Biodiesel production from petrochemical industry sludge: Direct liquid-liquid lipid extraction method

Abstract

Petrokimya endüstrisi atıksu arıtma tesisinin (AAT) yağlı çamurları yüksek lipit içeriğine sahiptir ve lipit hammaddesi olarak kullanılabilir. Standart kurutma yöntemi, çamurdaki yüksek su miktarını gidermek için, toplam biyodizel üretim maliyetinin % 50'sini tutan, pahalı çamur susuzlaştırma/kurutma aşamalarını gerektirmektedir. Bu çalışma, petrokimya endüstrisi AAT çamurlarından, yenilikçi direkt sıvı-sıvı lipit ekstraksiyon yöntemini kullanarak, pahalı çamur susuzlaştırma ve kurutma aşamalarını ortadan kaldırarak ve standart kurutma yöntemiyle karşılaştırmak suretiyle lipit ekstraksiyonunu araştırmıştır. Çalışma ayrıca, ön arıtma yöntemlerinin çamur örneklerinin lipit ve biyodizel verimleri üzerindeki etkisini araştırmıştır. Her iki yöntemde, hekzan bir organik çözücü olarak kullanılmıştır. Pahalı çamur kurutma veya susuzlaştırma aşamaları gerektirmeyen direkt sıvı-sıvı lipit ekstraksiyon yöntemi, petrokimya endüstrisi AAT çamurları için standart kurutma yöntemine göre % 53 daha yüksek lipit ve % 56 daha yüksek biyodizel verimi ile sonuçlanmıştır. Asit ön-arıtımı direkt sıvı-sıvı ve standart kurutma lipit ekstraksiyon yöntemleri kullanılarak lipit ve biyodizel verimini arttırdı. Tek başına ultrasonikasyon ön-arıtımı ve tek başına mikrodalga ön-arıtımı, direkt sıvı-sıvı lipit ekstraksiyon yöntemi için lipit ve biyodizel verimlerinde önemli bir değişikliğe neden olmamıştır. Birleşik ön-arıtma yöntemleri (asidifikasyon/ ultrasonikasyon ve asidifikasyon/mikrodalga), her iki ekstraksiyon yöntemi için lipit ve biyodizel verimlerini önemli ölçüde artırmıştır. En yüksek lipit (% 47.1) ve biyodizel (% 32.6) verimleri, koyulaştırıcı çamur numunelerine birleşik asidifikasyon/mikrodalga ön-arıtımının uygulanması ve sıvı-sıvı lipit ekstraksiyon yönteminin kullanılmasıyla elde edilmiştir. Sıvı-sıvı lipit ekstraksiyonu, çamur yönetiminin enerji ve maliyet etkin bir yolu olduğu görünmektedir.

The oily sludges from petrochemical industry wastewater plant (WWTP) have high lipid content and can be used as lipid feedstocks. Standard drying method necessitates expensive sludge dewatering/drying steps, holding 50 % of overall biodiesel production cost, to remove high water content in sludge. This study explored lipid extraction from petrochemical industry WWTP sludges by using the novel direct liquid–liquid lipid extraction method, eliminating costly sludge dewatering and drying steps, and to compare it to standard drying method. The study also investigated the effect of pre-treatment methods on lipid and biodiesel yields of sludge samples. In both methods, hexane was used as an organic solvent. The direct liquid-liquid lipid extraction method, which does not require expensive sludge drying or dewatering steps, resulted with 53 % higher lipid and 56 % higher biodiesel yields for petrochemical industry WWTP sludges than the standard drying method. Acid pre-treatment increased lipid and biodiesel yields by using direct liquid-liquid and standard drying lipid extraction methods. The ultrasonication pre-treatment alone and microwave pre-treatment alone did not cause to an important change in lipid and biodiesel yields for the direct liquid-liquid lipid extraction method. The combined pre-treatment methods (acidification/ultrasonication and acidification/microwave) considerably increased the lipid and biodiesel yields for both extraction methods. The highest lipid (47.1 %) and biodiesel (32.6 %) yields were achieved by application of combined acidification/microwave pre-treatment to the thickener sludge samples and using the liquid-liquid lipid extraction method. Liquid-liquid lipid extraction seems to be an energy and cost efficient way of sludge management.