Published December 1, 2023 | Version v1
Publication

Techno-economic assessment of benzyl benzoate clean production using conventional heating or microwaves

  • 1. University of Ferrara
  • 2. October University of Modern Sciences and Arts
  • 3. Minia University
  • 4. University of Sharjah
  • 5. Universidade Estadual Paulista (Unesp)

Description

Benzyl benzoate is an important anti-scabies agent, so finding sustainable production processes is essential. This work involved the techno-economic assessment of benzyl benzoate production in a solventless system with conventional heating or microwave-assisted. The proposed processes' conditions were optimized by transesterifying methyl benzoate and benzyl alcohol in a solventless system using the Lipozyme 435 lipase as the catalyst. The optimized conditions were an ester/alcohol molar ratio of 1:6, a temperature of 73 °C, and enzyme loading of 10% and 16% (w/w), for conventional heating and microwave-assisted, respectively. Under these conditions, the two reactions reached conversions greater than 90% in 24 h and 82% in 7 h. The tests on lipase reusability showed that the ester production remains stable for up to 4 use cycles. Gas chromatography and proton NMR confirmed that benzyl benzoate could be produced biocatalytically, and a high purity can be obtained by simple distillation. The economic analysis of the process showed that the total capital investment was favorable, suggesting a promising investment opportunity. Furthermore, a production total cost showed a favorable positive net present value and returned on investment for benzyl benzoate production. Hence, the proposed clean production of benzyl benzoate can be considered for industrial scale-up.

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

Translated Description (Arabic)

البنزيل بنزوات هو عامل مهم مضاد للجرب، لذلك من الضروري العثور على عمليات إنتاج مستدامة. تضمن هذا العمل التقييم التقني والاقتصادي لإنتاج بنزوات البنزيل في نظام عديم المذيبات مع التدفئة التقليدية أو بمساعدة الميكروويف. تم تحسين ظروف العمليات المقترحة من خلال تحويل بنزوات الميثيل وكحول البنزيل في نظام عديم المذيبات باستخدام ليبوزيم 435 ليباز كمحفز. كانت الظروف المثلى هي النسبة المولارية للإستر/الكحول بنسبة 1:6، ودرجة حرارة 73 درجة مئوية، وتحميل الإنزيم بنسبة 10 ٪ و 16 ٪ (وزن/وزن)، للتدفئة التقليدية بمساعدة الميكروويف، على التوالي. في ظل هذه الظروف، وصلت ردود الفعل إلى تحويلات أكبر من 90 ٪ في 24 ساعة و 82 ٪ في 7 ساعات. أظهرت الاختبارات على قابلية إعادة استخدام الليباز أن إنتاج الإستر يظل ثابتًا لمدة تصل إلى 4 دورات استخدام. أكد كروماتوغرافيا الغاز والرنين المغناطيسي النووي للبروتون أنه يمكن إنتاج بنزوات البنزيل حفازًا حيويًا، ويمكن الحصول على درجة نقاء عالية عن طريق التقطير البسيط. أظهر التحليل الاقتصادي للعملية أن إجمالي الاستثمار الرأسمالي كان مواتياً، مما يشير إلى فرصة استثمارية واعدة. علاوة على ذلك، أظهرت التكلفة الإجمالية للإنتاج قيمة حالية صافية إيجابية مواتية وعادت على الاستثمار لإنتاج بنزوات البنزيل. وبالتالي، يمكن النظر في الإنتاج النظيف المقترح لبنزوات البنزيل للتوسع الصناعي.

Translated Description (French)

Le benzoate de benzyle est un agent anti-gale important, il est donc essentiel de trouver des processus de production durables. Ce travail a impliqué l'évaluation technico-économique de la production de benzoate de benzyle dans un système sans solvant avec chauffage conventionnel ou assisté par micro-ondes. Les conditions des procédés proposés ont été optimisées en transestérifiant le benzoate de méthyle et l'alcool benzylique dans un système sans solvant en utilisant la lipase Lipozyme 435 comme catalyseur. Les conditions optimisées étaient un rapport molaire ester/alcool de 1:6, une température de 73 °C et une charge enzymatique de 10 % et 16 % (p/p), respectivement pour le chauffage conventionnel et le chauffage assisté par micro-ondes. Dans ces conditions, les deux réactions atteignent des conversions supérieures à 90% en 24h et 82% en 7h. Les tests sur la réutilisabilité de la lipase ont montré que la production d'ester reste stable jusqu'à 4 cycles d'utilisation. La chromatographie en phase gazeuse et la RMN du proton ont confirmé que le benzoate de benzyle pouvait être produit biocatalytiquement et qu'une grande pureté pouvait être obtenue par simple distillation. L'analyse économique du processus a montré que l'investissement total en capital était favorable, suggérant une opportunité d'investissement prometteuse. En outre, un coût total de production a montré une valeur actuelle nette positive favorable et un retour sur investissement pour la production de benzoate de benzyle. Par conséquent, la production propre proposée de benzoate de benzyle peut être envisagée pour une mise à l'échelle industrielle.

Translated Description (Spanish)

El benzoato de bencilo es un importante agente contra la sarna, por lo que es esencial encontrar procesos de producción sostenibles. Este trabajo consistió en la evaluación tecnoeconómica de la producción de benzoato de bencilo en un sistema sin disolventes con calentamiento convencional o asistido por microondas. Las condiciones de los procesos propuestos se optimizaron transesterificando benzoato de metilo y alcohol bencílico en un sistema sin disolvente utilizando la lipasa Lipozyme 435 como catalizador. Las condiciones optimizadas fueron una relación molar éster/alcohol de 1:6, una temperatura de 73 °C y una carga enzimática de 10% y 16% (p/p), para calentamiento convencional y asistido por microondas, respectivamente. En estas condiciones, las dos reacciones alcanzaron conversiones superiores al 90% en 24 h y al 82% en 7 h. Las pruebas de reutilización de lipasa mostraron que la producción de ésteres se mantiene estable durante hasta 4 ciclos de uso. La cromatografía de gases y la RMN de protones confirmaron que el benzoato de bencilo se podía producir biocatalíticamente, y se puede obtener una alta pureza mediante destilación simple. El análisis económico del proceso mostró que la inversión total de capital fue favorable, lo que sugiere una oportunidad de inversión prometedora. Además, un coste total de producción mostró un valor actual neto positivo favorable y un retorno de la inversión para la producción de benzoato de bencilo. Por lo tanto, la producción limpia propuesta de benzoato de bencilo se puede considerar para la ampliación industrial.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التقييم التقني والاقتصادي للإنتاج النظيف للبنزيل بنزوات باستخدام التدفئة التقليدية أو أفران الميكروويف
Translated title (French)
Évaluation technico-économique de la production propre de benzoate de benzyle par chauffage conventionnel ou micro-ondes
Translated title (Spanish)
Evaluación tecnoeconómica de la producción limpia de benzoato de bencilo utilizando calefacción convencional o microondas

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4386777028
DOI
10.1016/j.scp.2023.101257

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt

References

  • https://openalex.org/W1983928939
  • https://openalex.org/W1998842026
  • https://openalex.org/W2004261261
  • https://openalex.org/W2032848277
  • https://openalex.org/W2050845277
  • https://openalex.org/W2052549099
  • https://openalex.org/W2055555755
  • https://openalex.org/W2067184837
  • https://openalex.org/W2090964223
  • https://openalex.org/W2139287008
  • https://openalex.org/W2291677410
  • https://openalex.org/W2332567161
  • https://openalex.org/W2335769154
  • https://openalex.org/W2481846026
  • https://openalex.org/W2495529634
  • https://openalex.org/W2713213633
  • https://openalex.org/W2756259332
  • https://openalex.org/W2779895059
  • https://openalex.org/W2791641567
  • https://openalex.org/W2795741587
  • https://openalex.org/W2803663187
  • https://openalex.org/W2887735747
  • https://openalex.org/W2890950810
  • https://openalex.org/W2914401428
  • https://openalex.org/W2936946410
  • https://openalex.org/W2947660919
  • https://openalex.org/W2984599825
  • https://openalex.org/W2998294648
  • https://openalex.org/W2999126179
  • https://openalex.org/W3029392215
  • https://openalex.org/W3039164727
  • https://openalex.org/W3040676240
  • https://openalex.org/W3087402308
  • https://openalex.org/W3117593619
  • https://openalex.org/W3137187384
  • https://openalex.org/W3137590718
  • https://openalex.org/W3150524202
  • https://openalex.org/W3157544485
  • https://openalex.org/W3174831608
  • https://openalex.org/W3180752477
  • https://openalex.org/W3202855398
  • https://openalex.org/W4211083946
  • https://openalex.org/W4213446534
  • https://openalex.org/W4214845196
  • https://openalex.org/W4224132769
  • https://openalex.org/W4281389538
  • https://openalex.org/W4282971276
  • https://openalex.org/W4296793536
  • https://openalex.org/W4306151953
  • https://openalex.org/W4309572584
  • https://openalex.org/W4324364142
  • https://openalex.org/W4362590272
  • https://openalex.org/W4382181405