Конверсія гліцерину як побічного продукту виробництва біодизелю
За останні роки суттєво зменшилася кількість викопних джерел, оскільки вони були використані в якості основної сировини для розвитку сучасної економіки. Наприклад, велика кількість продуктів, таких як як транспортне паливо та компоненти щоденного використання одержують з нафтохімічної промисловості. Крім того, зростаючий попит на викопні джерела з країн з економікою, що розвивається (таких як Китай і Індія) і міркування про наявність запасів нафти викликали ріст цін на нафту. Фактично, експерти передбачають кінець дешевих цін на нафту вже у 2040 році, які в даний час складають вище $ 100 за барель. Ця економічна проблема додана до екологічної свідомості, яка робить акцент на проблемах, пов'язаних з забрудненням і накопичення парникових газів, і вимагає розробки альтернативних технологій з метою отримання стійких видів палива і хімікатів з використанням відновлюваних ресурсів.
Біодизель - екологічно чистий вид біопалива, а також паливна добавка, яке отримують із рослинної олії чи тваринного жиру і використовується для заміни нафтовогодизельного палива. З хімічної точки зору це пальне являє собою суміш метилових та/або етилових моноалкілових ефірів довголанцюжкових жирних кислот (насичених і ненасичених). Біодизель є альтернативним автомобільним паливом [7].
Біодизель отримують шляхом переетерифікації рослинних олій або тваринних жирів зі спиртами (метанолом або етанолом) для отримання складних ефірів. Збільшення виробництва біодизелю призводить до накопичення побічних продуктів такого виробництва, серед яких гліцерин займає чільне місце. Загалом, на кожні 1000 кг біодизельного палива з рослинної олії, утворюється 100 кг гліцерину. Зростання виробництва біодизеля призводить до збільшення виробництва гліцерину і як результат перенасичення світового ринку гліцерину. В результаті, ціни на гліцерин зазнали суттєвого зниження, а заводи по виробництву біодизелю шукають можливості реалізації гліцерину, який дедалі частіше переходить до категорії невикористаних відходів. Ціна неочищеного гліцерину на сьогодні становить 6 центів / кг (Voegele 2008). Таким чином ціна гліцерину є конкурентною до цін цукру чи зернових, що дозволяє використовувати неочищений гліцерин для отримання палива за допомогою мікробної ферментації [12].
Біопаливний етанол – це етиловий спирт, який отримують в процесі переробки рослинної сировини, і який може використовуватись як біопаливо.
Як вигідне поновлювальне джерело енергії етиловий спирт є відносно недорогим в порівнянні з бензином. Крім того, етанол володіє більшим октановим числом та вищим тиском парів ніж бензин. На даний час збільшення виробництва етилового спирту може дозволити створювати бензиново-етанольні суміші з 15% вмістом етилового спирту
Рис 6. Світова продукція біодизелю
Незважаючи на те, що біодизель та біоетанол є відновлюваними, зручними та екологічно безпечними видами палива, вони також викликають проблеми, пов’язані з їх економічною придатністю. Реалізація біовідновлюваних стратегій як додаткового процесу продукції біопалива є цікавою альтернативою для подолання обмеженої рентабельності та подальшого використання суб-продуктів.
Рис 7. Світова продукція біодизелю з сировини
Гліцерин є основним побічним продуктом при виробленні біодизелю і отримується у високих концентраціях у масовому співвідношенні 1/10 (гліцерол/біодизель). З метою аналізу можливостей конверсії гліцеролу, ця високо функціональна молекула була ідентифікована як потенційна сировина для органічного синтезу багатьох проміжних речовин та хімічних продуктів. Хімічним шляхом гліцерин може конвертуватися багатьма шляхами, такими як окиснення, гідрогеноліз, піроліз, етерифікація та газифікація. Таким чином можуть бути отримані різні види продуктів, такі як акролеїн, 1,2-пропандіол, полігліцероли і.т.д. Серед продуктів ферментації гліцерилу можна назвати такі: 1,3 –пропандіол, етанол, пропіонова кислота, лимонна і молочна кислоти, полі-3-гідроксибутират та біосурфактанти. Тому, оскільки існує велика кількість побічних продуктів перетворення гліцеролу, його біосинтез та біовідновлення є відмінною комерційною перспективою. Таким чином, для того, щоб уникнути як економічних, так і екологічних ускладнень, пов’язаних з використанням та утилізацією гліцерину, мають бути запропоновані нові стратегії для його конверсії [26].