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Apr 13, 2024

Ottimizzazione del processo RSM per la produzione di biodiesel da olio di colza e olio di mais esausto in presenza di un catalizzatore verde e innovativo

Scientific Reports volume 12, Numero articolo: 19652 (2022) Cita questo articolo 1597 Accessi 5 Citazioni Dettagli metriche Nello scenario del riscaldamento globale e dell'inquinamento, la sintesi verde e l'uso di

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Nello scenario del riscaldamento globale e dell’inquinamento, la sintesi e l’utilizzo green del biodiesel hanno acquisito la massima priorità. A causa di numerose limitazioni della catalisi omogenea, la produzione catalizzata eterogenea immobilizzata da basi organiche di biodiesel si è rivelata la via preferita. Il presente rapporto dimostra la progettazione e la sintesi del nanocomposito GO-CuFe2O4 (SSE@GO-CuFe2O4) modificato con estratto di semi di spezie Peganum Harmala come nanocatalizzatore magnetico ad alta area superficiale funzionalizzato con base organica. Le foglie di pistacchio sono state utilizzate nella riduzione verde dei sali precursori per sintetizzare NP CuFe2O4. Il nanomateriale così sintetizzato è stato caratterizzato fisico-chimicamente mediante spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier (FT-IR), microscopia elettronica a scansione (SEM), analisi a raggi X a dispersione di energia (EDX), mappatura elementare, microscopia elettronica a trasmissione (TEM), analisi a raggi X tecniche di diffrazione (XRD), analisi termogravimetrica (TGA) e magnetometro a campione vibrante (VSM). Successivamente, il catalizzatore è stato esplorato nella sintesi efficiente di biodiesel mediante transesterificazione di due substrati, l'olio di colza e l'olio di mais esausto. Le condizioni ottimali per la produzione di biodiesel sono state determinate attraverso la metodologia della superficie di risposta basata sul design Box-Behnken, compreso lo studio delle curve di calibrazione e dei grafici di contorno 3D. La facilità di separazione e elaborazione, l'uso di terreno verde, l'eccellente riutilizzo più volte e il breve tempo di reazione sono vantaggi eccezionali di questo studio.

Negli ultimi tempi, il consumo eccessivo di risorse energetiche naturali, il crescente inquinamento ambientale e il conseguente riscaldamento globale sono una seria preoccupazione in tutto il mondo. Lo sviluppo industriale e il miglioramento del tenore di vita nella società hanno reso le circostanze più terribili1,2,3. Lo stoccaggio dei combustibili fossili è stato letteralmente esaurito e questo ha convinto gli scienziati a ripensare alla generazione di energia non convenzionale da fonti rinnovabili e a sviluppare metodologie tecnologiche avanzate che ritarderebbero il consumo di energia e ridurrebbero i rifiuti pericolosi portando così a sostenibilità4,5,6,7,8. L'ampia ricerca ha dimostrato che i biocarburanti, più precisamente i biodiesel, potrebbero rappresentare la migliore soluzione possibile come carburante verde promettente e caratterizzato verso l'energia alternativa9,10,11,12. Contrariamente ai combustibili fossili, i biodiesel sono vantaggiosi per quanto riguarda il contenuto di ossigeno più elevato, l’assenza di contenuto di zolfo e sostanze cancerogene, la riproducibilità, precursori economici e abbondanti, la biodegradabilità, l’eco-compatibilità, emissioni di gas di scarico minimamente tossiche e molto basse nell’ambiente, sebbene non hanno potere calorifico equivalente a quello dei combustibili fossili durante la combustione13,14,15,16,17. Inoltre, i biodiesel possiedono un'efficienza di combustione e un numero di cetano più elevati e hanno anche un eccezionale potere lubrificante. Grazie al punto di infiammabilità più elevato, il biodiesel è anche molto più sicuro da immagazzinare, maneggiare e trasportare rispetto ai combustibili convenzionali18,19,20. Sebbene oggigiorno i biodiesel siano costosi rispetto ai combustibili petroliferi, alla luce di questi problemi favorevoli, numerosi gruppi di ricerca in tutto il mondo sono impegnati nello sviluppo del protocollo di sintesi per ridurre i costi di produzione.

Solitamente, i biodiesel vengono prodotti seguendo diversi percorsi come la microemulsione, la pirolisi e la transesterificazione e tra questi l'ultimo è il più semplice, pratico e sostenibile9,10. La transesterificazione comporta l'alcolisi, principalmente la metanolisi degli esteri, ottenuti da diverse materie prime come olio da cucina esausto, rifiuti organici, rifiuti agricoli, grassi animali, olio vegetale e anche da risorse naturali come olio di jatropha non commestibile, olio di canola, olio di neem , olio di tè, olio di cotone, olio di tabacco, ecc. e olio di soia commestibile, olio di palma, olio di cocco, olio di ricino21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34.