Оползотворяване на глицероловата фаза, получена при производството на биодизел от рапично масло

С нарастване на интереса на хората към опазване на околната среда нараства актуалността на проблема с оползотворяването на страничните и отпадъчните продукти в промишлеността и бита. Една специфична област е оползотворяването на всички органични вещества в глицероловата фаза, получена при производството на биодизел. Биодизелът е екологично гориво, което се получава от възобновяеми природни ресурси. През 2018 година световното производство на биодизел е 31 милиона метрични тона. Голяма част от него е произведено от рапица. В Европа рапичното масло е основна суровина за производство на биодизел. Рапичното масло се извлича от растението рапица, което в естествен вид съдържа токсичните глюкозинолати и ерукова киселина. През 1970 г. канадски учени, опитвайки се да намалят глюкозинолатите и еруковата киселина създават няколко сорта от семейство Brassicaceae (Brassica napus, Brassica rapa or Brassica juncea), които те наричат канола (от Canadian Oil). Тези хибридни видове съдържат по-малко от 2% ерукова киселина и по-малко от 30 микромола глюкозинолати на грам обезмаслено сухо вещество. В България те се наричат рапица. Съвременните хибридни видове рапица имат следните отличителни качества:
● могат да се отглеждат и на по-слаби почви в предпланински райони;
● използват се като технически култури – не се използват основно за хранителни цели, което дава възможност за редуциране на цената им;
● семената им имат висока масленост;
● в рапичното масло има високо съдържание на мононенаситена олеинова киселина, а съдържанието на наситени и поли­не­наситени киселини са ниски.

Този състав придава на получения от рапица биодизел отлични характеристики на изгаряне, стабилност при окисление и добро състояние при ниски температури.

Потреблението на биодизел в Европа през периода от 2013 до 2017 година се запазва постоянно и е около е 12 милиона метрични тона на година. При метанолова трансестерификация на растителни масла в присъствие на катализатор КОН се получава като страничен продукт глицерол. Обикновено от 1 t масло и 110 kg метанол се произвежда 1 t биодизел и 110 kg глицерол. Последният не се получава в чисто състояние, а в смес със сапуни, остатъци от катализатор, вода, мастни киселини, метилови естери на мастните киселини, моно-, ди-, триглицериди и др. Тази сложна смес се отделя като по-тежка глицеролова фаза (GP). Всяка година в Европа и в целия свят като страничен продукт от производството на биодизел се отделят милиони тонови GP. Характерна особеност е, че тя има сложен и непостоянен състав, който зависи от изходния триглицерид и от технологичния процес. Оползотворяването на GP има както екологично, така също и икономическо значение. Глицероловата фаза не бива да се изхвърля в природата, защото може да замърси водата и почвата, да влияе на състоянието на биологичното разнообразие, а също така и на здравето и благополучието на хората. Освен това превръщането на GP в продукти с добавена стойност може да доведе до стабилизиране на биодизеловата индустрия.

Съдържанието на глицерол в глицероловата фаза е 30-60 wt.%. В литературата има много изследвания относно оползотворяване на глицерола в глицероловата фаза. Най-често срещаното приложение е дестилация, но това е икономически необосновано. Предлагат се методи за производство на химикали като например 1,2-пропандиол, 1,3-пропандиол, докозахексаенова киселина, глицеринова киселина, дихидроксиацетон, полимери (полиуретанова пяна), горивни добавки, водород, етанол или метанол и др. Като цяло, процесите, участващи в тези алтернативи са все още сравнително нови и разходите им все още не могат да се сравняват с разходите за пречистване или дестилация на глицерола, които все още се считат за високи.

В литературата не са намерени данни за оползотворяването на останалите органични вещества на глицероловата фаза. В моя предходна работа беше разгледана възможността за оползотворяване на всички органични вещества в глицероловата фаза, получена като страничен продукт при производството на биодизел от слънчогледово масло. Изследванията показаха, че мастните киселини в глицероловата фаза са със светло жълт цвят, с йодно число 130 gI2/100g и индекс на сушене 66, което ми позволи да получа кохерентен филм с добри показатели без особени трудности. Оползотворяването на глицероловата фаза, получена от рапичното масло има значително повече предизвикателства. Мастните киселини, получени от рапично масло са с кафяв цвят, според йодното си число са на границата на полусъхнещи и несъхнещи, а индексът им на сушене ги определя като несъхнещи. Намирането на възможност за превръщането на големите количества ненужна глицеролава фаза в суровина за получаването на алкиди има голямо екологично и икономическо значение.

На този фон целите на настоящата разработка са:
● да се изследват възможностите за оползотворяване на всички органични вещества в глицероловата фаза, получена като страничен продукт при производството на биодизел от най-използваната в България и ЕС суровина – рапично масло;
● всички химични и физични обработки да са екологични и да не водят до замърсяване на околната среда;
● да се разшири обхвата на проучванията в областта на оползотворяването на отпадъци чрез използването на всички органични вещества на глицероловата фаза, получена като страничен продукт при производството на биодизел от рапично масло, като суровина при получаването на алкидни смоли.

Авторът

-----------