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Título : Production and characterization of biodiesel from microalgae cultivated in a photobioreactor at laboratory scale
Autor : Ochoa, Valeria (dir)
Mora, José (dir)
Quintanilla Ribadeneira, Francisco Xavier
Descriptores / Subjects : Biodiesel
Microalgas
Biomasa
Lípidos
Transesterificación
Caracterización
Fecha de Publicación : jul-2016
Ciudad: Editorial : Quito: USFQ, 2016
Cita Sugerida : Tesis (Ingeniero Ambiental), Universidad San Francisco de Quito, Colegio de Ciencias e Ingenierías; Quito, Ecuador, 2016
Resumen / Abstract: Una promisoria fuente de biomasa para la producción de combustibles alternativos son las microalgas, ya que cuentan con un gran metabolismo fotosintético y son capaces de crecer rápidamente en términos de producción de biomasa con el fin de producir celulosa, almidones y aceites en grandes cantidades. El objetivo de este estudio fue completado obteniendo y caracterizando biodiesel producido a partir de microalgas nativas cultivadas en condiciones de laboratorio controladas. En primer lugar, se produjo biodiesel a partir de lípidos extraídos por dos metodologías (lípidos neutros y totales) y directamente de la biomasa de algas se seca. El aceite de soja comercial fue utilizado para producir biodiesel de soja como control positivo. La reacción de transesterificación se llevó a cabo en presencia de un catalizador homogéneo hidróxido de potasio (KOH) y metanol (CH3OH). Cromatografía de capa fina (TLC) y valores Rf se aplicaron para evaluar la eficiencia de la reacción de transesterificación en primera instancia. Por otra parte, cromatografía de gases con detector de espectrometría de masas (GC-MS) y cromatografía de gases con detector de ionización de llama (GC-FID) fue aplicado para la identificación y cuantificación de los ésteres metílicos de ácidos grasos (FAME). Las muestras de biodiesel de microalgas, están compuestas por: tetradecanoato de metilo (14:0) (2.94 %), palmitato de metilo (16:0) (7.18 %), 9,12,15 éster metílico octadecanoico (18:3) (1.16 %), 9,12 éster metílico octadecanoico (18:2) (39.47 %), 9 éster metílico octadecanoico (18:1) (33.29 %), estearato de metilo (18:0) (5.37 %), fitol (2.48 %) y tetratriacontano (8.11 %). La cuantificación se llevó a cabo empleando dodecanoato de metilo (12:0) como el estándar interno y dos estándares linoleato de metilo (18:2) y palmitato de metilo (16:0). Curvas de calibración se construyeron relacionando la masa (m) y el área (A) entre m(16:0)/m(12:0) vs. A(16:0)/A(12:0) y m(18:2)/m(12:0) vs A(18:2)/A(12:0). Un factor de respuesta 1:1 entre los ésteres que contienen de 14 a 20 átomos de carbonos fue demostrado. En conclusión, el proceso de producción de biodiesel a partir de lípidos neutros de microalgas es el proceso más eficiente. El porcentaje de rendimiento de la reacción de transesterificación para la muestra de biodiesel producido a partir de lípidos neutros de microalgas fue 5,04%.
Descripción : One promising source of biomass for alternative fuel production is microalgae since they have a large photosynthetic metabolism and grow rapidly in terms of production of biomass and great ability to produce cellulose, starches and oils in large quantities. The objective of this study was completed by producing and characterizing biodiesel produced from native microalgae cultivated in laboratory-controlled conditions. First, biodiesel was produced from lipids extracted by two methodologies (neutral and total lipids) and directly from dried algal biomass. Commercial soja oil was employed to produce soja biodiesel as a positive control. The transesterification reaction was accomplished in presence of a homogeneous catalyst potassium hydroxide (KOH) and methanol (CH3OH). Thin Layer Chromatography (TLC) and Rf values were applied to firstly evaluate the transesterification reaction efficiency. On the other hand, gas chromatography with mass spectrometry (GC-MS) and gas chromatography with flame ionization detector (GC-FID) were employed to identify and quantify fatty acid methyl esters (FAME). The microalgae biodiesel samples, are composed of: methyl tetradecanoate (14:0) (2.94 %), methyl palmitate (16:0) (7.18 %), 9,12,15 octadecanoic acid methyl ester (18:3) (1.16 %), 9,12 octadecanoic acid methyl ester (18:2) (39.47 %), 9 octadecanoic acid methyl ester (18:1) (33.29 %), methyl stereate (18:0) (5.37 %), phytol (2.48 %), and tetratriacontane (8.11 %). Quantification was conducted employing methyl dodecanoate (12:0) as the internal standard and two standards methyl linoleate (18:2) and methyl palmitate (16:0). Calibration curves were constructed by relating the mass (m) and area (A) of: m(16:0)/m(12:0) vs. A(16:0)/A(12:0) and m(18:2)/m(12:0) vs A(18:2)/A(12:0). A 1:1 response factor among esters ranging from 14 to 20 carbons was demonstrated. In conclusion, biodiesel production process from microalgae neutral lipids is the most efficient process. The percent yield of the transesterification reaction for the microalgae neutral lipids biodiesel sample was 5.04 %.
URI : http://repositorio.usfq.edu.ec/handle/23000/5700
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