The evaluation of hazardous gas components caused by the thermal degradation of plant oils and animal fats

Neste Oil has introduced plant oils and animal fats for the production of NExBTL renewable diesel, and these raw materials differ from the conventional mineral based oils. One subject of new raw materials study is thermal degradation, or in another name pyrolysis, of these organic oils and fats. The aim of this master’s thesis is to increase knowledge on thermal degradation of these new raw materials, and to identify possible gaseous harmful thermal degradation compounds. Another aim is to de-termine the health and environmental hazards of identified compounds. One objective is also to examine the formation possibilities of hazardous compounds in the produc-tion of NExBTL-diesel. Plant oils and animal fats consist mostly of triglycerides. Pyrolysis of triglycerides is a complex phenomenon, and many degradation products can be formed. Based on the literature studies, 13 hazardous degradation products were identified, one of which was acrolein. This compound is very toxic and dangerous to the environment. Own pyrolysis experiments were carried out with rapeseed and palm oils, and with a mix-ture of palm oil and animal fat. At least 12 hazardous compounds, including acrolein, were analysed from the gas phase. According to the experiments, the factors which influence on acrolein formation are the time of the experiment, the sphere (air/hydrogen) in which the experiment is carried out, and the characteristics of the used oil. The production of NExBTL-diesel is not based on pyrolysis. This is why thermal degradation is possible only when abnormal process conditions prevail.

Neste Oil käyttää kasviöljyjä ja eläinrasvoja NExBTL renewable-dieselin valmistuksessa. Nämä raaka-aineet eroavat konventionaalisesta mineraalipohjaisista öljyistä. Kasviöljyjen ja eläinrasvojen terminen hajoaminen on yksi raaka-aineisiin liittyvä tutkimuksen kohde. Tämän työn tavoitteena on lisätä ymmärrystä termisestä hajoami-sesta, sekä tunnistaa orgaanisten rasvojen termisessä hajoamisessa mahdollisesti muo-dostuvat haitalliset aineet ja määrittää niiden terveys- ja ympäristövaarat. Tarkoituk-sena on myös pohtia haitallisten aineiden muodostumismahdollisuuksia NExBTL-dieselin valmistuksessa. Kasviöljyt ja eläinrasvat koostuvat suurimmaksi osaksi triglyserideistä. Niiden termi-nen hajoaminen on monimutkainen ilmiö, ja hajoamisessa muodostuvia mahdollisia yhdisteitä on hyvin paljon. Tutkitun kirjallisuuden perusteella identifioitiin 13 haital-lista hajoamistuotetta, joista yksi oli akroleiini. Akroleiini on erittäin myrkyllinen ja ympäristölle vaarallinen aine. Omissa pyrolyysikokeissa käytettiin raaka-aineena ryp-si- ja palmuöljyä sekä palmuöljy-eläinrasvaseosta. Kokeissa vahvistettiin ainakin 12 haitallisen aineen muodostuminen, mukaan lukien akroleiini. Koetulosten perusteella akroleiinin muodostumiseen vaikuttavat tekijät ovat koeaika, sfääri (ilma/vety), jossa koe tehtiin ja kokeessa käytetyn öljyn ominaisuudet. NExBTL-dieselin valmistus ei perustu pyrolyysiin. Tällöin terminen hajoaminen on mahdollista vain normaalista poikkeavissa olosuhteissa.