Transestérification hétérogène d’huiles végétales sur bentonite modifiée

Abstract

:ملخص الهدف من هذه الأطروحة هو دراسة إنتاج الديزل الحيوي من خلال تحويل زيت الخروع مع محفز طبيعي (الطين). تم تحضير سلسلة المحفزات المؤلفة من طين جزائري مع تشريبه بالمعادن الانتقالية. قمنا بإعداد نوعين من المحفزات: الأولى مزجناها بمعدن واحد (Fe, Al) و الثانية لاستعمال معدنين مركبين (Al-C, Al-Ni). لمعرفة الخصائص السطحية و المورفلوجية للمحفزات قمنا بالاستعانة بعدة تقنيات للتحليل الكيميائي (SEM :EDS) ، الأشعة السينية XRD، التحليل بالأشعة تحت الحمراء (FTIR) بالإضافة إلى قياس المساحة عن طريق (BET). التلقيح بالمعادن أدى إلى زيادة المساحة الفعالة وصولا الى 205 م2/غ (MMT-Al-Co) مع وجود ثغرات فعالة. أدت دراسة العوامل المؤثرة على عملية تحويل الزيت إلى ديزل حيوي لاستخراج (كتلة المحفز المناسبة 7.5%، نسبة كحول/زيت: 15/1، درجة الحرارة 250°) و الوصول إلى معدل إنتاج ايستر بنسبة 98%. أدت دراسة حركية التفاعل إلى كونه من الدرجة الأولى. الخصائص الفيزيائية و الكيميائية للديزل الحيوي تشبه الى حد كبير الخصائص الموجودة في الديزل المستخرج من البترول. الكلمات المفتاحية :الطين المحفز , زيت الخروع , الإيثانول , الأسترة التبادلية ---------------------------------------------- Abstract Bentonite clay from Maghnia (Algeria), very rich in montmorillonite (~ 90 %) purified and intercalated with pillars Al2O3, Al2O3-NiO and Al2O3-CoO, was yapplied as catalyst for the conversion of a mixture of castor oil-ethanol to biodiesel. For the characterization of thecatalysts, several physico-chemical analysis techniques are used (SEM –EDS, XRD and FTIR). The pillared clay with Al2O3-CoO (10%) led to 98% ester conversion. The highest yield of biodiesel production was obtained at 1/15 molar ratio of oil/ethanol, a temperature of 250 °C and 7.5 wt% of catalyst. This behaviour was ascribed to a synergetic effect of the largest surface area developed in the clay and the highest catalytic activity of cobalt in basic medium. The catalysts re-usability experiments revealed that the pillared clays were safely re-used three times without losing their original catalytic effectiveness. The kinetics calculations demonstrated that the transesterification of castor oil in an excess of alcohol using the pillared clay as catalyst followed a pseudo first order kinetics. The biodiesel produced exhibited comparable fuel properties as those of classical fossil diesel. Keywords: bentonite, pillared clays, castor oil, ethanol, transesterification, biodiesel. ----------------------------------------------Résumé: Au cours de l’étude présentée, nous nous sommes consacrés à l’étude de la synthèse de biodieselpar la transesterification d’huile de ricin. Une série de catalyseurs inorgano-montmorillonites est préparée par intercalation d’une montmorillonite algérienne par des métaux de transition ; deux systèmes sont préparés. Le premier est composé de métaux simple (MMT-Al et MMT-Fe) par contre le deuxième système est obtenu par l’imprégnation de plusieurs métaux (MMT-Al-Ni et MMT-Al-Co).Pour la caractérisation des catalyseurs, nous avons eu recours à un certain nombre de techniques physico-chimiques d’analyses permettant la connaissance de la morphologie, des propriétés de surface et du cœur des solides catalytiques telle s que : l’analyse chimique élémentaire par MEB-EDS, la mesure de la surface spécifique des catalyseurs par la méthode BET, la diffraction des rayons X (DRX) et la spectroscopie infrarouge à transformée de fourrier. On a obtenus des solides avec une grande surface spécifique (205m2/g de la MMT-Al-Co) avec l’évolution de la distance basale des matériaux à travers l’intercalation des métaux. L’étude des paramètres révèle un rapport molaire H/A =1/15, une masse de catalyseur =7.5% et une température =250°C pour atteindre un rendement de 98% en ester. La plus grande réactivité(98.5%) est atteinte avec le MMT-Al-Co.l’étude cinétique nous avons montré que la réaction estconsidérée du premier ordre dans un excès d’alcool.Les propriétés physicochimiques du biodiesel sont très proches du diesel fossile utilisé dans les moteurs diesel. Un bon indice de cétane a été obtenu avec un point d'écoulement sécurisé. Mots clés: bentonite, argile pontée, l’huile de ricin, éthanol, transesterification, biodiesel. Auteur : Radjaa EL AHMARFaculté des Sciences Exactes.Université Djillali Liabes – Sidi Bel Abbes –22000, Algérie.dz.Email : rajaaelahmar@gmail.com.