Published April 21, 2020 | Version v1
Publication Open

Biodiesel production from alternative raw materials using a heterogeneous Low Ordered Biosilicified Enzyme as biocatalyst

  • 1. Instituto de Tecnología Química
  • 2. Centro Científico Tecnológico - Tucumán

Description

Abstract Background: Nowadays, as an alternative to the production of fuels and chemicals from the fossil platform, renewable feedstocks are widely investigated. For biomass conversion, a new generation of catalysts with specific characteristics such as high activity and selectivity, easy recovery and reusability is necessary. The design of highly efficient and stable heterogeneous catalysts represents a challenge in this field, mainly to overcome current energy and environmental issues. The combination of enzymatic and heterogeneous inorganic catalysis generates an unprecedented platform that combines the advantages of both. Among the techniques for producing solid catalysts, enzymatic mineralization with an organic silicic precursor to obtain hybrid biocatalysts (biosilicification) is highlighted. This technique can provide exceptional stability to the biocatalyst in drastic conditions of use. Results : Then, under these criteria, this work presents the one-step synthesis of a solid enzymatic catalyst, denominated Low Ordered Biosilicified Enzyme (LOBE) due to their structural properties. Pseudomonas Fluorescens lipase forms aggregates that are contained in the heart of a silicon-covered micelle, providing active sites with the ability to process different raw materials (commercial sunflower and soybean oil, Jatropha excisa oil, waste frying oil, residual soybeans, and pork fat) to produce first and second generation biodiesel. Obtaining yields between 81 and 93% by weight depending on the used raw material. Conclusions: Therefore, refined, non-edible and residual oils (with high water and free fatty acid contents) can be transformed into biodiesel through LOBE catalysts with commercial ethanol as co-substrate.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

نبذة مختصرة: في الوقت الحاضر، كبديل لإنتاج الوقود والمواد الكيميائية من المنصة الأحفورية، يتم التحقيق على نطاق واسع في المواد الأولية المتجددة. لتحويل الكتلة الحيوية، من الضروري وجود جيل جديد من المحفزات ذات الخصائص المحددة مثل النشاط العالي والانتقائية وسهولة الاسترداد وقابلية إعادة الاستخدام. يمثل تصميم محفزات غير متجانسة عالية الكفاءة ومستقرة تحديًا في هذا المجال، وذلك أساسًا للتغلب على قضايا الطاقة والبيئة الحالية. يولد الجمع بين التحفيز الأنزيمي وغير المتجانس غير العضوي منصة غير مسبوقة تجمع بين مزايا كليهما. من بين تقنيات إنتاج المحفزات الصلبة، يتم تسليط الضوء على التمعدن الأنزيمي باستخدام سلائف سيليسيّة عضوية للحصول على محفزات حيوية هجينة (التحفيز الحيوي). يمكن أن توفر هذه التقنية استقرارًا استثنائيًا للمحفز الحيوي في ظروف الاستخدام القاسية. النتائج : ثم، في ظل هذه المعايير، يقدم هذا العمل تخليقًا من خطوة واحدة لمحفز إنزيمي صلب، يسمى إنزيم منخفض السليكات الحيوية (LOBE) بسبب خصائصه الهيكلية. تشكل الزائفة الفلورية ليباز الركام الموجود في قلب المذيلة المغطاة بالسيليكون، مما يوفر للمواقع النشطة القدرة على معالجة المواد الخام المختلفة (زيت عباد الشمس وفول الصويا التجاري، وزيت جاتروفا إكسيزا، وزيت قلي النفايات، وفول الصويا المتبقي، ودهون لحم الخنزير) لإنتاج الجيل الأول والثاني من الديزل الحيوي. الحصول على غلة تتراوح بين 81 و 93 ٪ بالوزن اعتمادًا على المادة الخام المستخدمة. الاستنتاجات: لذلك، يمكن تحويل الزيوت المكررة وغير الصالحة للأكل والزيوت المتبقية (التي تحتوي على نسبة عالية من الماء ومحتويات الأحماض الدهنية الحرة) إلى ديزل حيوي من خلال محفزات الفص مع الإيثانول التجاري كركيزة مشتركة.

Translated Description (French)

Résumé Contexte : De nos jours, en tant qu'alternative à la production de carburants et de produits chimiques à partir de la plate-forme fossile, les matières premières renouvelables sont largement étudiées. Pour la conversion de la biomasse, une nouvelle génération de catalyseurs avec des caractéristiques spécifiques telles qu'une activité et une sélectivité élevées, une récupération facile et une réutilisation est nécessaire. La conception de catalyseurs hétérogènes hautement efficaces et stables représente un défi dans ce domaine, principalement pour surmonter les problèmes énergétiques et environnementaux actuels. La combinaison de la catalyse enzymatique et de la catalyse inorganique hétérogène génère une plate-forme sans précédent qui combine les avantages des deux. Parmi les techniques de production de catalyseurs solides, la minéralisation enzymatique avec un précurseur silicique organique pour obtenir des biocatalyseurs hybrides (biosilicification) est mise en évidence. Cette technique peut apporter une stabilité exceptionnelle au biocatalyseur dans des conditions d'utilisation drastiques. Résultats : Ensuite, sous ces critères, ce travail présente la synthèse en une étape d'un catalyseur enzymatique solide, dénommé Low Ordered Biosilicified Enzyme (LOBE) en raison de leurs propriétés structurales. La lipase de Pseudomonas Fluorescens forme des agrégats qui sont contenus dans le cœur d'une micelle recouverte de silicium, fournissant aux sites actifs la capacité de traiter différentes matières premières (huile de tournesol et de soja commerciale, huile de Jatropha excisa, huile de friture usagée, soja résiduel et graisse de porc) pour produire du biodiesel de première et de deuxième génération. Obtenir des rendements compris entre 81 et 93% en poids en fonction de la matière première utilisée. Conclusions : Par conséquent, les huiles raffinées, non comestibles et résiduelles (avec des teneurs élevées en eau et en acides gras libres) peuvent être transformées en biodiesel grâce à des catalyseurs à LOBES avec de l'éthanol commercial comme co-substrat.

Translated Description (Spanish)

Antecedentes abstractos: Hoy en día, como alternativa a la producción de combustibles y productos químicos a partir de la plataforma fósil, se investigan ampliamente las materias primas renovables. Para la conversión de biomasa, es necesaria una nueva generación de catalizadores con características específicas como alta actividad y selectividad, fácil recuperación y reutilización. El diseño de catalizadores heterogéneos altamente eficientes y estables representa un desafío en este campo, principalmente para superar los problemas energéticos y ambientales actuales. La combinación de catálisis enzimática e inorgánica heterogénea genera una plataforma sin precedentes que combina las ventajas de ambas. Entre las técnicas de producción de catalizadores sólidos se destaca la mineralización enzimática con un precursor silícico orgánico para la obtención de biocatalizadores híbridos (biosilicificación). Esta técnica puede proporcionar una estabilidad excepcional al biocatalizador en condiciones de uso drásticas. Resultados : Luego, bajo estos criterios, este trabajo presenta la síntesis en un solo paso de un catalizador enzimático sólido, denominado Enzima Biosilicificada de Bajo Orden (LOBE) debido a sus propiedades estructurales. La lipasa de Pseudomonas Fluorescens forma agregados que están contenidos en el corazón de una micela cubierta de silicio, proporcionando a los sitios activos la capacidad de procesar diferentes materias primas (aceite comercial de girasol y soja, aceite de Jatropha excisa, aceite de freír de desecho, soja residual y grasa de cerdo) para producir biodiesel de primera y segunda generación. Obtención de rendimientos entre 81 y 93% en peso dependiendo de la materia prima utilizada. Conclusiones: Por lo tanto, los aceites refinados, no comestibles y residuales (con alto contenido de agua y ácidos grasos libres) pueden transformarse en biodiesel a través de catalizadores LOBULARES con etanol comercial como cosustrato.

Files

v1.pdf.pdf

Files (353.0 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:e66e86145565a97d171f5410236e23a7
353.0 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
إنتاج الديزل الحيوي من المواد الخام البديلة باستخدام إنزيم غير متجانس منخفض السليكات الحيوية كحفاز حيوي
Translated title (French)
Production de biodiesel à partir de matières premières alternatives en utilisant une enzyme biosilicifiée hétérogène de faible ordre comme biocatalyseur
Translated title (Spanish)
Producción de biodiésel a partir de materias primas alternativas utilizando una enzima biosilicificada heterogénea de bajo orden como biocatalizador

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4237149881
DOI
10.21203/rs.3.rs-23390/v1

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W111584108
  • https://openalex.org/W1594664286
  • https://openalex.org/W1976236461
  • https://openalex.org/W1977971878
  • https://openalex.org/W1982350871
  • https://openalex.org/W1998008547
  • https://openalex.org/W2001290593
  • https://openalex.org/W2009807639
  • https://openalex.org/W2017867199
  • https://openalex.org/W2018669437
  • https://openalex.org/W2021994434
  • https://openalex.org/W2028527422
  • https://openalex.org/W2038772418
  • https://openalex.org/W2059634416
  • https://openalex.org/W2061958599
  • https://openalex.org/W2069458286
  • https://openalex.org/W2071046185
  • https://openalex.org/W2077962142
  • https://openalex.org/W2079013207
  • https://openalex.org/W2079569604
  • https://openalex.org/W2087388628
  • https://openalex.org/W2088412797
  • https://openalex.org/W2090311495
  • https://openalex.org/W2105823547
  • https://openalex.org/W2121319025
  • https://openalex.org/W2124008752
  • https://openalex.org/W2140860465
  • https://openalex.org/W2151788016
  • https://openalex.org/W2162525431
  • https://openalex.org/W2234819094
  • https://openalex.org/W2262998679
  • https://openalex.org/W2276529756
  • https://openalex.org/W2325734377
  • https://openalex.org/W2331233249
  • https://openalex.org/W2440024029
  • https://openalex.org/W2507759766
  • https://openalex.org/W2609455338
  • https://openalex.org/W2751743037
  • https://openalex.org/W2969174454
  • https://openalex.org/W3023605454
  • https://openalex.org/W4293247451