Title of article :
Optimization of Biodiesel Production Conditions Using Chlorella vulgaris Microalgae Cultivated in Different Culture Medium: Statistical Analysis
Author/Authors :
Farzandi, R. Department of Chemical Engineering - Faculty of Engineering - Ferdowsi University of Mashhad -Mashhad, Iran , Nayebzaheh, H. Faculty of Material and Chemical Engineering - Esfarayen University of Technology - Esfarayen - North Khorasan, Iran , Hokmabadi, M. Department of Chemical Engineering - Faculty of Engineering - Ferdowsi University of Mashhad -Mashhad, Iran , Seghatoleslami, N. Department of Chemical Engineering - Faculty of Engineering - Ferdowsi University of Mashhad -Mashhad, Iran
Abstract :
The effect of cultivation culture on the biodiesel yield produced from in-situ transesterification of Chlorella vulgaris microalgae was assessed. Firstly, the algae were cultivated in Moh202, sterilized wastewater (SW), unsterilized wastewater (USW) mediums. It was found that around ten days were suitable to receive maximized growth of microalgae; while, maximum and minimum growth was detected in Moh202 and SW media. Before assessment, the effect of cultivation medium on the biodiesel content, the transesterification reaction conditions such as catalyst (NaOH) concentration, reaction time and amount of methanol were investigated by algae cultivated in Moh202 medium via fractional factorial design as statistical methodology. In the range of the study, catalyst concentration and reaction time were the most important effective parameters on the biodiesel yield. Moreover, the interaction between reaction time with catalyst concentration and amount of methanol was also important. In short reaction time and its interaction with catalyst concentration had positive effect, while catalyst concentration, amount of methanol and interaction of reaction time and amount of methanol had negative impact on the biodiesel yield. The yields of the algae cultivated in Moh202, sterilized and unsterilized wastewater media at the optimum conditions of 1 wt.% of catalyst, 9 mL methanol/g biomass and reaction time of 4 hours were 95.5%, 83.9% and 75.5%, respectively. Although the difference between biodiesel yields of Chlorella vulgaris Microalgae cultivated in the wastewater medium compared to sterilized wastewater medium was observed, wastewater can be used as a medium for cultivation of algae for biodiesel production to reduce the biodiesel production costs.
Farsi abstract :
اثر محيط كشت بر عملكرد بيوديزل توليد شده از ترانس استريفيكاسيون از ريز جلبكهاي كلرل ولگاريس ارزيابي شد. در مرحله اول، جلبكها در محيطهاي Moh202 ، فاضلاب استريليزه ( SW )، فاضلاب استريل نشده ( USW ) كشت شدند. مشخص شد كه حدود ده روز براي دريافت حداكثر رشد ريز جلبك مناسب است. در حاليكه، حداكثر و حداقل رشد در محيط Moh202 و SW مشاهده شد. قبل از ارزيابي، اثر محيط كشت بر روي محتواي بيوديزل، شرايط واكنش ترانس استريشن مانند غلظت كاتاليزور، زمان واكنش و مقدار متانول توسط جلبكهاي كشت شده در محيط Moh202 از طريق طراحي فاكتوريل كسري به عنوان روش آماري بررسي شد. در دامنه مطالعه، غلظت كاتاليزور و زمان واكنش مهمترين پارامترهاي موثر بر عملكرد بيوديزل بودند. علاوه بر اين، تعامل بين
زمان واكنش با غلظت كاتاليزور و مقدا ر متانول نيز مهم بود. در زمان واكنش كوتاه و اثر متقابل آن با غلظت كاتاليزور اثر مثبت داشت، در حالي كه غلظت كاتاليزور، مقدار متانول و اثر متقابل زمان واكنش و ميزان متانول بر عملكرد بيوديزل تأثير منفي داشت. بازده جلبكهاي كشت شده در Moh202 ، محيط فاضلاب استري ليزه و غير استريل شده در شرايط مطلوب 1 درصد وزني كاتاليزور، 9 ميلي ليتر متانول در گرم زيست توده و زمان واكنش 4 ساعت به ترتيب 5 / 95% ، 9 / 83% و 5 / 75 % بود. اگرچه تفاوت بين عملكرد بيوديزل ريز جلبكهاي كلرل ولگاريس كشت شده در محيط فاضلاب در مقايسه با محيط فاضلاب استريليزه مشاهده شد، ميتوان از فاضلاب به عنوان محيط كشت جلبك براي توليد بيوديزل استفاده كرد تا هزينههاي توليد بيوديزل كاهش يابد.
Keywords :
Biodiesel , Chlorella vulgaris , Microalgae , Statistical analysis , Transesterification , Wastewater
Journal title :
Iranian Journal of Energy and Environment