UV irradiation testing of biodiesel from the Alhagi oil and diesel-biodiesel mixtures

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The chemical stability of fuels is one of the key factors in ensuring the proper operation of combustion engines. Progressive destruction of components of diesel-biodiesel fuels during storage and transportation can adversely affect their physical and chemical parameters. Besides, the destruction of petroleum products under sunlight and the formation of toxic compounds have ecological importance. The purpose of the presented work is to investigate the influence of UV irradiation (λ = 300–450 nm) on the chemical content of petroleum diesel and B5, B10, B20, B50, and B100 fuel blends for the 24 h. As biodiesel, the product of transesterification of non-edible Alhagi oil with methanol was used. Chemical changes after irradiation were controlled by the BRUKER FT NMR spectrometer. The relationship between changes in the chemical composition and important physicochemical parameters (density, viscosity, flash point, and cetane index), before and after photochemical destructions was discussed. Based on the obtained results, it was determined that the B20 fuel mixture has more chemical stability after UV irradiation than conventional diesel and other diesel-biodiesel mixtures.

About the authors

S. G. Guliyeva

Baku State University

Email: abdurahmanlisalatin@gmail.com

I. G. Mamedov

Baku State University

Email: bsu.nmrlab@mail.ru

References

  1. Mamedov I., Huseynova S., Javadova O., Azimova N., Huseynova R., Gasimova S. Testing of pine oil and glycerol ketal as components of B10 fuel blend. Energy, Environment and Storage. 2010;11:11-14.
  2. Mamedov I. G., Javadova O. N., Asimova N. V. Preparation of diesel fuel blends and study of their physical properties. Izvestiya Vuzov. Prikladnaya Khimiya i Biotekhnologiya = Proceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology. 2020;10(2):332-338. https://doi.org/10.21285/2227-2925-2020-10-2-332-338.
  3. Janaun J., Ellis N. Perspectives on biodiesel as a sustainable fuel. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2010;14(4):1312-1320. https://doi.org/10.1016/j.rser.2009.12.011.
  4. Rafał J., Kołomański K., Wądrzyk M., Lewandowski M., Dudek M., Suwała W., et al. Degradation of petroleum diesel fuel accelerated by UV irirradiation: the impact of ageing on chemical composition and selected physicochemical properties. E3S Web of Conferences. 2019;108:1-14. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201910802003.
  5. Gad S. C. Diesel Fuel. Encyclopedia of Toxicology. 2014;1:115-118.
  6. Andrea P., Claudia D., Elke Z. UV irradiation of natural organic matter (NOM): impact on organic carbon and bacteria. Aquatic Sciences. 2012;74(3):443-454. https://doi.org/10.1007/s00027-011-0239-y.
  7. Bouilly J., Mohammadi A., Iida Y., Hashimoto H., Geivanidis S., Samaras Z. Biodiesel stability and its effects on diesel fuel injection equipment. Search Technical Papers. 2012;17:2688-3627. https://doi.org/10.4271/2012-01-0860.
  8. Zhang H., Jin D., Zhao X. J. UV Induced degradation of crude oil in polluted water based on analysis of environmental materials. Advanced Materials Research. 2012;534:333-336. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.534.333.
  9. Chang S. H. Diesel fuel analysis. Encyclopedia of Analytical Chemistry: Applications, Theory and Instrumentation. 2002;9:6613-6622. https://doi.org/10.1002/9780470027318.a1806.
  10. Emad Y., Raghad H. Photodegradation and photostabilization of polymers, especially polystyrene: review. Springer Plus. 2013;398(2):1-32. https://doi.org/10.1186/2193-1801-2-398.
  11. Richard F. L. Photo-oxidation and photo-toxicity of crude and refined oils. Spill Science & Technology Bulletin. 2003;8:157-162. https://doi.org/10.1016/S1353-2561(03)00015-X.
  12. Silva C. W., Castro M. P. P., Perez V. H., Machado F. A., Mota L., Sthel M. S. Thermal degradation of ethanolic biodiesel: physicochemical and thermal properties evaluation. Energy. 2016;114:1093-1099. https://doi.org/10.1016/j.energy.2016.08.052.
  13. Denisov E. T., Tumanov V. E. Estimation of the bond dissociation energies from the kinetic characteristics of liquid-phase radical reactions. Russian Chemical Reviews. 2005;74(9):825-858. https://doi.org/10.1070/RC2005v074n09ABEH001177.
  14. Prince R. C., Lessard R. R. Crude oil releases to the environment: natural fate and remediation options. Encyclopedia of Energy. 2004;1:727-736.
  15. Zodiatis G., Lardner R., Spanoudaki K., Sofianos S., Radhakrishnan H., Coppini G. et al. Operational oil spill modelling assessments. In: Marine Hydrocarbon Spill Assessments. 2021; p. 145-197. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-819354-9.00010-7.
  16. Bouas-Laurent H., Castellanb A., Desvergnea J.-P., Lapouyade R. Photodimerization of anthracenes in fluid solution: structural aspects. Chemical Society Reviews. 2000;29(1):43-55. https://doi.org/10.1039/A801821I.
  17. Lennartson A., Roffey A., Moth-Poulsen K. Designing photoswitches for molecular solar thermal energy storage. Tetrahedron Letters. 2015;56:1457-1465.
  18. McConkey B. J., Hewitt L. M., Dixon D. G., Greenberg B. M. Natural sunlight induced photooxidation of naphthalene in aqueous solution. Water, Air, and Soil Pollution. 2002;136:347-359. https://doi.org/10.1023/A:1015223806182.
  19. Peter P. F., Qingsu X., Xin S., Hongtao Yu. Phototoxicity and environmental transformation of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) — light-induced reactive oxygen species, lipid peroxidation, and DNA damage. Journal of Environmental Science and Health. Part C, Environmental Carcinogenesis & Ecotoxicology Reviews. 2012;30(1):1-41. https://doi.org/10.1080/10590501.2012.653887.
  20. Roberts A. P., Alloy M. M., Oris J. T. Review of the photo-induced toxicity of environmental contaminants. Comparative Biochemistry and Physiology. Part C: Toxicology & Pharmacology. 2017;191:160-167. https://doi.org/10.1016/j.cbpc.2016.10.005.
  21. Richard F. L. Photo-oxidation and photo-toxicity of crude and refined oils. Spill Science & Technology Bulletin. 2003;8:157-162. https://doi.org/10.1016/S1353-2561(03)00015-X.
  22. Shankar R., Shim W. J., An J. G., Yim U. H. A practical review on photooxidation of crude oil: laboratory lamp setup and factors affecting it. Water Research. 2015;68:304-315. https://doi.org/10.1016/j.watres.2014.10.012.
  23. Feng Y.-L., Nandy J. P., Hou Y., Breton F., Lau B., Zhang J., et al. UV Light induced transformation of 1-methylnaphthalene in the presence of air and its implications for contaminants research. Journal of Environmental Protection. 2012;3(11):1519-1531. https://doi.org/10.4236/jep.2012.311168.
  24. Fathi-Achachlouei B., Azadmard-Damirchi S. Milk thistle seed oil constituents from different varieties grown in Iran. Journal of the American Oil Chemists’ Society. 2009;86(7):643-649. https://doi.org/10.1007/s11746-009-1399-y.
  25. McCormick R. L., Westbrook S. R. Storage stability of biodiesel and biodiesel blends. Energy Fuels. 2010;24:690-698. https://doi.org/10.1021/ef900878u.
  26. Christensen E. D., McCormick R. L. Long-term storage stability of biodiesel and biodiesel blends. Fuel Processing Technology. 2014;128:339-348. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2014.07.045.
  27. Bruna E. A., de Rezende D. B., Pasa V. Aging and stability evaluation of diesel/biodiesel blends stored in amber polyethylene bottles under different humidity conditions. Fuel. 2020;279:118289. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.118289.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».