The present study emphasizes the development of a solid alkali catalyst acquired from a ternary blend of agrowastes, Heteropanax fragrans (Roxb.) Seem (Kesseru), Sesamum indicum L. (Sesame) and Vigna mungo (L.) Hepper (Black Gram). Potassium carbonate was added to the agrowastes mixture in the ratio of 1:1:1:0.5 (Kesseru : Sesame : Black Gram : K2CO3). The final material was named Kesseru Sesame Black Gram-K2CO3 (KSBG-K2CO3) which was calcined at 550 °C for 1 h. The resultant catalyst was then utilized in the transesterification of a binary mix of Jatropha curcas (jatropha) and Pongamia pinnata (pongamia) for efficient biodiesel synthesis. Various analysis techniques such as X-ray diffraction (XRD), Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR), Brunauer-Emmett-Teller (BET), Field emission scanning electron microscope (FESEM), Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX), High-resolution transmission electron microscopy (HRTEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and Thermogravimetric analysis (TGA) were employed for characteristics analysis of the catalyst. It was indicated from the study that the developed catalyst consists of carbonates and oxides of certain metal elements as the major active components. Potassium was revealed to be the predominant metal element with 25.29 wt.% followed by Ca (6.55 wt.%) and Mg (4.31 wt.%). The BET surface area and pore volume of the calcined KSBG-K2CO3 catalyst were 7.242 m2 g-1 and 0.024 cm3 g-1, respectively. The basicity of the catalyst was measured as 0.24 mmol/g and the reaction showed 4.42 h-1 turnover frequency. The calcined KSBG-K2CO3 catalyst efficiently produced biodiesel with a 94.92 ± 0.06 % yield under optimized parameters viz. catalyst load of 15 wt.%, 9:1 methanol to oil molar ratio (MOMR), 65 °C reaction temperature in 2.66 ± 0.12 h reaction time. Additionally, the kinetic study of the reaction was conducted and the value of activation energy was determined as 28.44 kJ mol-1. The resultant biodiesel was analyzed by Proton nuclear magnetic resonance (1H NMR), FT-IR and Gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) and the assessment of their properties were done which conformed to the international standards.

Biodiesel is generally obtained by transesterification and esterification of appropriate feedstocks facilitated by a catalyst. It has emerged to be one of the most potential alternatives for the conventional fuels gaining worldwide attention. Heterogeneous catalysts are usually preferred than homogeneous for biodiesel synthesis due to facile separation and insignificant soap formation. However, the separation still possesses difficulty leading to mass transfer hindrance. Therefore, these catalysts can be further modified using magnetic separation techniques to develop magnetically separable catalysts. The magnetic nanoparticles (MNPs) are notable appealing catalysts due to huge surface area, high activity, amicable functional groups and structures, adaptable properties, conformity in pore size, and facile separation have made them desirable catalyst carriers for biodiesel synthesis. The MNPs are modified via functionalization to construct magnetically recoverable heterogeneous nanocatalysts. Magnetic catalysts can be utilized as a befitting option for biodiesel synthesis as these are environmentally benign, highly reusable and economically viable. The current review article discusses different magnetic solid catalysts such as magnetic base, acid, biocatalysts and bifunctional of acid base catalysts for efficient biodiesel synthesis. The prime focus of this paper rest on the catalytic performances of various magnetically recoverable catalysts, mechanisms and recyclability for biodiesel production processes. The synthesis methods of magnetic heterogeneous base and acid nanocatalysts, magnetic properties, functionalization and their reciprocity on the catalytic activity are reviewed in this article.

A cost-effective catalyst is essential to reduce the expenses of producing biodiesel. This study is aimed at utilizing the waste of the black gram ( Vigna mungo (L.) Hepper) plant as an efficient catalyst for producing biodiesel from a blend of different edible and inedible oils. The catalyst was developed by igniting the dried material and then subjecting it to calcination at 550°C for 2 h. The feedstock was prepared by mixing the oils in an equivalent ratio for the reaction. Various sophisticated techniques such as XRD, FT-IR, XPS, BET, FESEM-EDX, HRTEM, and SAED were employed to characterize the prepared catalyst. The catalyst’s catalytic activity was assessed by transesterification of the oil mixture. The optimized transesterification conditions were 10 wt% of catalyst loading, 9 : 1 of MTOR, 65°C of reaction temperature, and 1.6±0.14 h of reaction time producing 94.79±0.27% of biodiesel yield and 96.86% oil conversion. The calcined catalyst’s alkaline solubility was found to be 2.77 mmol/g, basicity as 0.13 mmol/g, and 14.57 per hour as the turnover frequency (TOF). Catalyst reusability was conducted and found that the catalyst could be reprocessed up to three successive cycles. The synthesized biodiesel’s physicochemical characteristics were assessed and found to conform to ASTM D6751 and EN 14214 requirements.