일반화학실험 | 바이오디젤 만들기

 

 

 

TIP

 

 

자동차나 배와 같은 운송수단의 연료에서 발생하는 이산화탄소와 대기오염 문제를 해결하는 방법으로 재생 가능한 바이오매스를 원료로 사용하는 바이오디젤에 대한 관심이 높아지고 있다. 이러한 식물성 유지를 사용하여 바이오디젤을 생산하는 전이에스테르화 반응을 이해한다.

 

 

 

디젤자동차의 엔진인 디젤기관은 원래 땅콩기름으로 움직이도록 설계되었다. 다시말해, 바이오 디젤의 시초는 땅콩기름에서부터 만들어 졌다. 초기에는 유지만을 이용하여 바이오 디젤을 생산하였으나, 현대에는 석유에 적합한 형태로 개발되면서 동식물성 유지를 그대로 사용할 경우 유지의 점도 등으로 인하여 여러 가지 문제점을 유발한다. 이에, 유지의 주성분인 트리글리세리드(Triglyceride)를 분해하여 석유디젤유와 점도 및 연소열이 비슷한 바이오 디젤을 만들어낸다.

 

즉, 깨끗한 식용유라면 식용유만으로도 디젤차는 움직일 수 있으나, 현재의 디젤차는 경유를 사용했을 때 적합하게 만들어져 점도가 높은 식용유를 계속 사용하기는 어려운 점이 있다. 그러나 바이오디젤은 제조과정에서 점성이 경유와 비슷한 수준으로 바뀌기 때문에 따로 연료계통의 개조 없이 100% 주입해서 사용할 수 있는 것이다. 바이오디젤은 재생 가능한 Biomass인 콩, 옥수수, 유채 등에서 유래한 식물성 유지를 원료로 사용하므로, 화석연료에 대한 의존 탈피 가능하고, 탄화수소, 이·일산화탄소, SOx 등의 대기오염을 줄이는 환경 친화적이다.

 

 

전이에스테르화법은 Alcoholysis법으로 알려져 있는데, 식물유지를 산, 염기, 효소 존재 하에 알코올로 전이에스테르화 반응을 시켜, 유지에서 유래한 지방산메틸에스테르와 글리세롤을 만든다. 이렇게 얻은 글리세롤을 분리한 후, 지방산 메틸에스테르인 바이오디젤을 생산한다. 지방산이 3개 결합되어 있는 Triglyceride는 메탄올에 의해 전이에스테르화반응을 진행하고, Diglyceride, Monoglyceride, Glucerol을 거쳐 각 단계마다 1몰의 지방산 메틸에스테르를 생성하는 것이다.

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실험 방법

1. 실험 과정

1) Erlenmeyer flask에 현미유 100g을 넣어준다.

 

 

2)플라스틱 컵에 KOH(1.5%) 1.5g과 MeOH(30%) 30g을 넣은 후 Magnetic bar를 넣고 Magnetic stirre위에서 교반시켜준다. (촉매 만들기)

 

3)1번의 Erienmeyer flask에 2번에서 만든 촉매를 넣고 다시 교반기를 이용해 섞어 주며 반응시켜 준다.

 

4)식물성유, 메탄올 및 촉매를 60℃로 유지하면서 30분 동안 교반한다.

 

5)바이오디젤 - 메탄올 - 글리세린 - KOH 혼합액을 과량의 물로 수세한다.

① 하부에 글리세린이 짙은 갈색을 나타낸다.

② 바이오디젤은 물에 용해되지 않으나 기타용액은 물에 용해되므로 적당한 물과 혼합액을 교반한 후 안정화시키고 상등액을 회수한다.

③ 이 과정을 약 3회 정도 반복한다.

 

6)회수한 바이오디젤은 100℃이상으로 가열하여 잔여 수분을 제거한다.

① 기포(수증기)가 발생하며 이것이 더 이상 나타나지 않을 때까지 가열한다.

 

7)실험과정에서 만든 것을 Tube에 일정 간격으로 일정량의 Sample을 채취한다.(5분 간격으로 채취)

 

 

8) Glycerol이 각 시간마다 채취한 sample에서 얼마나 나오는가 지켜본다. (Biodiesel의 양과 비례.)

 

 

[일반화학실험]바이오디젤(Biodiesel) 1부

 

 

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