Биодизель.
Биотопливо - это топливо из биологического сырья, получаемое, как правило, в результате переработки стеблей сахарного тростника или семян рапса, кукурузы, сои. Существуют также проекты разной степени проработанности, направленные на получение биотоплива из целлюлозы и различного типа органических отходов, но их рентабельность значительно ниже. Различается жидкое биотопливо (для двигателей внутреннего сгорания, например, этанол, метанол, биодизель), твёрдое биотопливо (дрова, солома) и газообразное (биогаз, водород).
Биодизель - биотопливо на основе растительных или животных жиров (масел), а также продуктов их этерификации.
Технология производства
Растительное масло переэтерифицируется метанолом, реже или этанолом или изопропиловым спиртом(приблизительно так 1 т масла + 200 кг метанола + гидроксид калия или натрия) при температуре 60 градусов Цельсия и нормальном давлении.
Очень важно! Для получения качественного продукта необходимо выдержать ряд требований:
- После прохождения реакции переэтерификации содержание метиловых эфиров должно быть выше 96 %.
- Для быстрой и полной переэтерификации метанол берется с избытком, поэтому метиловые эфиры необходимо очистить от него! Метанол- сильный яд!
- Использовать метиловые эфиры в качестве топлива для дизельной техники без предварительной очистки от продуктов омыления недопустимо. Мыло засорит фильтр и образует нагар, смолы в камере сгорания. При этом необходимо знать, что сепарация и центрифугирование недостаточно, только вода или сорбент, а лучше и то, и другое.
- Заключительный этап производства биодизеля сушка метиловых эфиров жирных кислот. Так как вода приводит к развитию микроорганизмов в биодизеле и способствует образованию свободных жирных кислот, вызывающих коррозию металлических деталей.
- Хранить биодизель более 3 месяцев не рекомендуется - разлагается.
Применение
Применяется на автотранспорте в в чистом виде и виде различных смесей с дизельным топливом. В США смесь дизельного топлива с биодизелем обозначается буквой B; цифра при букве означает процентное содержание биодизеля. В2 - 2 % биодизеля, 98 % дизельного топлива. В100 - 100 % биодизеля.
Применение смесей не требует внесения изменений в двигатель.
Цетановое число
- Для минерального дизтоплива 42-45,
- Для биодизеля (метиловый эфир) не менее 51.
Сырьё для производства
Сырьём для производства биодизеля служат жирные, реже - эфирные масла различных растений или водорослей.
- Европа - рапс;
- США - соя;
- Канада - канола (разновидность рапса);
- Индонезия, Филиппины - пальмовое масло;
- Филиппины - кокосовое масло;
- Индия - ятрофа (Jatropha);
- Африка - соя, ятрофа;
- Бразилия - касторовое масло.
Также применяется отработанное растительное масло, животные жиры, рыбий жир и т. д.
Стандарты
Для биодизеля Европейской организацией стандартов разработан стандарт EN14214. Кроме него существуют стандарты EN590 (или EN590:2000) и DIN 51606. Первый описывает физические свойства всех видов дизельного топлива, реализуемого в ЕС, Исландии, Норвегии и Швейцарии. Этот стандарт допускает содержание 5% биодизеля в минеральном дизеле; в некоторых странах (например, во Франции) все дизтопливо содержит 5% биодизеля. DIN 51606 - германский стандарт, разработанный с учетом совместимости с двигателями почти всех ведущих автопроизводителей, поэтому он является самым строгим. Большинство видов биодизеля, производимых для коммерческих целей на Западе, соответствует ему или даже превосходит.
Применение
Биодизель, как показали опыты, при попадании в воду не причиняет вреда растениям и животным. Кроме того, он подвергается практически полному биологическому распаду: в почве или в воде микроорганизмы за 28 дней перерабатывают 99 % биодизеля, что позволяет говорить о минимизации загрязнения рек и озёр.
Сокращение выбросов СО2. При сгорании биодизеля выделяется ровно такое же количество углекислого газа, которое было потреблено из атмосферы растением, являющимся исходным сырьём для производства масла, за весь период его жизни. Биодизель в сравнении с обычным дизельным топливом почти не содержит серы.
Высокая температура воспламенения. Точка воспламенения для биодизеля превышает 100 °С, что позволяет назвать биотопливо относительно безопасным веществом.
Производство
Под производство сырья для биодизеля отчуждаются большие земельные площади, на которых нередко используют повышенные дозы средств защиты растений. Это приводит к биодеградации грунтов и снижению качества почв.
С другой стороны, жмых, получаемый в процессе производства растительного масла, используется в качестве корма для скота, что позволяет более полно утилизировать биомассу растения.
Производство биодизеля позволяет ввести в оборот не используемые с/х земли, создать новые рабочие места в сельском хозяйстве, машиностроении, строительстве и т. д. Например, в России с 1995 г. по 2005 г. посевные площади сократились на 25,06 млн. гектаров. США на свободных землях ежегодно могут выращивать 1,3 млрд. тонн биомассы.
При производстве биодизеля в результате реакции этерификации получается смесь, которой дают отстояться. Легкие верхние фракции продукта и являются рапсовым метил-эфиром, или биодизельным топливом. Нижние фракции являются так называемой глицериновой фазой, которую часто неправильно называют глицерином. На самом деле до чистого глицерина ее еще нужно <довести>, без чего ее хранение и утилизация представляют серьезную проблему из-за повышенной щелочности и содержания метанола. Те же проблемы возникают при использовании для этерификации этанола. Впрочем, биодизель на этаноле производить менее выгодно из-за большей плотности.
Многие публикации энтузиастов альтернативных видов топлива посвящены производству биодизеля кустарным способом - буквально в гараже. Но такие технологии, кроме проблемы вышеупомянутой глицериновой фазы, не могут также гарантировать надлежащего качества топлива, а, следовательно, и сохранности двигателя. Это объясняется недостаточным очищением такого топлива от различных примесей, которые просто забивают мотор. Кроме того, в случае кустарного производства проблематично закупать метанол, который производят немногие крупные химзаводы. Метанол производится из природного газа, поэтому цена одного из ингредиентов для производства биотоплива оказывается жестко привязанной к ценам на газ, хотя сырьем для метанола может служить также шахтный газ, биогаз и даже водород.
Достоинства
- Хорошие смазочные характеристики. Минеральное дизтопливо при устранении из него сернистых соединений теряет свои смазочные способности. Биодизель, несмотря на значительно меньшее содержание серы, характеризуется хорошими смазочными свойствами, что продлевает срок жизни двигателя.
Это вызванно его химическим составом и содержанием в нем кислорода. Например грузовик из Германии попал в книгу рекордов гиннеса проехав более 1,25 миллиона километров на биодизеле со своим оригинальным двигателем.
- Более высокое Цетановое число
- Для минерального дизтоплива 42-45,
- Для биодизеля (метиловый эфир) не менее 51.
- Увеличение срока службы двигателя. При работе двигателя на биодизеле одновременно производится смазка его подвижных частей, в результате которой, как показывают испытания, достигается увеличение срока службы самого двигателя и топливного насоса в среднем на 60%. Важно отметить, что нет необходимости модернизировать двигатель.
- Высокая температура воспламенения. Точка воспламенения для биодизеля превышает 150°С, что делает биогорючее сравнительно безопасным веществом.
- Побочный продукт производства - глицерин. Его можно использовать по многим направлениям. Очищенный глицерин используют для производства технических моющих средств (например мыла). После глубокой очистки получают фармокологический глицерин, тонна которого на рынке стоит порядка 1 тыс. евро. При добавлении фосфорной кислоты к глицерину можно получить фосфорные удобрения.
Недостатки
- В холодное время года необходимо подогревать топливо идущее из топливного бака в топливный насос или применять смеси 20 % биодизеля 80 % солярки марка В20.
|
|
|
|
