Biodiesel from waste oil by coconut processing plant

Abstract

The objectives of this research are to 1) study the basic property of used coconut oil from the coconut reforming industry using the chemistry process. 2) study the main factors affecting the transesterification 3) study the fuel quality of B100 (100% diesel by volume) and the results of used oil biodiesel mixed with 25 (B25), 50 (B50) and 75 (B75) % biodiesel by volume as well as mixed with 5 (BE5) and 20 (BE20) % ethanol by volume, and 4) study the utilization of fuel biodiesel from the coconut industrial waste oil.

The results showed that 1) the used coconut oil had 0.88 specific gravity (density at 60/60 degree F), 84.0 cs viscosity, 21 degree C pour point, 25 degree C cloud point, 7,416 cal/g heating value, 0.38% wt sulphur content, 157.3 degree C flash point, 164.6 degree C fire point, 0.53% ash and not higher than 1 copper strip corrosion. 2) Based on the transesterification, the result showed that the use of the two-step activator in the process was the best method because it could separate 49% methyl ester from the 100% waste coconut oil. In the first step of the transesterification, 50% methanol and 5% potassium hydroxide were used as solvent and activator, respectively, while 25 methanol and 1.5 potassium hydroxide were used as solvent and activator, respectively in the second step and as a result, average 49% methyl ester and 92.7% FAME with EN 14214 Standards for biofluid fuel were gained from the experiment. 3) In terms of studying the fuel property in addition to the combination between the biodiesel and diesel after the improvement of its fuel property and all physical properties followed by the efficiency test in 9.5 HP single-pistoned Kubota ET, the result indicated that B100 biodiesel had 2400 RPM with 37.93 newton-meter twisting force, 6.5 ฺBHP breaking force, 1.92 liters per hour fuel using rate, 67 PPM HC poisonous gas and 1.2% carbonmonoxide poisonous gas. 4) It was found that the waste coconut oil (B100 biodiesel) could be completely burned, decrease the pollution emission and could be improved to be a maximum efficient fluid fuel for the diesel engine based on circulated resources and the concept of zero waste.

งานวิจัยครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อ 1) ศึกษาสมบัติพื้นฐานของน้ำมันเหลือใช้จากอุตสาหกรรมแปรรูปมะพร้าว โดยผ่านกรรมวิธีทางเคมี 2) ศึกษาปัจจัยหลักที่มีผลต่อปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชัน 3) ศึกษาสมบัติการเป็นเชื้อเพลิง B100 (อัตราส่วนไบโอดีเซล 100 เปอร์เซ็นต์โดยปริมาตร), D100 (อัตราส่วนน้ำมันดีเซล 100 เปอร์เซ็นต์โดยปริมาตร) และผลของการใช้ไบโอดีเซลจากน้ำมันเหลือใช้ แล้วผสมกับน้ำมันดีเซล 5 อัตราส่วน คือ 25 (B25), 50 (B50) และ 75 (B75) เปอร์เซ็นต์โดยปริมาตร และผลของการใช้ไบโอดีเซลจากน้ำมันเหลือใช้แล้วผสมกับเอทานอลปริมาณ 2 อัตราส่วน คือ 5 (BE5) และ 20 (BE20) เปอร์เซ็นต์โดยปริมาตร และ 4) ศึกษาการใช้ประโยชน์ไบโอดีเซลจากน้ำมันดำในอุตสาหกรรมแปรรูปมะพร้าวและนำน้ำมันดำดังกล่าวมาใช้เป็นเชื้อเพลิง

ผลการวิจัยพบว่า 1) คุณสมบัติของน้ำมันเหลือใช้จากอุตสาหกรรมแปรรูปมะพร้าว มีความถ่วงจำเพาะ (Density ที่ 60/60 ๐F) 0.88* ความหนืด (Viscosity) 84.0 เซนติสโตก จุดไหลเท (Pour Point) 21 ๐C จุดขุ่นตัว (Cloud Point) 25 ๐C ค่าความร้อน (heating value) 7,416 cal/g ปริมาณกำมะถัน (Sulphur content) 0.38% wt. จุดวาบไฟ (Flash point) 157.3 ๐C การติดไฟ (Fire point) 164.6 ๐C ปริมาณเถ้า Ash 0.53% wt และการกัดกร่อนแผ่นทองแดง (Copper Strip Corrosion) ไม่สูงกว่า1 2) การศึกษาผลการทดลองใช้กระบวนการทรานส์เอสเทอริฟิเคชัน พบว่ากระบวนการผลิตน้ำมันไบโอดีเซลโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาแบบสองขั้นตอนทรานส์เอสเทอริฟิเคชัน เป็นวิธีที่เหมาะสมที่สุด สามารถแยกเมทิลเอสเทอร์ออกจากกลีเซอรอลได้สูงสุด 49 เปอร์เซ็นต์ จากน้ำมันดำในอุตสาหกรรมแปรรูปมะพร้าว 100 เปอร์เซ็นต์ โดยใช้เมทานอล 50 เปอร์เซ็นต์ เป็นตัวทำละลาย ใช้โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ 5 เปอร์เซ็นต์ เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาขั้นตอนแรก ทรานส์เอสเทอริฟิเคชันขั้นตอนที่สอง ใช้เมทานอล 25 เปอร์เซ็นต์ เป็นตัวทำละลาย ใช้โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ 1.5 เปอร์เซ็นต์ เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา จะได้เมทิลเอสเทอร์ 49 เปอร์เซ็นต์ โดยเฉลี่ย %FAME 92.7% (±1.0) ทดสอบตามเกณฑ์มาตรฐาน EN14214 สำหรับน้ำมันเชื้อเพลิงชีวภาพเหลว 3) ผลการศึกษาสมบัติการเป็นเชื้อเพลิงและผลของการใช้ไบโอดีเซลผสมกับน้ำมันดีเซล หลังการปรับปรุงสมบัติที่สำคัญของน้ำมันเชื้อเพลิงและสมบัติทางกายภาพทุกชนิดที่ได้จากการทดลอง แล้วนำไปทดสอบสมรรถนะกับเครื่องยนต์ดีเซลสูบเดียว (รอบต่ำ) คูโบต้า อีที ขนาด 9.5 แรงม้า พบว่าน้ำมันไบโอดีเซล B100 มีสมรรถนะสูงสุดที่ 2,400 รอบต่อนาที ให้แรงบิด 37.93 นิวตันเมตร กำลังม้าเบรก 6.5 แรงม้าเบรก อัตราการใช้เชื้อเพลิง 1.92 ลิตรต่อชั่วโมง และ ก๊าซไอเสียไฮโดรคาร์บอน 67 PPM ก๊าซไอเสียคาร์บอนมอนนอกไซต์ 1.2 เปอร์เซ็นต์ 4) พบว่าไบโอดีเซลจากน้ำมันดำในอุตสาหกรรมแปรรูปมะพร้าว (ไบโอดีเซล B100) มีการเผาไหม้สมบูรณ์ ช่วยลดการปลอยมลพิษ สามารถปรับปรุงเป็นเชื้อเพลิงเหลวที่เป็นทรัพยากรหมุนเวียน เพื่อใช้เป็นน้ำมันเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์ดีเซลได้ และลดปริมาณของเสียที่เกิดขึ้นให้เหลือน้อยลง เพื่อเพิ่มมูลค่าให้กับเศษวัสดุเหลือใช้ สอดคล้องกับแนวคิดของเสียเหลือศูนย์หรือ Zero waste เป็นการหมุนเวียนทรัพยากรให้กลับมาใช้ใหม่ได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด