Repositorio
Institucional

Gonzalez, Maria Eugenia

Microwave-Assisted Biodiesel Production Using Activated Oat Hull-Derived Biochar as Catalyst

MDPI

CATALYSTS

en

This study investigated the effect of KOH activation on biochar, with a focus on how porosity and potassium content influence microwave-assisted catalytic biodiesel production, using experimental design approaches. Activated biochar was synthesized from oat hull waste through KOH activation, followed by pyrolysis under controlled conditions. The biochar was characterized through chemical, morphological, and physical analyses, and its catalytic performance in converting used waste cooking oil (WCO) into biodiesel was evaluated using methanol as the acyl acceptor and microwave irradiation to optimize the reaction via experimental design. Results revealed that increasing the KOH/biomass ratio significantly enhanced the specific surface area (SSA) of the catalyst, achieving a maximum SSA of 637.28 m2/g under optimal pyrolysis conditions: 600 degrees C for 3 h with a KOH/biomass ratio of 2. A maximum fatty acid methyl ester (FAME) yield of 100% was achieved within 1 min of microwave-assisted reaction using an optimized catalyst dosage of 2.5%, a WCO/MeOH molar ratio of 1/12, and a reaction temperature of 150 degrees C, with the catalyst being successfully recycled across three cycles. An economic and energy evaluation estimated a catalyst production cost of USD 176.97/kg and a biodiesel production cost of USD 8.9/kg of FAMEs. This research provides a straightforward and cost-effective approach for biofuel production.Este estudio investigó el efecto de la activación con KOH en el biocarbón, centrándose en cómo la porosidad y el contenido de potasio influyen en la producción catalítica de biodiésel asistida por microondas, utilizando enfoques de diseño experimental. El biocarbón activado se sintetizó a partir de residuos de cáscara de avena mediante activación con KOH, seguida de pirólisis en condiciones controladas. El biocarbón se caracterizó mediante análisis químicos, morfológicos y físicos, y su rendimiento catalítico en la conversión de aceite de cocina usado (ACU) en biodiésel se evaluó utilizando metanol como aceptor de acilo e irradiación de microondas para optimizar la reacción mediante diseño experimental. Los resultados revelaron que el aumento de la relación KOH/biomasa mejoró significativamente el área superficial específica (ASE) del catalizador, alcanzando un ASE máximo de 637,28 m²/g en condiciones óptimas de pirólisis: 600 °C durante 3 h con una relación KOH/biomasa de 2. Se logró un rendimiento máximo de éster metílico de ácidos grasos (FAME) del 100 % en 1 minuto de reacción asistida por microondas utilizando una dosis optimizada de catalizador del 2,5 %, una relación molar WCO/MeOH de 1/12 y una temperatura de reacción de 150 °C, con el catalizador siendo reciclado con éxito en tres ciclos. Una evaluación económica y energética estimó un costo de producción del catalizador de 176,97 USD/kg y un costo de producción de biodiésel de 8,9 USD/kg de FAME. Esta investigación proporciona un enfoque sencillo y rentable para la producción de biocombustibles.

artículo original

biochar-based alkaline catalyst

activated biochar

microwave irradiation

waste cooking oil

transesterification

biodiesel

10.3390/catal15080729

pdf

OIL

BIOMASS

TRANSESTERIFICATION

ADSORPTION

CARBON

SYSTEM

OIL

BIOMASS

TRANSESTERIFICATION

ADSORPTION

CARBON

SYSTEM

Bioproductos (Productos que se manufacturan usando biotecnología como materia prima), Biomateriales, Bioplásticos, Biocombustibles, Químicos Brutos y Finos, Bioderivados, Materiales nuevos Bioderivados

Biotecnología Industrial

Ingeniería en Procesos Químicos

versión publicada

dorada

verde

acceso abierto

acceso abierto

WOS:001557314600001

Microwave-Assisted Biodiesel Production Using Activated Oat Hull-Derived Biochar as Catalyst

artículo original

MDPI

CATALYSTS

Chemistry, Physical

en

CC BY 4.0

FONDECYT Ndegrees#FONDECYT(Comision Nacional de Investigacion Cientifica y Tecnologica (CONICYT)CONICYT FONDECYT)

FONDECYT Ndegrees [Ndegrees 11180752]

FONDECYT

pdf