Pemanfaatan Nanoteknologi dan Nanomaterial dalam Biodiesel – Di dunia sekarang ini, penerapan nanoteknologi dan material nano menarik minat di berbagai bidang penelitian karena sifatnya yang menarik. Penggunaan nanoteknologi dan material nano dalam pengolahan dan produksi biodiesel merupakan tujuan penelitian global.
Pemanfaatan Nanoteknologi dan Nanomaterial dalam Biodiesel
energiasolaraldia – Untuk mempercepat kemajuan dan pengembangan produksi biodiesel, semakin banyak perhatian diberikan pada penerapan nanoteknologi canggih untuk mencapai kinerja maksimal dengan biaya terendah. Oleh karena itu, makalah ini membahas penggunaan bahan nano/nanokatalis yang berbeda untuk sintesis biodiesel dari bahan baku yang berbeda. Penelitian ini juga berfokus pada penggunaan bahan nano dalam budidaya alga dan ekstraksi lipid. Lebih lanjut, penelitian ini memberikan kajian mendalam tentang campuran biodiesel aditif nano untuk mesin diesel, serta tantangan utama dan peluang masa depan.
Selain itu, dokumen ini juga berfokus pada masalah keselamatan manusia dan lingkungan yang timbul dari produksi biodiesel skala besar berbasis nanoteknologi. Oleh karena itu, tinjauan ini memberikan pemahaman kepada produsen, peneliti, dan akademisi masa depan tentang ruang lingkup penelitian terkait produksi biodiesel menggunakan nanoteknologi dan bahan nano serta cara meningkatkan efisiensinya.
Pengembangan mesin dan perangkat molekuler yang lebarnya beberapa nanometer. (10). −9 m), jauh lebih kecil dari sel, secara umum dapat dicirikan sebagai domain nanoteknologi. Dampak nanopartikel terhadap produksi dan produksi biofuel/biodiesel saat ini sedang dievaluasi menggunakan berbagai bahan nano, termasuk serat nano, tabung nano, dan logam nano.
Penggunaan nanoteknologi dan bahan nano dalam penelitian biodiesel telah menjadi alat yang layak untuk pasokan yang efisien. metode untuk meningkatkan kualitas produksi dengan biaya yang wajar. Karena ukurannya yang kecil, nanopartikel (NP) memiliki beberapa keunggulan untuk produksi biodiesel, seperti rasio permukaan terhadap volume yang tinggi, kristalinitas yang tinggi, aktivitas katalitik, kapasitas adsorpsi, dan stabilitas.
Karena sifat tambahan yang mendukung potensi pemulihan yang tinggi, tabung nano karbon dan nanopartikel oksida logam sering digunakan sebagai nanokatalis dalam produksi biofuel dan biodiesel. Artikel ini mengulas secara kritis penggunaan nanoteknologi dalam produksi dan peningkatan biodiesel, serta hambatan utama dan perkembangan yang menjanjikan di masa depan.
Mikroalga adalah bahan baku yang menjanjikan untuk produksi biodiesel. Berbagai nanopartikel dapat dengan cepat meningkatkan efisiensi pemulihan mikroalga. Selain itu, daur ulang bahan nano serta pengumpulan, gangguan, dan pemisahan sel juga membantu mengurangi biaya. Selain itu, berbagai nanokatalis berpotensi meningkatkan efisiensi konversi biodiesel.
Namun, meningkatkan efisiensi pembakaran dan mengurangi emisi berbahaya telah menjadi bidang penelitian populer di industri otomotif dan bidang terkait. Menurut berbagai penelitian, aditif nano dalam campuran diesel-biodiesel telah menunjukkan hasil yang luar biasa. Sejumlah penelitian dan hasil penelitian tentang nanopartikel telah menunjukkan peran penting aditif nano dalam meningkatkan efisiensi mesin pembakaran internal dan mengurangi emisi polutan berbahaya. -dengan bantuan biodiesel. meningkatkan efektivitasnya, yang dirangkum dalam ulasan ini. Oleh karena itu, tinjauan ini menyelidiki penggunaan nanoteknologi dalam beberapa langkah proses produksi biodiesel, termasuk budidaya mikroba, ekstraksi lipid, pemurnian minyak hidrokarbon dan transesterifikasi. Tulisan ini juga membahas penggunaan nanopartikel sebagai bahan bakar aditif dalam campuran diesel-biodiesel. Tinjauan ini juga membahas kelebihan dan kekurangan penggunaan nanoteknologi pada berbagai tahap proses.
Ikhtisar Nanoteknologi
Komponen utama dari industri penelitian nanoteknologi yang sedang berkembang dikenal sebagai nanopartikel. Mereka datang dalam berbagai bentuk, termasuk silinder, bola, datar, kerucut, dan tabung, dan diameternya berkisar dari 1 hingga 100 nm. Nanopartikel dapat berbentuk amorf atau kristal, tersusun rapat atau longgar, dan terdiri dari satu atau lebih padatan kristal. Nanopartikel juga bisa ada di keempat dimensi sebagai nol, satu, dua, dan tiga dimensi.
Berdasarkan asal usulnya dan unsur kimia dasar yang menyusun strukturnya, nanopartikel dapat diklasifikasikan menjadi berbasis karbon, organik, anorganik, atau gabungan . Rantai panjang atom karbon digabungkan dalam konfigurasi unik, seperti fullerene bulat, sarang lebah dalam tabung nano karbon, atau kerucut dalam serat nano karbon, membentuk nanopartikel berbasis karbon utuh. Di sisi lain, nanopartikel organik dapat terurai secara hayati, tidak beracun, dan banyak digunakan dalam industri farmasi sebagai sistem pengiriman obat, antioksidan, dll.
Para ilmuwan telah menemukan potensi nanopartikel sebagai bahan tambahan karena efek penting dari nanopartikel. sifat menyalakan dan membakar bahan bakar. Nanopartikel logam dan oksida logam, yang termasuk dalam kategori nanopartikel organik, memiliki sifat yang jauh lebih menguntungkan di bidang mesin pembakaran internal, seperti kemampuan untuk meningkatkan reaktivitas, mempercepat laju penguapan yang bertindak sebagai penyangga oksigen, dan meningkatkan kalori. nilai. , konduktivitas termal dan viskositas bahan bakar dasar sebagai penyangga oksigen.
Baca juga : Teknologi Ramah Lingkungan
Karena dapat meningkatkan sifat termofisik bahan bakar, nanopartikel digunakan sebagai bahan tambahan pada busi. Nanopartikel memiliki rasio permukaan terhadap volume yang lebih baik karena struktur nanonya. Sifat ini diinginkan untuk senyawa yang digunakan dalam mesin CI karena senyawa tersebut memberikan luas permukaan reaktif yang lebih besar untuk reaksi kimia dan pembakaran.
Nanofluida adalah cairan yang dihasilkan dengan mendispersikan nanopartikel secara seragam dalam cairan cair. . Sintesis dan karakterisasi nanofluida sangat penting karena bahan nano yang berbeda secara signifikan mempengaruhi dispersi dan stabilitas fluida ini. Penggunaan nanopartikel telah banyak diteliti dalam beberapa tahun terakhir. Mereka telah membuat kemajuan dalam memanipulasi ukuran, bentuk dan porositas nanopartikel, serta sifat fisik dan kimianya. Oleh karena itu, pemilihan teknologi produksi yang tepat sangat penting untuk nanofluida. Nanofluida biasanya disintesis dalam satu atau dua langkah, namun metode yang lebih baru juga telah dikembangkan. Strategi fisik, kimia, biologi dan hibrida yang berbeda dapat digunakan untuk menyiapkan nanopartikel.Nanopartikel dan larutan basa dicampur bersama dalam proses satu langkah. Dibandingkan dengan pendekatan lain, keuntungan utama metode satu langkah adalah:
(1) biaya produksi lebih rendah karena kesederhanaan metode dan tidak memerlukan pengeringan, penyimpanan, atau pendispersi,
(2) karena agregasi minimal nanopartikel, nanofluida. yang dibuat dengan teknologi satu langkah dapat tetap stabil untuk waktu yang lama. Ablasi laser, evaporasi langsung, deposisi uap, dan metode sintesis nanopartikel las busur terendam kini menjadi metode utama untuk sintesis nanofluida satu langkah.
Baca juga : Drama Tentang Gambaran Teknologi Masa Depan
Penguapan vakum awalnya digunakan oleh Akoh et al. untuk menghasilkan superpartikel logam feromagnetik 0,25 nm dalam satu langkah. Menurut Tran dan Soong, nanopartikel dengan diameter 9-21 nm diproduksi dengan ablasi laser tanpa dispersan dan bahan kimia permukaan. Menggunakan konsep kopling gas, Lo et al. membangun sistem nanosintesis busur bawah air di mana aerosol tembaga dengan cepat dirakit menjadi nanopartikel dengan adanya cairan dielektrik. Akibatnya, nanopartikel membentuk nanofluida logam. Proses ini biasanya digunakan untuk menghasilkan nanopartikel dari tembaga, oksida tembaga, oksida tembaga, dan fase tembaga untuk membuat nanofluida logam.
Nanopartikel pertama-tama dibuat dan kemudian dicampur dengan cairan dasar dalam proses dua langkah. Dalam hal efisiensi dan stabilitas dispersi, nanofluida dua fase adalah pendekatan yang paling umum digunakan. Metode sintesis bottom-up dan top-down untuk bahan nano adalah yang paling banyak digunakan saat ini.
Pendekatan bottom-up melibatkan perakitan komponen seperti atom, agregat, dan nanopartikel. Teknik yang paling umum digunakan adalah deposisi uap kimia, sol-gel, pirolisis dan biosintesis. Para peneliti saat ini lebih memilih pendekatan sol-gel karena kemudahan sintesis, skalabilitas, dan pengendaliannya. Proses ramah lingkungan yang disebut biosintesis menggunakan bakteri, ekstrak tumbuhan, jamur, dan bahan awal untuk membuat nanopartikel tidak beracun yang dapat terbiodegradasi.
Mengurangi dimensi bahan yang lebih besar menjadi partikel berskala nano merupakan pendekatan dari bawah ke atas. Teknik yang umum digunakan adalah ablasi laser, nanolitografi, penggilingan mekanis, dan kerusakan termal. Penggilingan mekanis adalah teknik fisik untuk produksi nanopartikel yang melibatkan deformasi plastis bahan curah menjadi bentuk partikel. Dengan fotolitografi tingkat lanjut, nanolitografi dapat mengecilkan material berukuran besar hingga mikron.