Zastosowanie nadkrytycznego CO2 

Produkcja biopaliw

Biodiesel to paliwo, które zazwyczaj wytwarza się w wyniku chemicznej reakcji lipidów (trójglicerydów) z alkoholem a produktem końcowym są estry kwasów tłuszczowych. Najczęściej stosowanym alkoholem w reakcji jest metanol, który wytwarza estry metylowe kwasów tłuszczowych. Konwencjonalnie reakcję transestryfikacji triglicerydów prowadzi się stosując jednorodne katalizatory zasadowe, takie jak wodorotlenek sodu i wodorotlenek potasu lub katalizatory kwasowe, w tym kwas siarkowy i kwas fosforowy.

Te reakcje katalityczne mają jednak wady, które czynią je nieatrakcyjnymi. Generalnie alkohol i olej roślinny nie tworzą roztworu jednofazowego. Słaby kontakt między tymi dwoma reagentami powoduje powolny przebieg reakcji i dlatego wymaga intensywnego mieszania. Również odzyskiwanie glicerolu jest trudne ze względu na zanieczyszczenie metanolem i katalizatorem. Ponadto ścieki alkaliczne lub kwaśne powstające w wyniku separacji wymagają dodatkowych kosztów utylizacji. W sumie problemy te wynikają z zastosowania katalizatora w reakcji, ale bez katalizatora szybkość reakcji jest zbyt niska, aby skutecznie wytwarzać biodiesel.

Dlatego alternatywne technologie, które nie wymagają procesu katalitycznego, są przedmiotem intensywnych badań.

  • Reakcja alkoholu w stanie nadkrytycznym do syntezy biodiesla bez katalizatorów

Ta nowa technologia wykorzystuje alkohol w stanie nadkrytycznym, aby umożliwić zwykle niemieszającemu się olejowi i alkoholowi utworzenie jednofazowego roztworu. W warunkach nadkrytycznych parametr rozpuszczalności alkoholu jest obniżony i prowadzi do powstania jednorodnej fazy pomiędzy alkoholem a olejem.

Reakcja alkoholu w stanie nadkrytycznym pozwala na zastosowanie niedrogiego surowca, takiego jak odpadowe oleje i tłuszcze, które zawierają duże ilości tych zanieczyszczeń.

Trójglicerydy + 3 Metanol = 3 FAME + Glicerol

Oprócz reakcji nadkrytycznego alkoholu istnieje wiele innych nadkrytycznych metod prowadzenia reakcji transestryfikacji.

  • Reakcje w stanie nadkrytycznym bez glicerolu

Octan metylu w stanie nadkrytycznym

Aby zapobiec wytwarzaniu glicerolu jako produktu ubocznego, w warunkach nadkrytycznych stosuje się octan metylu zamiast metanolu.
Metoda nadkrytycznego octanu metylu przekształca triglicerydy w estry metylowe kwasów tłuszczowych (FAME) i triacetynę zamiast glicerolu bez katalizatora.
Triacetyna, cenny dodatek do paliwa, powstaje jednocześnie, co prowadzi do uproszczenia dalszych procesów w porównaniu z konwencjonalnymi reakcjami katalitycznymi, podczas gdy mieszanina FAME i triacetyny może być wykorzystywana jako biodiesel, a nie tylko FAME.

Trójglicerydy + 3 octan metylu = 3 FAME + triacetyna

Nadkrytyczny węglan dimetylu

Biodiesel można wytwarzać z triglicerydów i węglanu dimetylu w procesie niekatalitycznym przy użyciu węglanu dimetylu w stanie nadkrytycznym.
Trójglicerydy, podobnie jak kwasy tłuszczowe, są przekształcane w estry metylowe kwasów tłuszczowych (FAME).
Dzięki tej metodzie inny cenny związek, węglan glicerolu, otrzymuje się jako produkt uboczny zamiast niepożądanego glicerolu, a słaby kwas, taki jak kwas cytramowy, jako główny produkt uboczny.

Trójglicerydy +3 DMC = 3 FAME + Węglan Gliceryny + Kwas Cytramalowy