Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Preparation of Lignin Diesel: Experimental and Statistical Study of the Biodiesel Preparation Process from a Pulp- and Paper Industry Residual Product
Karlstad University, Faculty of Health, Science and Technology (starting 2013).
2015 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Framställning av Lignindiesel : Experimentell och Statistisk Studie av Framställningsprocessen av Biodiesel från en Restprodukt från Pappers- och Massaindustrin (Swedish)
Abstract [en]

The use of fossil fuels is depleting the petroleum resources and the emissions exhausted during the use is contributing to the planets temperature rise, glaciers reciding and rised sea level etc. In a global perspective, the liquid petroleum fuels are dominating the fuel market. In the coming ten years, the use of liquid fuels is expected to grow.

 

In this work a method of preparing a biodiesel microemulsion between petroleum diesel and kraft lignin has been examined. Lignin is a renewable by-product from the pulp- and paper industry, extracted from black liquor. In its natural appearance, lignin is not soluble in water and has to be modified to work as the hydrophilic phase in the microemulsion. The modification is achieved in a oxidative ammonolysis process. As an indication of how well the modification is performing, the amount of dissolved lignin in water were measured. The influence by the reaction time, pH-value and water content on the amount of dissolved lignin were examined in a statistical model in the software MODDE. A screening examination was performed to find the most influential factors. The MODDE model was optimized and could thereafter be used as a predictive tool and predict the outcome of responses within the experimental range. Ultrasonication was used to create the microemulsion. A stabilization test was performed by observing the created lignin diesel samples during three weeks. The operational cost of producing lignin diesel was calculated based on the chemical cost and the cost of electricity consumed during the production process.

 

A microemulsion was not created between diesel and modified lignin, rather an emulsion was achieved. The highest amount of dissolved lignin in the oxidative ammonolysis process were 99.77 %. The most influential factor was the pH-value in the oxidative ammonolysis process. The water content also affected the amount of dissolved lignin, while the reaction time factor within its range did not affect the amount of dissolved lignin. The statistical model design, execution and predictive ability were evaluated in MODDE and given a satisfying grade. In the stability test, a separation in the bottom of the samples were observed after 0.5 h time. After one week, there was a small colour gradient in the top of one of the samples. After two weeks, the same colour gradient were observed in all of the samples. In none of the samples, a total phase separation was observed under the three weeks.

Abstract [sv]

Användningen av fossila bränslen utarmar jordens petroleum resurser och under användning utsöndras emissioner som bland annat bidrar till den globala uppvärmningen, smältande glaciärer och höjda havsnivåer. Globalt sätt dominerar de flytande petroleum bränslena bränslemarknaden och dess användning förväntas inom de närmsta tio åren öka.

 

I detta examensarbete undersöks och testas en metod för framställning av lignindiesel. Lignindieseln består av petroleumdiesel och lignin, vilka hålls ihop med hjälp av en mikroemulsion. Lignin är en förnybar restprodukt från pappers- och massaindustrin som utvinns från svartlut. I naturligt utförande är lignin inte blandbart med vatten och behöver därför modifieras för att kunna agera som hydrofil fas i mikroemulsionen. Modifieringen görs genom en oxidativ ammonolysprocess. Som indikation på hur modifieringen verkade på ligninet mättes mängden löst lignin i vatten. Påverkan av faktorerna reaktionstid, pH-värde och vatteninnehåll på ligninets löslighet i vatten undersöktes i en statistisk modell som gjordes i programvaran MODDE. Den statistiska modellens design, utförande och predikteringskapacitet utvärderades. En screeningundersökning utfördes för att identifiera hur de olika faktorerna påverkade lignets löslighet i vatten. Modellen i MODDE optimerades och kunde därefter användas som en predikterande modell inom undersökningens omfattning. Ultraljudssonikering användes för att skapa mikroemulsionen. Ett stabiliseringstest gjordes genom att de olika lignindieslarna placerades i provrör som observerades under tre veckors tid. Driftkostnaden i form av kemikaliekostnad och kostnad för konsumerad elektricitet under produktionen beräknades.

 

En mikroemulsion kunde inte framställas. Dock skapades en emulsion mellan diesel och modifierat lignin. Den högsta halten av löst lignin i vatten var 99.77 %. pH-värdet under reaktionen var den faktor som påverkade ligninets löslighet mest. Vatteninnehållet i det modifierade ligninet påverkade också lösligheten samtidigt som reaktionstiden inte påverkade lösligheten nämnvärt inom det givna spannet. Den statistiska modellens design och utförande var tillfredställande och den prediktiva kapaciteten var mycket bra. Stabilitetstestet visade att en separation observerades i botten ett av lignindieselproverna efter 0.5 h. Efter en vecka observerades en liten färggradient i toppen av ett av provrören. Efter två veckor syntes samma sorts färggradient i alla lignindieselproverna. Inget av lignindieselproverna undergick fullständig fasseparation under the tre veckornas separationstest.

Place, publisher, year, edition, pages
2015. , 41 p.
Keyword [en]
lignin, biodiesel, oxidative ammonolysis
Keyword [sv]
lignin, biodiesel, oxidativ ammonolys
National Category
Energy Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kau:diva-37420OAI: oai:DiVA.org:kau-37420DiVA: diva2:845122
External cooperation
COWI AB
Educational program
Engineering: Energy and Environmental Engineering (300 ECTS credits)
Supervisors
Examiners
Available from: 2015-08-14 Created: 2015-08-10 Last updated: 2015-08-14Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(7237 kB)286 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 7237 kBChecksum SHA-512
053bc43d0ea3b3487c635ce261a06ff452808d38bbc999a2e2a191fb8b49b2ff370d5fdce2d26c20a149e22ab9095a2d8760310b427760cc393ac5d71be9ed08
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Faculty of Health, Science and Technology (starting 2013)
Energy Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 286 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 461 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf