基于Taguchi正交阵列的快乐鼠尾草籽油生物柴油制备工艺优化及特性研究

为解决化石燃料枯竭和环境污染问题，研究人员采用L9 Taguchi正交阵列优化快乐鼠尾草籽油(CSO)两步法酯交换工艺（H2SO4催化酯化+NaOH催化转酯化），确定最佳条件为：0.5 wt%催化剂、6:1甲醇油摩尔比(MRMO)、70°C反应60分钟，理论产率95.12%与实验值94.86%高度吻合，产物符合EN 14214标准，为区域非粮原料生物柴油开发提供新方案。

　　

全球能源危机与环境污染的双重压力下，寻找可替代化石燃料的清洁能源成为当务之急。生物柴油因其可再生性和环境友好特性备受关注，但传统原料如大豆、棕榈油存在"与粮争地"的伦理争议。快乐鼠尾草（Salvia sclarea）作为中东地区特色植物，其种子油富含亚麻酸（46.96%），却因研究空白未被充分利用。阿联酋研究人员首次系统探索该原料的生物柴油转化潜力，相关成果发表于《Biomass and Bioenergy》。

研究团队采用L₉ Taguchi正交阵列设计实验，通过酸-碱两步法处理高游离脂肪酸(FFA 5.07%)的CSO。关键参数包括甲醇油摩尔比(3:1-9:1)、NaOH催化剂浓度(0.5-1 wt%)、温度(50-70°C)和时间(60-120分钟)，通过信噪比(SNR)和方差分析(ANOVA)评估参数贡献度，并利用气相色谱(GC)分析脂肪酸甲酯(FAME)组成。

<材料与方法>
研究通过Soxhlet提取法获得CSO，采用H₂SO₄催化预酯化降低FFA后，以NaOH催化转酯化。实验设备包含恒温磁力搅拌器(Stuart CB162)和离心机，产物通过GC-MS分析FAME组成，并检测粘度、闪点等16项理化指标。

<结果与讨论>
参数优化显示催化剂浓度贡献率达86.72%，最优组合为0.5 wt% NaOH、6:1 MRMO、70°C反应60分钟。GC分析揭示FAME以亚麻酸甲酯(46.96%)为主，其次为亚油酸(19.44%)和油酸(15.34%)。产物特性符合EN 14214标准，冷流性能优异（高不饱和脂肪酸占比），但氧化稳定性需后续改进。

<结论>
该研究首次证实CSO作为生物柴油原料的可行性，Taguchi法将实验次数从81次缩减至9次。Abdeen Osman团队指出，快乐鼠尾草在阿联酋夏季150 cm的快速生长特性，使其成为兼具生态与经济价值的非粮作物。该成果为干旱地区生物柴油产业开辟新路径，未来需结合抗氧化剂添加或纳米催化剂开发解决氧化稳定性问题。