Spectrometric determination of content of methyl palmitate in methyl esters of waste cooking oils

• Autorzy: Marcinkowski Damian , Czechowski Mirosław , Grzelak Tomasz

Identyfikatory

DOI

10.1515/agriceng-2019-0006

Warianty tytułu

PL

Spektrometryczne oznaczanie zawartości palmitynianu metylu w estrach metylowych odpadowych olejów kuchennych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The second-generation liquid biofuels are fuels derived from non-food raw materials, i.e. waste cooking oils and animal fats. They are waste raw materials from the agri-food industry, hence their quantity is limited, and their quality depends, inter alia, on the place of their acquisition. Considering the fact that rheological properties of liquid biofuels are closely correlated with the quality of raw materials from which they are obtained, the industrial production of biofuels from waste fats requires development of new analytical methods, allowing for a quick assessment of the quality of the obtained products. The aim of the study was to confirm the possibility of using near infrared spectrometry to assess the content of methyl palmitate in biofuels produced from waste cooking oil. The calibration models were based on 41 absorbance spectra recorded in the range of 400-2170 nm for samples containing from 0 to 5 % of methyl palmitate. The obtained results confirmed that there is a possibility of effective detection of the concentration of this ester in biofuel using the spectrum in the range of 1644-1778 nm. The developed PLS calibration models are characterized by a determination coefficient (R2 ) exceeding the value of 0.99.

PL

Biopaliwa ciekłe II generacji są paliwami otrzymywanymi z surowców niespożywczych tj. olejów posmażalniczych oraz tłuszczów zwierzęcych. Są to surowce odpadowe, pochodzące z przemysłu rolno-spożywczego, w związku z czym ich ilość jest ograniczona, a jakość uzależniona m. in. od miejsca pozyskania. Biorąc pod uwagę fakt, że właściwości reologiczne otrzymywanych biopaliw ciekłych ściśle korespondują z jakością surowców z jakich są otrzymywane, przemysłowa produkcja biopaliw z tłuszczów odpadowych wymaga opracowania nowych metod analitycznych, pozwalających na szybką ocenę jakości uzyskiwanych produktów. Celem badań było potwierdzenie możliwości zastosowania spektrometrii bliskiej podczerwienią do oceny zawartości palmitynianu metylu w biopaliwach produkowanych z tłuszczy posmażalniczych. Bazę do budowy modeli kalibracyjnych stanowiło 41 widm absorbancji zarejestrowanych w zakresie 400-2170 nm dla próbek zawierających od 0 do 5 % palmitynianu metylu. Uzyskane wyniki potwierdziły, że istnieją możliwości skutecznej detekcji stężeń tego estru w biopaliwie za pomocą widma z przedziału 1644-1778 nm, a opracowane modele kalibracyjne PLS charakteryzują się współczynnikiem determinacji przekraczającym 0,99.

Słowa kluczowe

EN

biodiesel; biofuel; waste cooking oils; spectroscopy; calibration models

PL

biodiesel; biopaliwo; olej posmażalniczy; spektroskopia; model kalibracyjny

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Inżynierii Rolniczej
• Czasopismo: Agricultural Engineering
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 23, No. 1
• Strony: 59--68
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Marcinkowski Damian

• Institute of Technology and Life Sciences, Falenty, Poland

autor

Czechowski Mirosław

• Poznań University of Life Sciences, Poznań, Poland

autor

Grzelak Tomasz

• Poznań University of Life Sciences, Poznań, Poland

Bibliografia

• CAMO (2015). The Unscrambler meyhod reference. Available at: http://www.camo.com/helpdocs/The_Unscrambler_Method_References.pdf.
• Çelikten, İ., Koca, A., Ali Arslan, M. (2010). Comparison of performance and emissions of diesel fuel, rapeseed and soybean oil methyl esters injected at different pressures, Renewable Energy. Pergamon, 35(4), 814-820.
• Czechlowski, M., Marcinkowski, D., Golimowska, R., Berger, W. A., Golimowski, W. (2019). Spectroscopy approach to methanol detection in waste fat methyl esters, Spectrochimica Acta - Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 210, 14-20.
• Freedman, B., Pryde, E. H., Mounts, T. L. (1984). Variables affecting the yields of fatty esters from transesterified vegetable oils, Journal of the American Oil Chemists’ Society. John Wiley & Sons, Ltd, 61(10), 1638-1643.
• Gao, Y., Chen, Y., Gu, J., Xin, Z., Sun, S. (2019). Butyl-biodiesel production from waste cooking oil: Kinetics, fuel properties and emission performance, Fuel, 1489-1495.
• García-Martín, J. F., Alés-Álvarez, F. J., López-Barrera, M. C., Martín-Domínguez, I., ÁlvarezMateos, P. (2019). Cetane number prediction of waste cooking oil-derived biodiesel prior to transesterification reaction using near infrared spectroscopy, Fuel, 240, 10-15.
• Golimowski, W., Marcinkowski, D., Gracz, W., Konieczny, R., Poczta, O., Czechlowski, M., Krzaczek, P., Piekarski, W. (2017). Oznaczanie zawartości palmitynianu metylu w estrach metylowych kwasów tłuszczowych z wykorzystaniem spektroskopii bliskiej podczerwieni, Przemysł Chemiczny, 1(12), 148-152.
• Lang, X., Dalai, A. K., Bakhshi, N. N., Reaney, M. J., Hertz, P. B. (2001). Preparation and characterization of bio-diesels from various bio-oil, Bioresource Technology. Elsevier, 80(1), 53-62.
• Liu, X., Paio, X., Wang, Y., Zhu, S., He, H. (2008). ‘Calcium methoxide as a solid base catalyst for the transesterification of soybean oil to biodiesel with methanol’, Fuel. Elsevier, 87(7), 1076-1082.
• Nejad, A. S., Zahedi, A. R. (2018). Optimization of biodiesel production as a clean fuel for thermal power plants using renewable energy source, Renewable Energy. Pergamon, 119, 365-374.
• Nigam, P. S., Singh, A. (2011). Production of liquid biofuels from renewable resources, Progress in Energy and Combustion Science. Pergamon, 37(1), 52-68.
• Paul, A.; Bräuer, B., Nieuwenkamp, G., Ent, H., Bremser, W. (2016). A validated near-infrared spectroscopic method for methanol detection in biodiesel, Measurement Science and Technology, 27(6), 1-9.
• Sajjadi, B., Raman, A. A. A., Arandiyan, H. (2016). A comprehensive review on properties of edible and non-edible vegetable oil-based biodiesel: Composition, specifications and prediction models, Renewable and Sustainable Energy Reviews. Pergamon, 63, 62-92.
• Sander, A., Koscak, M. A., Kosir, D., Milosavljević, N., Vuković, J. P., Magić, L. (2018). The influence of animal fat type and purification conditions on biodiesel quality, Renewable Energy. Pergamon, 118, 752-760.
• Schale, S. P., Le, T. M., Pierce, K. M. (2012). Predicting feedstock and percent composition for blends of biodiesel with conventional diesel using chemometrics and gas chromatography–mass spectrometry, Talanta, 94, 320-327.
• Semwal, S., Arora, A. K., Badoni, R. P., Tuli, D. K. et al. (2011). Biodiesel production using heterogeneous catalysts, Bioresource Technology, 102(3), 2151-2161.
• da Silva, N. C., Calvanti, C. J., Honorato, F. A., Amigo, J. M., Pimentel, M. F. (2017). Standardization from a benchtop to a handheld NIR spectrometer using mathematically mixed NIR spectra to determine fuel quality parameters, Analytica Chimica Acta, 954, 32-42.
• Silva, V. L. O., Melo, J. A., Oliveira, L. B., Pedroso, L. R., Simionatto, E. L., de Mantos, D. I., Scharf. D. R., Figueiredo, E. S., Wisniewski Jr. A. (2019). Esters from frying oil, sewage scum, and domestic fat trap residue for potential use as biodiesel, Renewable Energy, 135, 945-950.
• Xu, Y.-J., Li, G.-X., Sun, Z.-Y. (2016). Development of biodiesel industry in China: Upon the terms of production and consumption, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 54, 318-330.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).