Analisi di preparazione e caratterizzazione di biocarburante derivato da estratti di semi di Ricinus communis (pianta di ricino)

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 11021 (2022) Citare questo articolo

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Il presente studio valuta la prospettiva di utilizzare l’olio di semi di R. Communis come carburante sostitutivo per i motori diesel. Il biodiesel viene preparato dall'olio di semi della pianta R. Communis mediante una procedura di transesterificazione catalitica di base in un'unica fase. L'indagine riguarda le caratteristiche fisico-chimiche del biodiesel R. Communis ed è stata associata al diesel di base. È stato percepito che le caratteristiche del biodiesel sono ben abbinate a quelle del diesel di base secondo i limiti ASTM D6751. Il biodiesel R. Communis è miscelato in diverse proporzioni con diesel di base come D10, D20, D30, D40, D50 e D100 ed è testato in un motore DI monocilindrico Kirloskar TV1 a 4 colpi in condizioni di carico alterate. I risultati dimostrano che BTE e BSFC per D10 e D20 sono simili al diesel di base. Il BSFC indica che il BSFC preciso del diesel di base, D10, D20, D30, D40 e D50 era rispettivamente 0,87, 1,70, 2,60, 3,0, 3,4 e 3,5 kg/kW-ora. Il BTE estremo in condizioni di pieno carico per il diesel di base, D10, D20, D30, D40, D50 e D100 sono rispettivamente 28,2%, 28,1%, 27,9%, 25,5%, 24,1% e 23,6%. Nel caso delle emissioni dei motori, le miscele di biodiesel R. Communis hanno fornito una diminuzione media di idrocarburi (HC), monossido di carbonio (CO) e anidride carbonica (CO2) associati al diesel di base. Tuttavia, le miscele di biodiesel R. Communis scaricano livelli elevati di ossido di azoto (NOx) rispetto al diesel di base. Il diesel di base, D10, D20, D30, D40, D50 e D100 aveva emissioni UBHC rispettivamente di 45 ppm, 40 ppm, 44 ppm, 46 ppm, 41 ppm e 43 ppm. La riduzione delle emissioni di CO per D10, D20, D30, D40, D50 e D100 è rispettivamente dello 0,13%, 0,14%, 0,17%, 0,18% e 0,21%. La differenza nell'attenzione agli NOx all'interno delle potenze di frenata per D10, D20, D30, D40 e D50 e il diesel di base è rispettivamente di 50 ppm, 100 ppm, 150 ppm, 250 ppm, 350 ppm e 500 ppm. La differenza tra l'emissione di CO2 e il rispetto dei poteri di rottura per il diesel di base, D10, D20, D30, D40, D50 e D100 è rispettivamente del 4,8%, 4,9%, 4,8%, 4,56%, 4,9% e 5,1%. La presente ricerca fornisce un modo per consentire alle miscele di benzina rinnovabili di sostituire il diesel per alimentare i motori diesel, eliminando così la dipendenza dai combustibili fossili.

Nell’ultimo decennio, l’urbanizzazione, la modernizzazione e l’industrializzazione legate alla produzione e all’utilizzo dell’energia hanno rappresentato un anello fondamentale in diversi settori economici, scientifici e sociali1. La riduzione delle basi combustibili non rinnovabili, accompagnata dalle emissioni di gas serra, presenta un problema pericoloso2,3. Pertanto, il cambiamento essenziale per scoprire opportunità sostitutive per spaventare la scala mondiale in attesa del disastro energetico, tenendo conto delle difficoltà ambientali e della loro qualificazione, sfidando al contempo il rafforzamento del mandato energetico è un requisito imperativo del momento4. Forniture di energia costanti, poco costose, innocue ed ecocompatibili sono importanti per la crescita finanziaria di una popolazione e per il benessere globale di un individuo5. Gran parte del mandato globale dell’energia elettrica viene affrontato con l’aiuto dell’uso di combustibili fossili come carbone, benzina fossile e altri prodotti petroliferi. I motori ad accensione per compressione (CI) alimentati con l'ausilio del petrodiesel vengono spesso assunti nei settori dell'industria, dell'agricoltura e dei trasporti a causa della loro flessibilità in termini di migliore produttività del carburante, stabilità, costi contenuti e procedure innocue. Gli scienziati sono stimolati a ricercare in modo significativo il potenziale dei motori per risolvere i problemi ambientali. Inoltre, i biodiesel sono una promettente fonte di carburante sostitutivo che soddisfa le esigenze di produzione, in particolare le emissioni di gas di scarico, contribuendo e influenzando i cambiamenti climatici e l’inquinamento specifico. Inoltre, i biodiesel sono considerati combustibili a zero emissioni di carbonio poiché le emissioni legate alla loro accensione sono comparativamente uguali alle emissioni di CO2 assorbite durante la crescita delle piante da cui vengono preparati i biodiesel. Inoltre, al giorno d'oggi è stato avviato il rapido utilizzo di fonti di combustibile fossile per aumentare le emissioni pericolose dell'atmosfera, principalmente sotto forma di CO2, aumentando così l'effetto serra e il riscaldamento globale6,7. D'ora in poi, è fondamentale produrre un carburante extra la cui potenza derivi da beni presenti in tutto il mondo nel paese come l'alcol, il biodiesel e gli oli vegetali8. Il biodiesel offre una potenza di rendimento realistica e riduce notevolmente le radiazioni del motore rispetto ad altri diesel. Pertanto, i compositi del biodiesel sono stati sviluppati come sostituti della benzina per ridurre i rilasci nei motori diesel. Il biodiesel può essere composto da olio naturale, oli o grassi animali, sego e olio da cucina avanzato. La procedura consente di differenziare tali oli dal biodiesel o dal biocarburante ed è un concetto di transesterificazione9. Il biodiesel ha molte proprietà benefiche per l’ambiente10; include una delle principali basi di risorse energetiche nella biosfera poiché copre circa il 14% dell'esaurimento energetico della biosfera11,12,13. Sono in corso numerosi studi a favore dei biocarburanti. Biocarburanti, il biodiesel ha più energia, poiché ha proprietà identiche al comportamento del gasolio14. Il biodiesel è biodegradabile, rinnovabile e più ecologico rispetto al carburante ricavato dal petrolio15. Sono più di 350 i prodotti petroliferi conosciuti, tra cui solo gli oli di Pongamia, Jatropha curcas, Neem, Canapa, Mahua, Calophyllum inophyllum e semi di cotone sono considerati un potenziale carburante alternativo per i motori diesel16. A parte la rinnovabilità, i vantaggi dei biocarburanti sono i seguenti: elevato contenuto di ossigeno, punti di infiammabilità più elevati e maggiore potere lubrificante che producono combustioni complete rispetto ai carburanti diesel convenzionali17. Inoltre, i benefici ambientali rappresentano un’altra influenza dello studio a causa del minore effetto serra, del minore inquinamento atmosferico, della minore contaminazione dell’acqua e del suolo e del ridotto rischio per la salute18. Secondo la letteratura, si sostiene che la maggior parte della ricerca viene condotta sotto forma di vari petroli nei dispositivi diesel, in particolare biodiesel costituito da diverse varietà di oli naturali, e sono stati realizzati studi davvero costanti sul biodiesel prodotto dalla Cannabis sativa semi19. È stata eseguita la produzione di semi di canapa in esteri metilici e le residenze fisico-chimiche del biodiesel di canapa sono state associate ad altri diesel di base e si è stabilito che il biodiesel piacevole fosse simile all'ASTM D67520. La metanolisi dell'olio di semi di canapa catalizzata con l'ausilio dell'idrossido è stata studiata con l'ausilio dell'utilizzo dell'intera strategia ruotante del composto fondamentale21. Temperature di reazione e rapporto molare tra metanolo e olio di semi di canapa più favorevoli (43,4 °C e 6,4:1) rispetto a quest'ultimo (56,8 °C e 8,5:1) con un carico di catalizzatore leggermente più elevato (1,2% rispetto a 1,0%). R. Communis, in altri nomi viene identificato come ricino) appartiene alla specie delle Euphorbiaceae. Può essere coltivato in numerose aree come; USA, India, Cina, Africa Centrale, Brasile e Australia, attraverso diversi sistemi di coltivazione22. Il seme maturato di R. Communis è tossico per la salute umana e per gli animali perché contiene proteine ​​tossiche23. Il raccolto di semi di R. Communis è di circa 902 kg/ha all'anno e il suo seme contiene circa il 47-56% di olio. L'emolliente (olio) è viscoso, alquanto odoroso, leggermente giallastro, non volatile e non essiccante, di sapore insipido24. Sono state suggerite poche segnalazioni per il seme di R. communis biodiesel25.