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Comparative study of the methanolysis and ethanolysis of Maize oil using alkaline catalysts

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Author(s): Rashid, U. | Ibrahim, M. | Ali, S. | Adil, M. | Hina, S. | Bukhari, I. H. | Yunus, R.

Journal: Grasas y Aceites
ISSN 0017-3495

Volume: 63;
Issue: 1;
Start page: 35;
Date: 2012;
Original page

Keywords: Alkaline catalysts | Ethanolysis | Fuel properties | Maize seed oil | Methanolysis | Aceite de semilla de maíz | Catalizadores alcalinos | Etanolisis | Metanolisis | Propiedades de los Combustibles

ABSTRACT
With an increasing population and economic development, fuel from renewable resources needs to be widely explored in order to fulfill the future energy demand. In the present study, biodiesel from maize oil using transesterification reactions with methanol and ethanol was evaluated in the presence of NaOCH3, KOCH3, NaOCH2CH3, KOCH2CH3, NaOH and KOH as catalysts. The influence of reaction variables such as the alcohol to oil molar ratio (3:1-15:1), catalyst concentration (0.25-1.50%) and reaction time (20-120 min) to achieve the maximum yield was determined at fixed reaction temperatures. The optimized variables in the case of methanolysis were 6:1 methanol to oil molar ratio (mol/ mol), 0.75% sodium methoxide concentration (wt%) and 90 min reaction time at 65°C, which produced a yield of 97.1% methyl esters. A 9:1 ethanol to oil molar ratio (mol/mol), 1.00% sodium ethoxide concentration (wt%) and 120 min reaction time at 75°C were found to produce the maximum ethyl ester yield of up to 85%. The methanolysis of maize oil was depicted more rapidly as compared to the ethanolysis of maize oil. Gas chromatography of the produced biodiesel from maize oil showed high levels of linoleic acid (up to 50.89%) followed by oleic acid (up to 36.00%), palmitic acid (up to 9.98%), oleic acid (up to 1.80%) and linolenic acid (up to 0.98%). The obtained fatty acid esters were further analyzed by fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) to ensure the completion of transesterification. The fuel properties of the produced biodiesels i.e. kinematic viscosity, cetane number, oxidative stability, pour point, cloud point, cold filter plugging point, ash content, flash point, acid value, sulfur content, higher heating value, density, methanol content, free glycerol and bound glycerol were determined. The analyses were performed using the FTIR method and the results were compared to the biodiesel standards ASTM and EN.Con el aumento de la población y el desarrollo económico, el combustible y los recursos renovables deben ser explorados ampliamente con el fin de satisfacer la demanda futura de energía. En el presente estudio, se evaluó el biodiesel formado a partir de aceite de maíz mediante reacciones de transesterificación con metanol y el etanol, en presencia de NaOCH3, KOCH 3, NaOCH2CH3, KOCH2CH3, NaOH y KOH como catalizadores. Se determinó la influencia de las variables de reacción, como la relación molar alcohol / aceite (03:01- 15:01), la concentración de catalizador (0.25 a 1.50%) y el tiempo de reacción (20-120 min) para lograr el máximo rendimiento a temperaturas de reacción fija. Las variables optimizadas en el caso de metanólisis, 6:1 metanol/ aceite relación molar (mol/mol), 0,75% de metilato sódico (wt%) y 90 min de tiempo de reacción a 65°C, dieron un rendimiento de ésteres metílicos del 97,1%. Mientras que una relación molar 9:1 etanol/aceite (mol/ mol), 1,0% de etóxido de sodio (wt%) y 120 min de reacción a 75°C ofrecen un rendimiento máximo de hasta un 85% para los ésteres etílicos. La reacción de metanólisis del aceite de maíz fue más rápida en comparación con la etanolisis. El análisis mediante cromatografia de gases del biodiesel producido a partir del aceite de maíz mostraron altos niveles de ácido linoleico (hasta 50,89%) seguido de oleico (hasta 36,00%), palmítico (hasta 9,98%), esteárico (hasta 1,80%) y linolénico (hasta 0,98%). Los ésteres obtenidos fueron analizados mediante transformada de Fourier (FTIR) para garantizar la realización de transesterificación. Se han determinado las propiedades combustibles del biodiesel producido; es decir, viscosidad cinemática, número de cetano, estabilidad oxidativa, punto de fluidez, punto de turbidez, punto de obstrucción del filtro frío, contenido de cenizas, punto de inflamación, índice de acidez, contenido de azufre, poder calorífico, densidad, contenido de metanol, glicerol libre y esterificado. Los análisis se realizaron mediante FTIR y los resultados se compararon con las normas ASTM y EN para biodiesel.

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