Biodiesel and biokerosenes : production, characterization, soot & pah emissions

Targeting the consolidation of the work from the author’s research group on biofuels, this PhD thesis is focused on developing the necessary techniques to continue with the group’s research. In this thesis the production of FAME from different non-edible sources of oils and fats: camelina, castor oil, jojoba, linseed, waste frying oil and animal fat, has been studied. These FAME have been characterized in order to assess their suitability as fuels. The author has also studied use of bioglycerol, the main by-product in biodiesel production, as a chemical feedstock for the production of 1,3-ditertbutoxypropan-2-ol, a recognized ignition quality improver. In this thesis, production and further distillation of FAME from palm kernel, babassu and coconut oils is reported. The esters mixtures resulting from this process are saturated low carbon number compounds which have similar properties to those of kerosene. Therefore, the author suggests to use them up to a certain amount in fossil kerosene as biokerosene blends. The combustion of organic matter leads to soot formation. The sooting tendency of oxygenated blends with fossil kerosene is studied. The soot precursors, PAH, from the combustion of FAME and FAEE from different feedstocks are also characterized in this thesis. RESUMEN Con el objetivo de consolidar el trabajo en biocombustibles del grupo de investigación al que pertenece el autor, esta tesis doctoral se centra en el desarrollo de las técnicas necesarias para continuar con la investigación del grupo. En esta tesis se ha estudiado la producción de FAME de diferentes fuentes de aceites y grasas no comestibles: camelina, ricino, jojoba, linaza, aceite de freír usado y grasa animal. Estos FAME se han caracterizado para determinar su idoneidad como combustibles. En esta tesis se muestra la producción y posterior destilación de FAME a partir de aceite de palma, babassú y coco. Los esteres que resultan de este proceso son compuestos saturados de cadena corta que tienen propiedades similares a las del keroseno. El autor sugiere utilizarlos hasta una cierta cantidad en mezclas de keroseno fósil como biokeroseno. El autor también ha estudiado el uso de la glicerina como materia prima en la industria química para la producción de 1,3-ditertbutoxypropan-2-ol, un aditivo para mejorar la calidad de la ignición. La combustión de materia orgánica conlleva a la formación de hollín. La tendencia a formar hollín de mezclas de compuestos oxigenados con keroseno. En esta tesis también se han caracterizado los PAH, precursores del hollín, a partir de la combustión de FAME y FAEE de diferentes materias primas