Investigation of levulinic acid production from safflower stalks


Creative Commons License

Yüksel D. E. , Ballice L. , Sağlam M., Yüksel M.

2. INTERNATIONAL ICONTECH SYMPOSIUM ON INNOVATIVE SURVEYS IN POSITIVE SCIENCES , 23 - 26 September 2020, vol.1, pp.207-209

  • Publication Type: Conference Paper / Summary Text
  • Volume: 1
  • Page Numbers: pp.207-209

Abstract

Dünyada yılda oluşan 1,7- 2,0 x 1011 ton lignoselülozik biyokütlenin % 97’ye yakın kısmı değerlendirilmemektedir. Bu büyük potansiyelden kimyasal ve biyokimyasal yöntemlerle sıvı ve gaz yakıtlar ile çeşitli kimyasalları elde etmek için laboratuvar ve pilot ölçekte yoğun çalışmalar yapılmaktadır. Kimyasal yöntemlerden biri, lignoselülozik biyokütledeki selüloz ve hemiselülozun suyun kritik altı koşullarında ve asidik ortamda hidrolizi, dehidrasyonu ve rehidrasyonudur. Bunun sonucu başta 5-HMF, levulinik asit (LA), furfural ve formik asit olmak üzere reaksiyon koşullarına bağlı olarak çok sayıda kimyasal madde de oluşmaktadır. US Enerji Bölümü (DOE) 2004 yılında biyokütleden üretilebilecek 12 temel kimyasalın (building blocks) adını yayınlamıştır. Bu kimyasallar, yakın gelecekte petrokimya rafinerilerinin yerini alması öngörülen biyorafinerilerin temelini oluşturacaktır. Bu 12 kimyasaldan biri de LEVULİNİK ASİT (LA)’tir. Tüm bu noktalardan hareketle bu projede; ekimi gün geçtikçe yaygınlaşan aspir bitkisi saplarından aromatik sülfonik asit katalizörleri varlığında otoklav reaktör sistemi kullanılarak LA oluşum koşulları araştırılmıştır. Seçilen biyokütlelerden hidroliz, dehidrsayon ve rehidrasyon reaksiyonları ile LA oluşumunda; benzen sülfonik asit (BSA), para toluen sülfonik asit (PTSA) ve lineer alkil benzen sülfonik asit (LABSA) katalizör olarak kullanılmıştır. Deneysel çalışmalar otoklav reaktör sisteminde yapılmıştır ve reaksiyon parametrelerine göre oluşan sıvı üründeki LA değişimleri HPLC ile yapılacak analizlerle belirlenmiştir. Maksimum LA verimine ulaşmada, reaksiyon sıcaklığının (120, 140, 160, 180, 200, 220˚C), pH’nın (0.5, 1.0, 1.5) ve çözgen/biyokütle oranının (5, 10, 15) etkisi incelenmiştir. Katalizör miktarı ise pH değerlerine göre hesaplanmıştır. 

Etkisi incelenecek parametrelere bağlı olarak, en yüksek ürün verimini elde edeceğimiz koşulların saptanması amacıyla gerçekleştirilmesi gereken deney tasarımı ve analizi Minitab 17 paket programında karma düzeyli (6^1 ve 3^3) L18 ortogonal dizim kullanılarak yapılmıştır. Elde edilen deneysel verilerin ortalama değer grafikleri analizlendiğinde, maksimum LA verimine en etkili parametre pH olduğu görülmüştür. Bunu sırasıyla (en etkiliden aza doğru) sıcaklık, katalizör tipi ve çözgen/biyokütle oranı parametreleri izlemektedir. Diğer taraftan, elde edilen verilerin sinyal/gürültü oranı grafiği analizine göre en yüksek LA verimini verecek koşulun 200 °C, 0.5 pH, 1g aspir/20ml çözgen (çözgen/biyokütle oranı 20) olduğu ve verime pozitif yönde en etkili katalizörün PTSA olduğu bulunmuştur. Anahtar Kelimeler: Biyokütle, Aspir Sapı, Levulinik Asit, Hidroliz, Dehidrasyon, Rehidrasyon