Catalytic and Thermal Decarboxylation of Mg-Zn Basic Soap to Produce Drop-in Fuel in Diesel Boiling Ranges

Abstract

Abstract. Fatty acid deoxygenation is a method for producing renewable hydrocarbon fuels such as green diesel, jet biofuel and biogasoline. In the present commercial method, deoxygenation is directly applied to vegetable oils through liquid phase hydrotreatment. This method is expensive because it consumes a large amount of hydrogen and requires severe operating conditions. The objective of this study was the production of a diesel-like hydrocarbon fuel that can be considered as drop-in replacement for petroleum-based diesel fuels, by catalytic thermal decarboxylation of Mg-Zn basic soap. In particular, this study investigated the decarboxylation of Mg-Zn basic soap at low temperature and pressure, without external supply of hydrogen. The Mg-Zn basic soap (9/1 mole ratio of Mg/Zn) was derived from palm stearin and decarboxylated at 350 °C and atmospheric pressure for 5 hours. The basic soap effectively decarboxylated, yielding a diesel-like hydrocarbon fuel with a liquid product yield of 62%-weight. The resulting hydrocarbon product is a complex mixture consisting of normal paraffins in the range of carbon chain length C 8 -C 19 , iso-paraffins and various olefin products.

PENGARUH PENAMBAHAN KATALIS Mg-Zn TERHADAP KOMPOSISI GREEN DIESEL DENGAN METODE DEKARBOKSILASI

“…Saat ini peningkatan permintaan bahan bakar fosil dan kesadaran lingkungan mendorong minat untuk memperoleh bahan bakar alternatif yang terbaharukan dari sumber sumber biologi. Produksi bahan bakar diesel terbarukan adalah pilihan yang muncul untuk meningkatkan ketersediaan bahan bakar cair dan mencapai tujuan yang ditetapkan oleh pemerintah Indonesia untuk menggantikan 20% dari konsumsi minyak nasional dengan bahan bakar alternatif terbaharukan pada tahun 2020 [1]. Bahan bakar yang dapat diperbaharui disebut biofuel salah satunya yaitu green diesel, adalah bahan bakar yang memiliki komponen hidrokarbon seperti diesel.…”

“…Palm stearin berbeda dengan minyak sawit meskipun memiliki beberapa kandungan asam lemak,akan tetapi palm stearin merupakan produk hasil proses lanjutan dari CPO. Katalis Mg-Zn merupakan katalis yang memiliki aktivitas katalitik yang baik untuk mengubah reaktan (sabun Mg-Zn) menjadi bio-hidrokarbon cair melalui dekarboksilasi [1]. Dekarboksilasi adalah reaksi kimia di mana gugus karboksil (COOH) dikeluarkan dari molekul sebagai karbon dioksida (CO2), yang merupakan metode yang lebih ekonomis, tidak memerlukan kondisi operasi yang tinggi dibandingkan dengan hidrodeoksigenasi.…”

“…Berdasarkan komposisi hidrokarbon dengan jumlah ikatan carbon C2-C7 dan C12-C24 menimbulkan nilai yang fluktuatif terhadap nilai dari distribusi liquid product, karena dimana kompleksnya reaksi yang terjadi dalam proses perengkahan katalitik sabun Mg dapat memberikan banyak kemungkinan reaksi lain yang terjadi seperti deoksigenasi, dekarbonilasi atau hidrodeoksigenasi dan produk lain yang terbentuk [5]. Komposisi hidrokarbon terbanyak ditunjukkan pada ikatan carbon C8-C11 dengan adanya penambahan % massa katalis, karena hal tersebut membuktikan bahwa reaksi dekarboksilasi telah terjadi dengan sempurna sehingga menghasilkan komposisi nundecane (C11) yang lebih tinggi [6]. Terbentuknya komposis n-undecane yang dominan menjadikan parameter bahwa green diesel yang dihasilkan merupakan jet biofuels [3].…”

Catalytic thermal decarboxylation of palm kernel oil basic soap into drop-in fuel

“…It is known that jet fuel consists of a mixture of hydrocarbons (i.e. paraffin, naphthene and aromatics) in the C10-C14 chain length range [5]. Vegetable oils and fats produce jets fuel which preferably contains more dodecanoic fatty acids (C12:0).…”

“…Vegetable oils and fats produce jets fuel which preferably contains more dodecanoic fatty acids (C12:0). The reason is that when dodecanoic fatty acid or basic soap derived from dodecanoic fatty acid was converted by the hydro-deoxygenation process, it will produce dodecane (nC12) and through the decarboxylation process, undecane (nC11) biohydrocarbons will be produced, as shown by the reaction equation 1 and 2 [6].…”