Hydrogen Energy (IJHE). – 2024. – Vol. 49. – Pр. 1304-1317. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.09.235