Le développement des technologies utilisant les ressources locales pour la production de biodiesel par transestérification d'huile de tournesol avec l'éthanol, peut être une solution prometteuse pour la réduction du déficit énergétique. Le but de la présente étude a été de préparer et d’étudier les propriétés catalytiques de nouveaux catalyseurs solides basiques à partir de trois types de latérites activées par le potassium. Les catalyseurs ont été préparés en imprégnant des latérites avec deux précurseurs de potassium (KOH et K₂CO₃), suivie de calcination. Les catalyseurs ont été caractérisés par différentes techniques physico-chimiques.

Les catalyseurs à base de KOH/latérites se sont avérés plus actifs que ceux à base de K₂CO₃/latérites pour la production de biodiesel, ce qui a été cohérent avec les propriétés basiques de ces catalyseurs. De plus, le rendement de conversion en biodiesel obtenu à partir des catalyseurs est dans l’ordre croissant suivant : KOH/LKa > KOH/LKo > KOH/LSa. Le meilleur catalyseur est celui obtenu avec un rapport massique KOH/LKa de 1/1, activé à 400 °C pendant 2 h de calcination. Il a été démontré que l'activité catalytique du catalyseur KOH/LKa_1/1-400 est due à la fois aux phases cristallines de ferrite de potassium (KFeO₂), de silicate de potassium (K₂SiO₃) et d’oxyde de potassium (K₂O). Le pourcentage de conversion en esters éthyliques de 99,80 % a été obtenu dans les conditions suivantes : 1 h de temps de réaction, 70 °C de température de réaction, 5 % m/m de chargement de catalyseur et un rapport molaire éthanol/huile de 9 :1. Le catalyseur KOH/LKa_1/1-400 a été réutilisé avec succès pendant au moins trois cycles sans post-traitement et le rendement obtenu était supérieur à 93 %.

La spécification physico-chimique du biodiesel obtenu correspond aux exigences ASTM D 6571 et EN 14214. Le catalyseur KOH/LKa_1/1-400 semble être un candidat prometteur pour remplacer les catalyseurs homogènes conventionnels pour la production de biodiesel car les temps de réaction sont suffisamment courts pour être utilisé dans les procédés discontinus.

Abstract : 

The development of technologies using local resources for the production of biodiesel by transesterification of sunflower oil with ethanol may be a promising solution for the reduction of the energy deficit. The aim of this study was to prepare and investigate the catalytic properties of new alkaline solid catalysts from three types of potassium-activated laterites. The catalysts were prepared by impregnating laterites with two potassium precursors (KOH and K₂CO₃), followed by calcination. The catalysts were characterized by different physicochemical techniques.

The KOH/laterite catalysts were found to be more active than K₂CO₃/laterites for biodiesel production, which was consistent with the basic properties of these catalysts. In addition, the conversion efficiency to biodiesel obtained from the catalysts was in the following ascending order: KOH/LKa > KOH/LKo > KOH/LSa. The best catalyst was obtained with a KOH/LKa weight ratio of 1:1, activated at 400 °C during 2 hours calcination. The catalytic activity of the KOH/LKa_1/1-400 catalyst was induced by additive effect of the potassium ferrite (KFeO₂), potassium silicate (K₂SiO₃) and potassium oxide (K₂O) crystal phases. The percentage conversion to ethyl esters of 99.80% was obtained under the following conditions: 1 h reaction time, 70 °C reaction temperature, 5% w/w catalyst loading, and a 9 :1 ethanol/oil molar ratio. The KOH/LKa_1/1-400 catalyst was successfully reused for at least three cycles without post-treatment and the yield obtained was above 93%.

The physicochemical specification of the resulting biodiesel met the requirements of ASTM D 6571 and EN 14214. The KOH/LKa_1/1-400 catalyst appears to be a promising candidate to replace conventional homogeneous catalysts for biodiesel production because the reaction times are short enough to be used in batch processes.

Le développement des technologies utilisant les ressources locales pour la production de biodiesel par transestérification d'huile de tournesol avec l'éthanol, peut être une solution prometteuse pour la réduction du déficit énergétique. Le but de la présente étude a été de préparer et d’étudier les propriétés catalytiques de nouveaux catalyseurs solides basiques à partir de trois types de latérites activées par le potassium. Les catalyseurs ont été préparés en imprégnant des latérites avec deux précurseurs de potassium (KOH et K₂CO₃), suivie de calcination. Les catalyseurs ont été caractérisés par différentes techniques physico-chimiques.

Les catalyseurs à base de KOH/latérites se sont avérés plus actifs que ceux à base de K₂CO₃/latérites pour la production de biodiesel, ce qui a été cohérent avec les propriétés basiques de ces catalyseurs. De plus, le rendement de conversion en biodiesel obtenu à partir des catalyseurs est dans l’ordre croissant suivant : KOH/LKa > KOH/LKo > KOH/LSa. Le meilleur catalyseur est celui obtenu avec un rapport massique KOH/LKa de 1/1, activé à 400 °C pendant 2 h de calcination. Il a été démontré que l'activité catalytique du catalyseur KOH/LKa_1/1-400 est due à la fois aux phases cristallines de ferrite de potassium (KFeO₂), de silicate de potassium (K₂SiO₃) et d’oxyde de potassium (K₂O). Le pourcentage de conversion en esters éthyliques de 99,80 % a été obtenu dans les conditions suivantes : 1 h de temps de réaction, 70 °C de température de réaction, 5 % m/m de chargement de catalyseur et un rapport molaire éthanol/huile de 9 :1. Le catalyseur KOH/LKa_1/1-400 a été réutilisé avec succès pendant au moins trois cycles sans post-traitement et le rendement obtenu était supérieur à 93 %.

La spécification physico-chimique du biodiesel obtenu correspond aux exigences ASTM D 6571 et EN 14214. Le catalyseur KOH/LKa_1/1-400 semble être un candidat prometteur pour remplacer les catalyseurs homogènes conventionnels pour la production de biodiesel car les temps de réaction sont suffisamment courts pour être utilisé dans les procédés discontinus.

Abstract : 

The development of technologies using local resources for the production of biodiesel by transesterification of sunflower oil with ethanol may be a promising solution for the reduction of the energy deficit. The aim of this study was to prepare and investigate the catalytic properties of new alkaline solid catalysts from three types of potassium-activated laterites. The catalysts were prepared by impregnating laterites with two potassium precursors (KOH and K₂CO₃), followed by calcination. The catalysts were characterized by different physicochemical techniques.

The KOH/laterite catalysts were found to be more active than K₂CO₃/laterites for biodiesel production, which was consistent with the basic properties of these catalysts. In addition, the conversion efficiency to biodiesel obtained from the catalysts was in the following ascending order: KOH/LKa > KOH/LKo > KOH/LSa. The best catalyst was obtained with a KOH/LKa weight ratio of 1:1, activated at 400 °C during 2 hours calcination. The catalytic activity of the KOH/LKa_1/1-400 catalyst was induced by additive effect of the potassium ferrite (KFeO₂), potassium silicate (K₂SiO₃) and potassium oxide (K₂O) crystal phases. The percentage conversion to ethyl esters of 99.80% was obtained under the following conditions: 1 h reaction time, 70 °C reaction temperature, 5% w/w catalyst loading, and a 9 :1 ethanol/oil molar ratio. The KOH/LKa_1/1-400 catalyst was successfully reused for at least three cycles without post-treatment and the yield obtained was above 93%.

The physicochemical specification of the resulting biodiesel met the requirements of ASTM D 6571 and EN 14214. The KOH/LKa_1/1-400 catalyst appears to be a promising candidate to replace conventional homogeneous catalysts for biodiesel production because the reaction times are short enough to be used in batch processes.