An experimental study verification of production raw algae oil to biodiesel by industry 4.0

Abstract

Alglerin baca gazında karbondioksit kullanılması sonucu genel olarak biyoyakıtın fotobiyoreaktörlerde veya kabarcık yataklı biyoreaktörlerde kullanıldığı ve fotosentez prensibi olduğu bilinmektedir. Yosun büyümesi sırasında, yosun yağının esterleşme reaksiyonundan hemen sonra ekstraksiyon işlemi sonlandırılmalıdır. Günümüzde üretilen bu biyodizelin geleneksel yakıtlarla birçok yönden yaygınlaşması kaçınılmaz bir gerçektir. Bu çalışmada, alglerdeki trigliserit yağlarını serbest bırakmak için bir reaksiyon kabında deneysel olarak metanol kullanılmıştır. Karbon dioksit gazının transesterifikasyon reaksiyonu ile etkileşimi, hesaplamalı akışkanlar dinamiği kullanılarak modellenmiştir. Buhar-sıvı-sıvı faz dengesini sağlamak için mikro kabarcıkların kullanımını tanıtıyoruz. Kullandığımız Ansys simülasyon programı, düşük sıcaklık ve ara basınç değerlerinde metanolün trigliserit fazında bozunması gibi adımları stabilize etmek için biyodizel üretim hızı hesaplaması için önemli bir araçtır ancak karıştırma modülü bu süreçleri kolayca bulmamıza yardımcı olur. Basit bir deneyin hesaplamalı akışkanlar dinamiğini kullanan bu çalışma, deneysel ve ardından en son endüstriyel tesis modelleme modelini gerçek uygulamalardan önce gerçekçi ve ideal koşullar altında yorumlamamızı sağlar. Bu ders endüstriyel ölçekteki Ar-Ge çalışmalarına ışık tutacak metodolojinin uygulanabilirliğini sağlamayı amaçlamaktadır. Ayrıca ideal koşulları belirlemek ve alg tipini değiştirmek için bu çalışmanın devamında yeni reaktör geometrileri denenebilir.

Keywords

• Algae fuel
• biodiesel production
• Industry 4.0
• Photobioreactors

References

1. Referans1 N. Moradi-kheibari, H. Ahmadzadeh, A. F. Talebi, M. Hosseini, and M. A. Murry, "Chapter 10 - Recent Advances in Lipid Extraction for Biodiesel Production," in Advances in Feedstock Conversion Technologies for Alternative Fuels and Bioproducts, M. Hosseini Ed.: Woodhead Publishing, 2019, pp. 179-198.
2. Referans2 S. Dutta, F. Neto, and M. C. Coelho, "Microalgae biofuels: A comparative study on techno-economic analysis & life-cycle assessment," Algal Research, vol. 20, pp. 44-52, 2016/12/01/ 2016, doi: https://doi.org/10.1016/j.algal.2016.09.018.
3. Referans3 D. Mu, R. Ruan, M. Addy, S. Mack, P. Chen, and Y. Zhou, "Life cycle assessment and nutrient analysis of various processing pathways in algal biofuel production," Bioresource Technology, vol. 230, pp. 33-42, 2017/04/01/ 2017, doi: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2016.12.108.
4. Referans4 A. K. Pegallapati and E. D. Frank, "Energy use and greenhouse gas emissions from an algae fractionation process for producing renewable diesel," Algal Research, vol. 18, pp. 235-240, 2016/09/01/ 2016, doi: https://doi.org/10.1016/j.algal.2016.06.019.
5. Referans5 Y. Nakayama, "Chapter 15 - Computational Fluid Dynamics," in Introduction to Fluid Mechanics (Second Edition), Y. Nakayama Ed.: Butterworth-Heinemann, 2018, pp. 293-327.
6. Referans6 B. Van Tran, S. I. Ngo, Y.-i. Lim, W. Kim, K.-S. Go, and N.-S. Nho, "Computational fluid dynamics of gas-liquid bubble column with hydrocracking reactions," in Computer Aided Chemical Engineering, vol. 44, M. R. Eden, M. G. Ierapetritou, and G. P. Towler Eds.: Elsevier, 2018, pp. 313-318.
7. Referans7 User's Guide. (2014). ANSYS Inc., USA.