Ein biobasierter Mischmetalloxidkatalysator zur Biodieselproduktion aus Abfallkochöl: Modellierung der Reaktionsbedingungen, Optimierung und Sensitivitätsanalyse

Diese Studie bewertete die Nutzung eines heterogenen Katalysators, der aus Abfallmarmorkacheln und Kuhhörnern abgeleitet wurde, zur Synthese von Biodiesel aus Abfallkochöl. Der synthetisierte Verbundkatalysator wurde aus Abfallmarmorkacheln und Kuhhörnern durch sequentielle Kalzination und nasse Impregnierung hergestellt. Der Katalysator und seine Vorläufer wurden charakterisiert, um ihre Zusammensetzung sowie strukturelle und Oberflächeneigenschaften zu analysieren. Der Biodieselproduktionsprozess wurde modelliert und optimiert mittels der Reaktionsflächenmethode (RSM) und künstlichen neuronalen Netzwerken (ANN). Die Charakterisierung des Abfallkochöls ergab seine Eignung für die Biodieselproduktion. Der Katalysator hatte eine Oberfläche von 301,510 m²/g, während das Porenvolumen und der Porendurchmesser jeweils 0,165 cm³/g und 2,110 nm betrugen, was zu einem optimalen Biodieselerntrag von 98% bei einer Reaktionszeit von 119,92 min, einer Katalysatorkonzentration von 5,12 Gew.% und einer Reaktionstemperatur von 74,86 °C sowie einem Methanol-zu-Öl-Verhältnis von 11,43:1 beitrug. Der Katalysator war bis zu sieben Zyklen wiederverwendbar und behielt signifikante Aktivität. Die optimierte Biodieselprobe wies Eigenschaften auf, die den Standards entsprachen. RSM und ANN zeigten eine angemessene Repräsentation des Biodieselerntrags, wie durch ihre hohen R2-Werte angezeigt, obwohl ANN überlegen war, da es höhere R2 (0,9993) und angepasste R2 (0,9977) Werte hatte. Die Ergebnisse der globalen Sensitivitätsanalyse zeigten die Reaktionstemperatur als die wichtigste Eingangsvariable. Diese Arbeit hat Einblicke in die Verwertung von Abfallkochöl für eine nachhaltige Biodieselproduktion durch heterogene Katalyse gegeben.