Plik biodiesel Jest to paliwo pochodzenia naturalnego otrzymywane w wyniku reakcji olejów roślinnych lub tłuszczów zwierzęcych z alkoholami niskocząsteczkowymi. Ta reakcja nazywa się transestryfikacją; to znaczy, nowe estry kwasów tłuszczowych (zwane także estrami monoalkilowymi) powstają z oryginalnych trójglicerydów.
W innych kontekstach zamiast słowa „transestryfikacja” mówi się, że biomasa ulega alkoholizie, ponieważ jest poddawana działaniu alkoholi; wśród nich głównie metanol i etanol. Wykorzystanie metanolu do produkcji tego biopaliwa jest tak powszechne, że jest z nim prawie synonimem.
Biodiesel jest zieloną alternatywą dla stosowania oleju napędowego, oleju napędowego lub benzyny (co jeszcze bardziej podkreśla, że jego skład składa się z węglowodorów ropopochodnych). Jednak ich właściwości i jakość pod względem osiągów w silnikach diesla nie różnią się zbytnio, więc oba paliwa są mieszane w różnych proporcjach.
Niektóre z tych mieszanek mogą być bogatsze w biodiesel (na przykład B100) lub bogatsze w petrodiesel (tylko z 5-20% biodiesla). W ten sposób zużycie oleju napędowego rośnie wraz z wprowadzaniem na rynek biodiesla; nie bez uprzedniego przezwyciężenia szeregu problemów etycznych, produktywnych i ekonomicznych.
Z prostego punktu widzenia, jeśli olej można otrzymać jako ciecz zdolną do spalania i wytwarzania energii do poruszania maszyn, dlaczego nie olej pochodzenia naturalnego? Jednak samo to nie wystarczy: jeśli chcesz konkurować lub nadążać za paliwami kopalnymi, musisz poddać się obróbce chemicznej..
Kiedy tę obróbkę przeprowadza się wodorem, mówi się o rafinacji oleju roślinnego lub tłuszczu zwierzęcego; jego stopień utlenienia jest niski lub jego cząsteczki są rozdrobnione. Podczas gdy w biodieslu zamiast wodoru stosuje się alkohole (metanol, etanol, propanol itp.).
Indeks artykułów
Odpowiedź na pierwszy problem, z jakim borykają się biopaliwa, została odkryta w przeszłości. W 1853 r. Dwóch naukowców, E. Duffy i J. Patrick, dokonało pierwszej transestryfikacji oleju roślinnego, na długo przed tym, jak Rudolf Diesel uruchomił swój pierwszy funkcjonalny silnik..
W tym procesie transestryfikacji triglicerydy olejów i / lub tłuszczów reagują z alkoholami, głównie metanolem i etanolem, w celu wytworzenia estrów metylowych i etylowych kwasów tłuszczowych, oprócz glicerolu jako produktu wtórnego. Do przyspieszenia reakcji stosuje się katalizator zasadowy, taki jak KOH.
Najważniejszym punktem transestryfikacji tłuszczów jest to, że osiemdziesiąt lat później belgijski naukowiec o nazwisku G. Chavanne przekierował tę reakcję na zmniejszenie wysokiej lepkości olejów roślinnych, przynoszącej efekt przeciwny do zamierzonego..
Silnik Diesla pojawił się w 1890 roku, już pod koniec XIX wieku, jako odpowiedź na ograniczenia silników parowych. Łączy w sobie wszystko, czego chciałeś od silnika: moc i trwałość. Działał również z każdym rodzajem paliwa; i ku podziwowi samego Rudolfa i rządu francuskiego potrafił pracować z olejami roślinnymi.
Będąc źródłem energii z trójglicerydów, logiczne było sądzić, że spalone uwolnią ciepło i energię zdolną do wytworzenia pracy mechanicznej. Olej napędowy wspierał bezpośrednie wykorzystanie tych olejów, ponieważ cieszył się, że rolnicy mogą przetwarzać własne paliwa w miejscach bardzo odległych od pól naftowych..
Pierwszy funkcjonalny model silnika wysokoprężnego odniósł sukces, gdy został zaprezentowany 10 sierpnia 1893 roku w Augusta w Niemczech. Jego silnik pracował na oleju arachidowym, ponieważ Rudolf Diesel był głęboko przekonany, że oleje roślinne mogą konkurować z paliwami kopalnymi; ale ponieważ zostały przetworzone w surowy sposób, bez późniejszej obróbki.
Ten sam silnik zasilany olejem arachidowym został zaprezentowany na Wystawie Światowej w Paryżu w 1900 roku. Nie wzbudził on jednak tak dużego zainteresowania, ponieważ do tego czasu ropa była znacznie bardziej dostępnym i tańszym źródłem paliwa..
Po śmierci Diesla w 1913 r. Olej napędowy (diesel lub ropa naftowa) uzyskiwano z rafinacji ropy naftowej. Dlatego model silnika wysokoprężnego zaprojektowany dla oleju arachidowego musiał zostać dostosowany i przebudowany do pracy z tym nowym paliwem, które było mniej lepkie niż jakikolwiek inny olej roślinny lub olej z biomasy..
W ten sposób przez kilka dziesięcioleci dominował petrodiesel jako najtańsza alternatywa. Po prostu niepraktyczne było zasianie dużych hektarów masy roślinnej w celu zebrania ich olejów, które ostatecznie, z powodu ich tak dużej lepkości, powodowały problemy dla silników i nie dorównywały tym samym osiągom, jakie uzyskuje się z benzyną..
Problem z tym paliwem kopalnym polegał na tym, że zwiększało zanieczyszczenie atmosfery, a także zależało od ekonomii i polityki działalności związanej z ropą naftową. Biorąc pod uwagę niemożność skorzystania z niego, w niektórych kontekstach oleje roślinne były używane do mobilizacji ciężkich pojazdów i maszyn..
Kiedy w wyniku konfliktu w II wojnie światowej zaczęło brakować ropy naftowej, kilka krajów uznało za konieczne ponowne sięgnięcie po oleje roślinne; ale musieli poradzić sobie z uszkodzeniami setek tysięcy silników z powodu różnicy lepkości, której ich konstrukcja nie mogła tolerować (a nawet mniej, gdyby miały zemulgowaną wodę).
Po wojnie narody ponownie zapomniały o olejach roślinnych i powróciły do praktyki spalania wyłącznie benzyny i ropy naftowej..
Problem lepkości został rozwiązany na małą skalę przez belgijskiego naukowca G.Chavanne'a w 1937 roku, który uzyskał patent na metodę otrzymywania estrów etylowych kwasów tłuszczowych z oleju palmowego poddanego działaniu etanolu..
Można zatem powiedzieć, że biodiesel urodził się formalnie w 1937 r .; ale jego sadzenie i masowa produkcja musiała poczekać do 1985 r. na austriackim uniwersytecie rolniczym.
Poddając te oleje roślinne transestryfikacji, problem lepkości został ostatecznie rozwiązany, dorównując wydajności petrodiesel, a nawet stanowiąc ekologiczną alternatywę ponad nim..
Właściwości biodiesla zależą na całym świecie od surowca, z którego został wyprodukowany. Może mieć różne kolory od złotego do ciemnobrązowego, a wygląd fizyczny zależy od procesu produkcji.
Ogólnie rzecz biorąc, jest to paliwo o dobrej smarności, które zmniejsza hałas silnika, wydłuża jego żywotność i wymaga mniejszych nakładów na konserwację..
Ma temperaturę zapłonu wyższą niż 120ºC, co oznacza, że dopóki temperatura zewnętrzna nie przekracza tej wartości, nie ma ryzyka pożaru; coś co nie dzieje się z olejem napędowym, który może spalić się nawet przy 52ºC (bardzo łatwo to osiągnąć jak na zapalonego papierosa).
Ze względu na brak węglowodorów aromatycznych, takich jak benzen i toluen, nie stanowi zagrożenia rakotwórczego w przypadku rozlania lub długotrwałego narażenia..
Podobnie nie ma w swoim składzie siarki, dzięki czemu nie wytwarza zanieczyszczających gazów SOdwa ani tak3. Zmieszany z olejem napędowym nadaje mu bardziej smarny charakter niż jego naturalne związki siarki. W rzeczywistości siarka jest niepożądanym pierwiastkiem, a gdy olej napędowy jest odsiarczany, traci smar, który należy odzyskać za pomocą biodiesla lub innych dodatków..
Biodiesel jest otrzymywany z transestryfikowanych olejów roślinnych lub tłuszczów zwierzęcych. Ale który z nich powinien stanowić surowiec? Idealnie taki, który wytwarza większe ilości oleju lub tłuszczu z mniejszego obszaru uprawy; że w bardziej odpowiednim ujęciu byłaby to liczba hektarów zajmowanych przez jego pole uprawne.
Dobry biodiesel musi pochodzić z uprawy (zboża, nasiona, owoce itp.), Która wytwarza duże ilości oleju z małych pól; w przeciwnym razie ich uprawy musiałyby pokrywać całe kraje i nie byłyby ekonomicznie opłacalne.
Po zebraniu biomasy olej należy ekstrahować w nieskończonych procesach; wśród nich, na przykład, jest stosowanie płynów nadkrytycznych do porywania i rozpuszczania oleju. Otrzymany olej poddaje się transestryfikacji w celu zmniejszenia jego lepkości..
Transestryfikację osiąga się przez zmieszanie oleju z metanolem i bazą w reaktorach okresowych, albo pod wpływem ultradźwięków, płynów nadkrytycznych, mieszania mechanicznego itp. W przypadku stosowania metanolu otrzymuje się estry metylowe kwasów tłuszczowych (FAME): Ester metylowy kwasów tłuszczowych).
Z drugiej strony, jeśli zostanie użyty etanol, otrzymane zostaną estry etylowe kwasów tłuszczowych (FAEE). To wszystkie te estry i ich atomy tlenu charakteryzują biodiesel.
Metanol jest alkoholem używanym głównie jako surowiec do produkcji biodiesla; natomiast glicerol jest produktem ubocznym, który mógłby zostać wykorzystany do wsparcia innych procesów przemysłowych, a tym samym uczynić produkcję biodiesla bardziej opłacalną.
Glicerol pochodzi z oryginalnych cząsteczek trójglicerydów, które są zastępowane metanolem, tworząc trzy DMARD.
Różne oleje i tłuszcze mają własne profile kwasów tłuszczowych; dlatego każdy biodiesel ma inne estry mono-alkilowe w wyniku transestryfikacji. Mimo to, ponieważ te estry prawie nie różnią się długością łańcuchów węglowych, otrzymane paliwa nie wykazują dużych wahań między ich właściwościami..
Nie ma więc klasyfikacji na biodiesel, a raczej inną wydajność i opłacalność w zależności od źródła oleju lub tłuszczu, które jest wybierane do jego produkcji. Istnieją jednak mieszanki biodiesla z ropą naftową, ponieważ oba paliwa można mieszać i mieszać ze sobą, co zapewnia ich korzystne właściwości dla silnika..
Mówi się, że czysty biodiesel to B100; który w swoim składzie odpowiada 0% petrodiesel. Następnie są inne mieszanki:
- B20 (z 80% benzyny).
- B5 (z 95% benzyną).
- B2 (z 98% benzyny).
Samochody wyprodukowane przed 1996 rokiem nie mogły używać B100 w swoich silnikach bez konieczności wymiany niektórych elementów, które uległy pogorszeniu w wyniku działania rozpuszczalnika. Jednak nawet dziś istnieją modele samochodów, które nie pozwalają na duże stężenia biodiesla w swoich gwarancjach fabrycznych, dlatego zalecają stosowanie mieszanin niższych niż B20.
Poniżej znajduje się zestawienie szeregu zalet, które biodiesel ma w stosunku do petrododiesla i które sprawiają, że jest to ekologiczna i atrakcyjna alternatywa:
- Otrzymywany jest z biomasy, surowca odnawialnego i często traconego jako odpad.
- Jest biodegradowalny i nietoksyczny. Dlatego nie zanieczyszcza gleb ani mórz, jeśli przypadkowo się rozleje.
- Wysoka temperatura zapłonu sprawia, że jest bezpieczniejszy w przechowywaniu i transporcie..
- Nie wytwarza gazów cieplarnianych, ponieważ COdwa uwolniona reprezentuje taką samą ilość wchłoniętą przez rośliny. Dzięki temu jest również zgodny z protokołem z Kioto.
- Zachęca do uprawiania roślin uprawnych na wsi, z których pozyskuje się olej roślinny.
- Można go nawet wyprodukować ze smażonego oleju. Ten punkt bardzo mu sprzyja, ponieważ olej z recyklingu, pochodzący z gospodarstw domowych lub z restauracji, zamiast go usuwać i zanieczyszczać wody gruntowe, może być używany do produkcji bardziej ekologicznego paliwa.
- Reprezentuje sposób na uniezależnienie się w dłuższej perspektywie od ropy naftowej i jej pochodnych.
- Pozostawia mniej osadu podczas spalania.
- Algi bakteryjne są, oprócz soi i nasion słonecznika, obiecującym źródłem niejadalnego (i niepożądanego dla wielu) biodiesla.
Z tym paliwem nie wszystko jest idealne. Biodiesel ma również ograniczenia, które należy przezwyciężyć, jeśli ma zastąpić ropopochodny olej napędowy. Niektóre z tych ograniczeń lub wad jego stosowania to:
- Ma wyższą temperaturę krzepnięcia, co oznacza, że w niskich temperaturach przechodzi w żel.
- Jego moc rozpuszczalnika może zniszczyć naturalną gumę i piankę poliuretanową obecne w samochodach montowanych przed 1990 rokiem.
- Jest droższy niż petrodiesel.
- Zwiększa ceny upraw i żywności, ponieważ zawierają wartość dodaną, gdy są wykorzystywane jako surowiec do biodiesla.
- W zależności od biomasy może wymagać wielu hektarów uprawy, co oznaczałoby zajęcie ekosystemów obcych do tego celu, a tym samym wpłynęłoby na dziką faunę.
- Chociaż podczas spalania nie wytwarza gazów siarkowych, to jednak uwalnia wyższe stężenia tlenków azotu, NOx.
- Zużywane byłyby duże ilości żywności, która zamiast sycić głód, byłaby wykorzystywana do produkcji biodiesla.
Jeszcze bez komentarzy