Биодизель: особенности биотоплива

Биодизель: особенности биотоплива

Биодизель: преимущества и недостатки

Увеличение количества транспорта на дорогах, использование топлива, выхлопные газы которого загрязняют окружающую среду, а также истощение ресурсов планеты привели к разработке учеными альтернативных видов топлива. К такому топливу относится биодизель.

Биодизельное топливо – это метиловый эфир, изготовленный на основе растительных масел (пальмового, хлопкового, рапсового, льняного) и животных жиров в результате химической реакции. Поскольку качественные характеристики обычного дизеля и биодизеля схожи, биодизельное топливо можно применять для заправки машин, как в чистом виде, так и в смеси с дизтопливом в любой пропорции. Выделяют 3 категории биотоплива: B5, B7, B10 (число указывает на процент содержания в биодизеле растительных масел и жиров).

Такое биотопливо считается возобновляемым ресурсом.

Преимущества биодизельного топлива

Биодизель как топливо имеет следующие преимущества:

  • уменьшается выброс в атмосферу сульфатов, углекислого газа, твердых частиц;
  • сгорает практически без выброса в окружающую среду токсичных и канцерогенных веществ;
  • почти в 2 раза уменьшается количество копоти;
  • не обладает резким запахом;
  • при попадании на землю разлагается микроорганизмами в течение 3-х недель;
  • малое содержание серы;
  • высокий уровень воспламеняемости (менее горюч);
  • хорошие смазочные характеристики.

Недостатки биодизельного топлива

Несмотря на преимущества использования биодизеля, он имеет и ряд недостатков:

  • топливо имеет свойства растворителя, поэтому агрессивно к деталям двигателя;
  • эффективность биотоплива уменьшается в холодное время года;
  • при низких температурах появляется осадок, который приводит к закупорке деталей и загрязнению фильтров;
  • в случае попадания биодизеля на кузов машины, ее надо тщательно протереть, так как такое топливо разлагает лакокрасочное покрытие;
  • короткий срок хранения (в отличие от обычного бензина по картам);
  • необходимость больших площадей земли для выращивания сырья для биотоплива.

Биодизельное топливо – единственный альтернативный источник энергии, который подходит для всех транспортных средств с обычными дизельными двигателями. Себестоимость производства биодизельного топлива во многих странах мира выше, чем себестоимость нефтепродуктов. На сегодняшний день развитие биотопливного рынка в России экономически нерационально. Поэтому по-прежнему пользуется спросом заправка машин дизтопливом, доставка дизельного топлива и бензина во все регионы страны.

Компания «РусПетрол» предлагает доставку горючего по Москве и Московской области, а также осуществляет заправку и продажу топлива за наличный и безналичный расчет по топливным картам.

Другие статьи:

Изменения в сети обслуживания карт рублевой программы:

Изменения в сети обслуживания карт литровой и рублевой программы:

Изменения в сети обслуживания карт рублевой программы:

Свердловская, Нижегородская, Челябинская, Астраханская область, Красноярский, Хабаровский край.

Pulsar 95 на АЗС «Роснефть» в Хабаровском Крае

«Роснефть» расширяет географию реализации фирменного бензина Pulsar 95 в ДФО.

«Ангарский завод катализаторов и органического синтеза» эффективно заменил своей продукцией дорогостоящие импортные компоненты.

АИ95 от «Роснефти» завоевывает рынок

Рязанский НПЗ «Роснефти» превысил отметку в 1 млн т в производстве высокоэкологичного бензина «Евро-6».

Продолжая использовать ruspetrol.ru вы соглашаетесь на использование файлов cookie.

Более подробную информацию можно найти в Политике cookie файлов.

© ООО «РусПетрол», 2007-2020

Воспроизведение материалов сайта
допускается с согласия владельца

Биотопливо

Более 10 лет назад начались первые продажи биодизеля. Биодизель оказался абсолютно новым видом экологически чистого топлива, которое подходит для широкого применения в дизельных двигателях. Главными особенностями биодизеля стали дешевизна производства, экологичность и универсальность применения, так как биотопливо можно использовать отдельно или свободно смешивать его с обычным дизельным топливом в любой пропорции.

Сегодня около 50 стран мира на законодательном уровне закрепили производство топлива биологического типа. Такие возобновляемые источники энергии из сельскохозяйственного сырья используются в США, Японии, Китае, странах Европы и многих других.

Главным плюсом стала возможность производить биодизель из возобновляемого источника, чего нельзя сказать о нефти. Биодизелем можно заправлять практически все типы дизельных ДВС независимо от особенностей конструкции силового агрегата.

Плюсы и минусы биодизеля

К очевидным преимуществам биодизеля относят:

  • биотопливо обладает отличными смазочными свойствами;
  • разлитое топливо быстро разлагается микроорганизмами;
  • простоту, дешевизну и скорость производства биодизеля;
  • отсутствие резкого запаха и низкий уровень токсичности;

Биодизель имеет также определенные недостатки:

  • агрессивное воздействие на резиновые детали двигателя;
  • повышенную склонность к парафинизации в мороз;
  • вредное воздействие биогорючего на ЛКП автомобиля;
  • мощность дизеля на биотопливе падает, расход возрастает;

Действительно, биодизель агрессивно воздействует на резиновые элементы ДВС и другие детали, но степень этого воздействия несколько преувеличена. Своевременная замена и использование качественного моторного масла заметно снижает риск любых негативных последствий от использования биодизеля для мотора. При отрицательных температурах могут образоваться отложения в виде кристаллов воска, но и солярка требует перехода на зимнее или арктическое дизтопливо.

Известно, что биотопливо способно разрушать лакокрасочное покрытие кузова машины при попадании на него. Единственным способом защиты кузова становится незамедлительная и качественная мойка для удаления следов биодизеля с ЛКП автомобиля.

Что касается экологии, моторы на биодизеле выбрасывают на 4-5% меньше углекислого газа в атмосферу. Биодизельное топливо не полностью экологически чистый продукт, но сравнительно с привычным дизтопливом биодизель оказывается чище. Если сравнить обычную солярку и биодизель, тогда после сгорания биотоплива содержание окиси углерода в выхлопе до 10 % меньше, почти вдвое снижается показатель наличия сажи, а также в биодизеле намного меньше серы по сравнению с минеральным дизтопливом. В продуктах сгорания биодизеля только на 10 % больше окиси азота сравнительно с дизельным топливом, которое изготовлено из нефти.

Биотопливо незначительно изменяет характеристики мощности и расхода дизельных двигателей. Мощность дизельного мотора на биотопливе падает на 7–8 %, а расход такого горючего возрастает приблизительно на 800 грамм на одну сотню пройденных километров сравнительно с обычным дизельным горючим.

Из чего получают биотопливо

Ответить на вопрос, что такое биодизель, можно достаточно просто. Материалом для получения этого топлива выступают любые виды растительного масла или животные жиры. Подходит подсолнечное, соевое, рапсовое, арахисовое, льняное, пальмовое, кукурузное, конопляное, кунжутное и другие масла. Наибольшее распространение для изготовления биодизеля получил рапс. Рапсовое масло самое дешевое и доступное, что и привело к появлению так называемого рапсового биодизеля.

Биодизель, приготовленный из пальмового масла, позволяет обеспечить лучшую отдачу от мотора, но его показатель фильтруемости не подходит для стран, где отмечаются постоянные или сезонные низкие температуры.

Изготовление биодизеля

Биодизель представляет собой метиловый эфир, который получают методом химической реакции. Биотопливо можно использовать в качестве основного горючего для ДВС, а также свободно смешивать биодизель и солярку. В основе процесса изготовления биодизеля лежит снижение показателя вязкости, который имеет растительное масло. Вязкость снижается разными способами. Само растительное масло является смесью эфиров, которые связаны с молекулой глицерина. Такая смесь еще называется триглицерид. Еще одним компонентом в составе выступает трехатомный спирт.

Если коротко, то в очищенное от механических примесей растительное масло просто добавляется метиловый спирт и щёлочь. Смесь нагревают приблизительно до 50 °С. Далее происходит отстаивание и охлаждение, в результате чего имеет место расслаивание на две фракции. Эти фракции делятся на легкую и тяжёлую. Лёгкая фракция — метиловый эфир, который и называется биодизелем. Тяжёлой фракцией становится глицерин. Наличие глицерина обеспечивает маслу вязкость и плотность. Для получения биодизеля глицерин нужно удалить. Более того, его замещают спиртом. Данный процесс получил название трансэтерификации.

Первичным сырьем может быть любой вид растительного масла, в том числе и отработанное. Для последнего необходима качественная фильтрация, которая позволит удалить из отработки ненужные примеси и воду. Удаление воды является очень важным этапом, так как в процессе производства биодизеля из масла с водой произойдет гидролиз триглицеридов. Итоговым результатом станет не биотопливо, а соли жирных кислот.

Биодизель изготавливают по следующей схеме:

  1. масло нагревают до необходимой температуры;
  2. затем в масло добавляется катализатор;
  3. вместе с катализатором происходит добавление спирта;

Предварительный нагрев масла необходим для ускорения реакции. Добавляемый спирт может быть как метанолом, так и этанолом. Для первого случая результатом станет метиловый эфир, для второго-этиловый эфир. Дополнительным способом ускорения реакции может стать добавление кислоты. Полученная смесь тщательно перемешивается и затем некоторое время отстаивается.

Биодизель отличается тем, что имеет медовый цвет, глицерин в осадке более темного цвета. Следует добавить, что полученный из отработанного масла глицерин имеет коричневый цвет и склонен к затвердеванию при температуре около 37 градусов. Глицерин, который получен из свежего масла, способен оставаться жидким при более низких температурных показателях. Такой глицерин используется в виде побочного продукта в результате изготовления биотоплива. Из него заранее выпаривают метанол путем нагрева почти до 70 градусов и далее используют по назначению.

Промывка и фильтрация нужны для того, чтобы удалить остатки мыла, а также катализатора и других ненужных примесей. После промывки биодизель дополнительно осушают. Остатки воды удаляют путем добавления сульфата магния или других компонентов. Сам осушитель позже отфильтровывают.

Полученный биодизель оценивают визуально, методом проверки кислотно-щелочного pH баланса, а также другими способами. Визуально биотопливо должно иметь вид очищенного подсолнечного масла. В биодизеле недопустимы примеси, взвеси, частицы и любые замутнения. Мутный биодизель означает, что в нем присутствует вода. Такую воду выпаривают при помощи нагрева. Использование биодизеля требует повышенного внимания к работе топливной аппаратуры и тщательного контроля состояния топливных фильтров.

Если брать в расчет рапс, то с одного гектара этого растения добывают чуть более 1000 литров рапсового масла. Одна тонна растительного масла, 110 кг спирта и 12 кг катализатора позволяют получить на выходе около 970 кг биодизеля. Данное количество риблизительно равно 1100 литрам. Дополнительно получается еще около 150 кг глицерина.

Биодизель. Необходимый шаг в будущее

Рудольф Дизель считал, что производство топлива из биомассы является настоящим будущим для его двигателя. Он хотел дать фермерам возможность производить собственное топливо. К сожалению вскоре после этого изобретатель дизельного двигателя скончался, а быстро развивающаяся нефтяная промышленность начала выпуск своего нефтяного топлива, известного теперь как дизельное. Вскоре мысли, одолевавшие Рудольфа Дизеля, были забыты. Однако теперь необходимость найти альтернативу солярке приводит к тому, что весь мир интенсивно развивает биодизельное производство.

Из чего состоит биодизель?

Биодизель представляет собой экологически чистое, альтернативное топливо, которое может быть произведено из внутренних, возобновляемых источников – соевого, рапсового или растительного масла, а также животных жиров. Биодизель не содержит нефти, но его можно смешивать с любой маркой солярки. Смеси из 20% биодизеля и 80% дизельного топлива могут использоваться почти во всех типах дизельных установок. Такие низкоуровневые смеси обычно не требуют каких-либо модификаций двигателя (за исключением топливных фильтров, топливных шлангов и уплотнений на некоторых старых марках дизельных двигателей) , однако смеси, содержащие более высокий процент биотоплива (включая и чистый биодизель) уже потребуют незначительной модификации.

Читать еще:  Конан о'брайен все еще имеет свой 1992 ford taurus sho

Биодизель прост в использовании, биоразлагаемый, экологически чистый и практически не содержит серы и ароматических соединений.

Фактическим мировым стандартом в отношении рассматриваемого вида топлива считается евростандарт EN 14214. Согласно ему, в состав биодизеля входят:

  1. Растительное (кукурузное, соевое, рапсовое, подсолнечное) или животное масло. Неприемлемо применение пальмового и арахисового масла, поскольку получаемый из них биодизель не годится в качестве зимнего дизельного топлива.
  2. Триглицериды.
  3. Моноалкиловые сложные эфиры или метиловые эфиры жирных кислот.
  4. Спирты (этанол или изопропанол; в ограниченных количествах, вследствие своей токсичности, используют также метанол).
  5. Неизбежные добавки в виде консервантов -третичного бутилгидрохинона, диметилполисилоксана или лимонной кислоты, которые всегда содержатся в жирах животного происхождения. На качество биодизеля они не оказывают влияния.

Технология производства

Биодизельное топливо может быть изготовлено из новых или отработанных растительных масел и животных жиров. Технологии производства биодизеля различны. Масла и жиры фильтруются и предварительно обрабатываются для удаления воды и загрязнений. После обработанные масла и жиры смешивают со спиртом и катализатором. Молекулы масла разрушаются, и превращаются в метиловые эфиры и глицерин, которые затем отделяются друг от друга и очищаются.

Наиболее сложная ступень получения биотоплива — расщепление молекул длинноцепочечных жирных кислот, соединённых молекулой глицерина. В ходе этого процесса используется катализатор (щёлочь), которая разрушает молекулы глицерина и объединяет каждую из жирнокислотных цепей с молекулой спирта. В результате происходит создание моноалкиловых или этиловых сложных эфиров, либо эфиров жирных кислот. В ходе этого процесса – переэтерификации — глицерин опускается на дно и удаляется.

Примерно половина производства биодизельного топлива может использовать любое углеводородное сырьё, содержащее жиры, даже переработанную смазку на растительных или органических компонентах. Другая половина выпускает биодизель исключительно из растительных масел. Соевое масло является в этом ряду преобладающим: в мире существует его перепроизводство, а излишки продукции способствуют снижению цены на это топливо. Цена биодизеля за литр – от 50 до 100 руб.

Как сделать биодизель в домашних условиях?

Самый простой вариант – смешать некоторое количество растительного масла с обычным дизельным топливом, растворителем или бензином. Используют различные смеси, начиная от 10% растительного масла и 90% нефтепродуктов до диаметрально противоположной пропорции. Растительное масло перед смешиванием нужно подогреть, тогда его вязкость снизится, и смешивание произойдёт быстрее.

В прессе и на специализированных сайтах можно прочесть советы «народных умельцев» по добавке таких веществ, как скипидар, нафталин, ксилол или неэтилированный бензин. Практически ничего не известно о влиянии этих добавок на характеристики горения топлива или об их долгосрочном воздействии на двигатель.

Более приемлемым вариантом является производство биодизеля посредством проведения необходимых химических реакций, тем более, что основные компоненты – спирт, щёлочь, глицерин — можно без проблем приобрести в магазинах.

Процедура производства биодизеля в домашних условиях такова:

  1. Приготовить прозрачную ёмкость объёмом 2 л из химически стойкого пластика с плотно закрывающейся крышкой.
  2. Литр свежего растительного масла, нагретого до 55 0 С, влить в ёмкость и смешать с 200 мл спирта с помощью блендера. Смешивание следует выполнять в течение 20 мин.
  3. Осторожно влить катализатор – гидроксид калия (лучше) или натрия, в количестве 5 гр. (для КОН) или 3,5 гр (для NaОН) на 1 л. Добавлять спирт и катализатор нужно, используя разные воронки.
  4. Плотно закрыть ёмкость и прокрутить её в горизонтальной плоскости 5-6 раз, для ускорения процесса реакции. Растворение щёлочи может продолжаться от 15 мин (для КОН) до 8 часов (для NaОН).
  5. После окончания реакции следует выждать ещё 12-20 часов, пока осадок не скопится на дне ёмкости. Его следует осторожно удалить.

Приготовленный на свежем масле биодизель имеет светло-жёлтый цвет. Некоторое количество мути на качество топлива особо не повлияют.

Что такое биодизель и почему его не хотят производить в России?

28 января 2003 года в Великобритании началась продажа нового вида топлива, которое состояло из тех же элементов, что и майонез. Приобрести экологически чистое топливо можно было в супермаркетах сети Sainsbury’s.

Топливо экономично и дёшево в производстве и может использоваться для заправки всех автомобилей, вне зависимости от модификации и размера. Кроме того, использование биодизеля сокращает выброс углекислого газа в окружающую среду на 5 %.

Само по себе биодизельное топливо не является абсолютно экологически чистым, но по сравнению с обычным дизелем оно всё же чище. В продуктах сгорания биотоплива на 8–10 % меньше окиси углерода, почти на 50 % меньше сажи и значительно меньше серы (0,005 % против 0,2 % у обычного дизельного топлива). Продукты сгорания биотоплива содержат лишь на 10 % больше окиси азота по сравнению с нефтяным дизельным топливом.

Что такое биодизель?

Биодизель — это метиловый эфир, получаемый в результате химической реакции из любых растительных масел и животных жиров. Его можно использовать в обычных двигателях внутреннего сгорания как самостоятельно, так и в смеси с обычным дизтопливом. Биотопливо несколько меняет технико-эксплуатационные параметры работы дизельных двигателей. Мощность двигателя при работе в номинальном режиме с использованием биотоплива снижается на 6–8 %. Вместе с этим расход топлива повышается примерно на 5–8 %.

Для производства биодизеля используют различные растительные масла — подсолнечное, рапсовое, соевое, арахисовое, пальмовое, хлопковое, льняное, кокосовое, кукурузное, горчичное, касторовое, конопляное, кунжутное, а также животные жиры. Но чаще всего топливо производят из рапса, как наиболее дешёвого среди растительных масел. С 1 гектара этого растения можно получить более 1000 литров масла.

Каковы преимущества биодизеля?

Биодизель имеет ряд существенных преимуществ:

– он сгорает практически без токсических отходов;
– при его использовании снижается выделение углекислого газа;
– количество копоти уменьшается до 50 %;
– обладает хорошими смазочными свойствами по сравнению с минеральным дизельным топливом;
– не имеет неприятного запаха;
– пролитое на землю топливо на 90 % разлагается микроорганизмами через 3 недели;
– производство биодизеля легко организовать, например, на базе небольшого фермерского хозяйства.

Есть ли недостатки у биодизеля?

При всех своих плюсах биодизель имеет и недостатки. Это топливо более агрессивно к деталям двигателя, особенно резиновым. При низких температурах могут образоваться отложения в виде кристаллов воска, что ведёт к закупорке деталей. Кроме этого, в холодное время года эффективность такого вида топлива снижается. Также биодизель может разлагать лакокрасочное покрытие кузова автомобиля. Поэтому в случае, если на кузов автомобиля попадёт такое горючее, машину нужно тщательно помыть, немедленно удалив следы биодизеля.

Как производят биодизель?

Сначала в очищенное от механических примесей масло добавляют метиловый спирт и щёлочь. Эту смесь нагревают до 50 °С. После отстаивания и охлаждения она расслаивается на две фракции: лёгкую и тяжёлую. Лёгкая фракция представляет собой метиловый эфир или биодизель; тяжёлая — глицерин.

В каких странах используют биодизель?

В настоящее время уже 48 стран мира нормативно закрепили и активно развивают производство «чистой» энергии биологического типа. Активно используются возобновляемые источники энергии из сельхозсырья в США, Бразилии, Японии, Китае, Индии, Канаде, странах ЕС.

Производство биодизеля в России

В России пока не существует единой государственной программы развития биодизельного топлива. Минсельхоз России разработал законопроект, согласно которому в России будут созданы условия для развития сектора биоиндустрии.

В ведомстве полагают, что потенциально в России можно ежегодно производить до 5,5 миллиона тонн рапсового масла:

– 0,5 миллиона тонн можно направлять для продовольственных нужд;
– около 2 миллионов тонн поставлять на экспорт в виде метилэфира;
– 2,5 миллиона тонн использовать внутри страны как биотопливо.

Согласно планам министерства, в 2020 году в России биотопливо должно увеличить свою долю на рынке с нуля до 8 % и составить 6–6,5 млн тонн. Препятствием на пути развития нового продукта может стать не решённый вопрос с акцизами, которыми в России облагается биоэтанол. Литр спирта в нашей стране облагается акцизом в размере 59 рублей, что пока лишает смысла инвестировать средства в производство такого вида топлива.

Биодизельное топливо [история, из чего делают, состав, плюсы-минусы]

Биодизель в автомобиле – экологически чистый альтернативный источник топлива, наступающий на пятки продуктам нефтепереработки

Содержание:

Прогнозы экологов указывают на то, что при текущих объемах добычи нефти в России ее хватит на 40 лет. Для сравнения Саудовской Аравии ее запасов хватит на 72 года, Канада — 26 лет, Ирак -128 лет, Венесуэла — 234 года. Данные верны при условии, что в указанных странах не произойдет война, и не появятся новые хозяева, которые начнут потреблять «черное золото» в два раза быстрее. Неоспоримый факт в том, что полезные ископаемые Земли, в том числе нефть, подойдут к концу. Тенденция последнего двадцатилетия в развитии отрасли электромобилей и машин на водородных топливных элементах, которые придут на замену автомобилям потребляющим продукты нефтяной переработки. Автомобиль будущего будет передвигаться на альтернативных источниках топлива.

В общем новостном фоне теряется информация об альтернативном источнике топлива, создаваемом из биологических компонентов — биотопливе.

Биотопливо бывает жидкое (например биодизель, этанол, метанол), твёрдое (дрова, топливные гранулы, щепа, солома) и газообразное (синтез-газ, биогаз, водород). Исходные компоненты, из которых создают биотопливо, стартуют от кукурузы до соевых бобов и животного жира, в зависимости от типа топлива и способа производства.

В статье подробно обсудим один из видов жидкого биотоплива, применяемого в автомобилях — биодизельное топливо. Чтобы лучше понять материал, почитайте, как работают автомобильные двигатели и почему дизельные двигатели эффективней бензиновых. Поняв принцип работы двигателя внутреннего сгорания, возвращайтесь к статье, и вместе с редакцией Zap-Online.ru разберемся в теме биодизеля.

История биологического дизтоплива

Текущее производство биодизеля в США в основном строится на соевых бобах или переработанном растительном масле из ресторанов

Идея создания биотоплива на удивление стара. Рудольф Дизель, чье изобретение теперь носит его имя, рассматривал растительное масло в качестве источника топлива для своего двигателя. Большая часть его ранних работ вращалась вокруг применения биотоплива. Например, в 1900 году на Всемирной выставке в Париже, Франция, Дизель продемонстрировал свой двигатель, запустив его на арахисовом масле. Точно так же Генри Форд ожидал, что его Модель Т будет работать на этаноле, кукурузном продукте. Закончилось все тем, что, как в случае с дизелем, так и с фордом, нефть оказалась самым логичным источником топлива. Такой выбор основывался на предложении, цене и эффективности нефти, в отличие от альтернативных источников топлива в те годы, когда технологии отставали от современных. Хотя это не было обычной практикой, растительные масла уже использовались как дизельного топливо в 1930-х и 1940-х годах.

Читать еще:  Замена натяжного ролика ремня генератора калина

В 1970-х и 1980-х годах, после прохождения Закона о чистом воздухе в 1970 году, идею применения биотоплива вновь рассмотрели в США. Это позволило Агентству по охране окружающей среды США (EPA) тщательней регулировать нормы выбросов загрязняющих веществ автомобилями. Автоконцерны начали ломать голову над тем, как снизить в выбросах уровень диоксида серы, оксида углерода, озона и оксида азота (NOx). Это заложило основу для разработки более чистых видов топлива и устанавливало экологические требования для присадок к топливу.

События за рубежом, такие как арабское нефтяное эмбарго 1973-1974 годов и иранская революция 1978-1979 годов в сочетании со снижением добычи нефти внутри страны, стали катализатором роста цен на «черное золото». По данным Управления энергетической информации Министерства энергетики США, импорт сырой нефти из США сократился на 30% во время эмбарго. Мировые цены на сырую нефть подскочили примерно с 14 долларов за баррель в начале 1979 года до более чем 35 долларов за баррель в январе 1981 года, когда наметилась стабилизация. Цены существенно не падали до 1983 года, когда мировая цена закрепилась между 28 и 29 долларами за баррель.

С ростом цен на нефть начался поиск других источники топлива. В августе 1982 года в Фарго, Северная Дакота, проведена первая Международная конференция по растительным и овощным маслам. На этой конференции рассматривались вопросы от цены на топливо до влияния растительного масла на топливные добавки и методы экстракции.

В 1990 году в Закон о чистом воздухе внесли поправки, включающие строгие ограничения на выбросы автотранспортных средств. Поправки ввели положения о повышенном содержание кислорода в бензине (что снижает выбросы окиси углерода) и пониженном содержании серы в дизельном топливе.

В 1992 году Агентство по охране окружающей среды США приняло Закон об энергетической политике или EPACT. Целью закона было увеличение количества альтернативного топлива, на котором передвигался бы транспортный парк правительства США, чтобы уменьшить зависимость от иностранной нефти. Поправка EPACT 1998 года предписывала правительственным организациям использовать биодизельное топливо в существующих правительственных дизельных транспортных средствах. Поправка была нацелена на исключение траты дополнительных финансов на покупку транспорта на альтернативном топливе, как это предусматривал первоначальный EPACT.

С учетом этих правил и положений любая жизнеспособная нефтяная альтернатива сможет быстро найти свое место в экономике государства. Но наряду с достоинствами биодизель имеет и недостатки, понижающие его преимущество над бензином.

Что такое биодизельное топливо

Биодизель это или альтернатива дизельному топливу или добавка к нему. Изготавливают этот вид топлива из биологических ингредиентов (растительные масла или животный жир) вместо сырой нефти, путем ряда химических реакций. Он не токсичен, не возобновляем. Поскольку биодизель в основном создается из растений и животных, источники могут пополняться за счет сельского хозяйства и переработки.

Биодизель безопасен и может применяться в дизельных двигателях практически без изменения конструкции или модификации (подробнее в статье «Как заставить дизельный автомобиль ездить на биотопливе»). Хотя биодизель можно заливать в чистом виде, его обычно смешивают со стандартным дизельным топливом. Смеси обозначают аббревиатурой Bxx, где xx — процентное содержание биодизеля в смеси. Например, самая распространенная смесь B20, содержит 20-процента биодизеля и 80 % чистого дизельного топлива. B100 относится к чистому биодизелю.

Такое биотопливо как этанол из кукурузы и биодизель из соевых бобов, помогают стимулировать развитие сельского хозяйства.

Формальное техническое определение биодизеля следующее: топливо, состоящее из моноалкиловых эфиров длинноцепочечных жирных кислот, полученных из растительных масел или животных жиров, обозначенное как B100 и отвечающее требованиям ASTM D 6751. Это определение документально утвердил Национальный совет по биодизелю (US National Biodiesel Board или NBB) США и признала ASTM International.

ASTM International — международная организация, разрабатывающая и издающая добровольные стандарты для материалов, продуктов, систем и услуг.

US National Biodiesel Board — совет лоббирующий интересы производителей биодизеля на рынке Америки.

Жиры и биодизель. Как это связано

Основной плюс биодизеля в том, что его можно делать из разных природных источников, например из животного жира. Растительное масло (крупнейший источник биодизеля), подходящее для производства биодизеля, выжимают из сои, рапса, пальмы, хлопка, подсолнечника и арахиса. Биодизель делают даже из переработанного растительного масла, на котором жарили картошку!

Объединяет все источники биодизельного топлива то, что все они содержат жир в той или иной форме. Масла — это простые жиры, которые при комнатной температуре принимают жидкую форму. По-научному эти жиры называют триацилглицеролы, триглицериды или нейтральные жиры — сложные эфиры образованные спиртом, глицеролом и жирными кислотами. Триглицериды состоят из атомов углерода, водорода и кислорода, связанных вместе и расположенных в определенном порядке. Эти триацилглицеролы довольно распространены. Кроме домашнего растительного масла, они также содержаться в сливочном масле, сале, крови, откладывающейся жировой ткани человека.

Чтобы визуализировать триацилглицеролы — думайте о заглавной букве «Е» (смотрите формулу ниже). Вертикальную основу этого «E» формирует молекула, известная как глицерин. Глицерин — распространенный ингредиент, который добавляют в мыло, фармацевтические препараты и косметику. К этому глицериновому остову примыкают и образуют горизонтальные элементы «Е» три длинные цепи, состоящие из углерода, водорода и кислорода. Они называются жирными кислотами.

Теперь о том, как эти триацилглицеролы попадают в машину, грузовик или лодку

Биодизельное топливо — это не чистое растительное масло. Раньше сырым растительным маслом заправляли дизельные двигателя. Обычно это приводило к выходу из строя топливной системы автомобиля. Сырой жир или масло должны сначала пройти ряд химических реакций, чтобы стать топливом. Есть разные способы изготовления биодизельного топлива, но большинство предприятий создают промышленный биодизель, применяя процесс, называемый переэтерификацией. При переэтерификации жир или масло сначала очищают, а затем соединяют со спиртом, обычно метанолом (CH 3 OH) или этанолом (CH 3 CH 2 OH). Соединение происходит в присутствии катализатора, такого как гидроксид калия (KOH) или гидроксид натрия (NaOH). В результате триацилглицерин превращается в сложные эфиры и глицерин. Оставшиеся эфиры — это то, что мы называем биодизельным топливом.

Достоинства и недостатки биодизеля

  • Биодизель имеет 5 преимуществ:
  • Экологически чист;
  • Уменьшает зависимость от иностранной нефти;
  • Лучше смазывает внутренние части двигателя, уменьшая износ;
  • Применим в любом дизельном двигателе с незначительными изменениями или без них;
  • Безопаснее, чем обычное дизельное топливо.

Раскроем каждый из плюсов

Основной плюс биодизеля — экологичность. От биодизеля меньше выбросов, чем у стандартного дизельного топлива, он биоразлагаем и является возобновляемым источником энергии.

Возобновляемая, или регенеративная, «зелёная», энергия — энергия из энергетических ресурсов, которые возобновляемы, или неисчерпаемы, по человеческим масштабам.

Контроль выбросов центральный в аргумент в пользу биодизеля. Сера, окись углерода и углекислый газ, содержащиеся в выбросах обычного дизельного топлива, очень вредны и вызывают обеспокоенность у ученых, законодателей и обычных людей.

Вред от вредных веществ, содержащихся в дизельном топливе:

  • сера и родственные ей соединения способствуют образованию кислотных дождей;
  • окись углерода широко признанный токсин;
  • углекислый газ способствует парниковому эффекту.

Есть также несколько менее известных соединений, которые вызывают беспокойство в отношении здоровья людей:

  • полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) — кольцеобразные соединения, которые связывают с образованием рака легких;
  • твердые частицы (ТЧ) — наносят вред легким и развивают сердечнососудистые заболевания;
  • не сгоревшие углеводороды — образовывают смог и озон.

Биодизель и в правду уменьшает вредные выбросы. В нем либо нет вышеперечисленных вредных веществ, либо содержаться в малом количестве. Из нынешних видов биотоплива биодизельное топливо единственное, успешно прошедшее испытания на выбросы и соответствует Закону о чистом воздухе в США.

Биодизельное топливо: свойства, плюсы и минусы

Биодизельное топливо уже достаточно давно у всех на слуху. Однако далеко не каждый человек может разъяснить, в чем же заключается разница между обычной соляркой и биодизелем, Данная статья развеет мифы и даст четкое представление о способах и этапах синтеза биодизельного топлива, а также о его недостатках и преимуществах.

В странах Запада идея производства топлива из возобновляемых ресурсов чрезвычайно популярна. В России биодизельное топливо остается экзотикой. И такое положение дел сохранится, скорее всего, до того момента, пока не истощатся запасы нефти. А это произойдет, по прогнозам ученых, не менее чем через сто лет.

Производство биодизельного топлива

Исходным сырьем для производства такого топлива могут служить очень многие сельскохозяйственные культуры. В зависимости от климатического пояса это может быть соя, семена кукурузы и подсолнечника, рапс. И это далеко неполный список. Некоторые умельцы умудряются наладить производство биодизельного топлива в домашних условиях из остатков подсолнечного масла.

Рапсовые культуры являются наиболее подходящими, так как они быстро растут и не прихотливы к погодным и другим условиям. Но в последнее время активно обсуждается возможность производства топлива из водорослей. По предварительным оценкам, такое сырье в недалеком будущем потеснит рапсовые культуры. Это обусловлено тем, что для выращивания водорослей нет необходимости занимать посевные площади. Кроме того, результат будет иметь и лучшие технико-экономические показатели.

Технология производства

Как и при организации любого технологического процесса, в самом начале осуществляется входной контроль поступающего исходного сырья. В данном случае осуществляется выборочная проверка зерен. По качеству семян судят о качестве всей партии поставки.

Следующий этап – получение масла. Для чего сырье отправляют на маслобойку. Жмыхи, полученные после выдавливания масел, не выбрасываются, используются для производства корма для скота.

Масла подвергается последующей обработке (так называемая этерификация). Она заключается в обогащении масла метиловыми эфирами. Общее содержание данных веществ по всему объему должно быть не менее 96 %.

Суть технологии довольно простая: необходимо добавить метанол и активатор химических процессов (любая щелочь). Источником метанола обычно служат древесные опилки. Однако можно и упростить задачу. Вместо того, чтобы выделять метанол, можно разбавить масло необходимым количеством изопропилового спирта или этанола.

Для протекания процессов этерификации необходимо нагреть масло до высоких температур. По времени это занимает обычно до двух часов. При этом необходимо постоянно наблюдать за процессом и не отвлекаться: даже незначительное повышение температуры может привести к воспламенению масла.

О завершении химической реакции свидетельствует получение глицеринового осадка на дне и образование двух слоев в емкости. Поэтому желательно, чтобы для этих процессов использовалась прозрачная емкость: в таком случае визуально можно безошибочно определить, когда процесс завершен, что избавит от необходимости последующих доработок и предотвратит получения брака.

Читать еще:  Как работает полный привод ниссан кашкай

Свойства биодизеля

Биотопливо обладает поистине удивительными свойствами. Так, обыкновенная поваренная соль в 10 раз более токсичная по сравнению с биодизелем.

Также следует отметить и чрезвычайно высокую температуру воспламенения биотоплива – 150 градусов против 50 градусов по Цельсию у обычного бензина. Данное обстоятельство делает биодизель значительно более безопасным при транспортировке и хранении.

При сжигании такого топлива не образуется неприятных запахов. Вместо привычной вони чувствуется приятный аромат заморских растений.

Применение биодизеля не ухудшает рабочих характеристик силового агрегата: мощность и крутящий момент не меняются. При этом еще и увеличивается срок полезной эксплуатации ДВС.

Варианты использования биотоплива

Подобное топливо допускается заливать в бак автомобиля. При этом оно ничуть не уступает традиционному дизелю, а по некоторым параметрам даже и превосходит таковой. Многие владельцы авто и тяжелой техники (грузовики, комбайны, спецтехника) не могут отважиться на такой шаг. Но по многочисленным свидетельствам водителей биодизельное топливо не причиняет вреда двигателю и не загрязняет систему впрыска.

Иногда биодизель смешивается в определенных пропорциях с традиционными видами топлива и заливается в бак транспортного средства. Подобный опыт еще недостаточно хорошо изучен. Но, судя по отзывам, такая методика также имеет право на жизнь.

Преимущества биодизельного топлива

Самое главное преимущество – использование в качестве исходного сырья возобновляемых ресурсов, что в перспективе может обеспечить энергетическую безопасность всего мира. Несмотря на бурный рост популярности транспортных средств на электрической тяге, двигатель внутреннего сгорания еще очень долго будет играть решающую роль в мировой экономике. Да вряд ли крупные океанские корабли даже в отдаленной перспективе смогут быть переведены на электрическую тягу. Потенциальными производителями биодизельного топлива в нашей стране являются фермерские хозяйства и колхозы. Ведь обеспеченность топливо данных субъектов – чрезвычайно острый вопрос в преддверии посевных кампаний. Если оснастить хозяйства необходимым технологическим оборудованием и предоставить специалистов, то они вполне могли бы выйти на самообеспечение топливом. Это мероприятие положительно сказалось бы на динамике роста цен. В результате этого комплекса мер существенно возрастет конкурентоспособность предприятия.

Немаловажной особенностью биодизельного топлива является то, что оно производится из растительного сырья. Причем взращивание этих культур не истощает землю, а положительно сказывается на ее плодородности. Так, для производства топлива могут использоваться арахисовое, рапсовое, горчичное, рапсовое, соевое и другие масла. Появляются сообщения о попытках производства биодизеля из животных жиров. Только вот пока не совсем понятно, насколько это экономически целесообразно.

Недостатки биодизеля

Основным минусом биодизельного топлива является его высокая себестоимость. Пока цена на нефтепродукты явно более конкурентная по сравнению с этим инновационным продуктом. Еще один значительный недостаток – маленький срок годности готового к применению биотоплива: если в течение трех месяцев его не использовать по назначению, то топливо придет в негодность (разложится). И завершающий аккорд – необходимость изымать из оборота значительные посевные площади, пригодные для выращивания продовольственной продукции. В условиях дефицита продовольствия на планете это обстоятельство постепенно приобретает все большее значение.

Воздействие на экологию

Удивительно, но данный вид топлива абсолютно безвреден для природы и его попадание в окружающую среду не вызывает никаких негативных последствий для флоры и фауны. Этого не скажешь о нефти и нефтепродуктах. Общеизвестным является тот факт, что всего лишь один литр бензина или топлива загрязняет не менее миллиона литров воды в мировом океане и приводит к гибели множества живых организмов и микроорганизмов. Одним из важнейших свойств биодизельного топлива является его быстрый период распада: в течение одного месяца микроорганизмы уничтожат практически весь объем топлива. Таким образом, если перевести речной и морской виды транспорта на инновационное топливо, то вредные последствия аварий и утечек дизеля можно свести к минимуму.

Выбросы вредных веществ в атмосферу

Пониженное количество выбросов углекислого газа при сгорании – большой плюс биодизельного топлива. По заверениям научных сотрудников, которые занимаются данными вопросами, объемы выбросов CO2 при сжигании биодизеля не превышают объемов переработки углекислого газа теми растениями, которые послужили источником сырья для производства топлива на протяжении всего жизненного цикла.

И все же выбросы при сгорании топлива имеют место. Именно поэтому называть биодизель экологически чистым видом топлива не совсем корректно. Хотя некоторые полагают, что объемы выработки углекислого газа настолько малы, что ими можно пренебречь. Это утверждение весьма спорное.

Технические характеристики

Сера считается вредной примесью и служит основным источником загрязнения окружающей среды при сгорании. Исходное минеральное углеводородное сырье (нефть) для производства традиционных видов топлива содержит довольно много фосфора. Этот загрязнитель удаляется всеми доступными способами. Следует сказать, что современные технологии позволяют проводить очистку весьма эффективно. И все бы хорошо. Да вот только при снижении концентрации фосфора резко падают антифрикционные свойства вещества. В отличие от обычного топлива, биодизельное не нуждается в проведении очистки по фосфору, так как его там практически нет. Биодизель обладает очень хорошим антифрикционным воздействием при попадании на трущиеся поверхности в месте контакта.

Реальный случай, который попал в книгу рекордов Гиннеса: трак (грузовой магистральный автомобиль) проехал значительно более одного миллиона километров на биодизельном топливе с двигателем от производителя. Звучит просто фантастически, но это правда. Дело в том, что при использовании такого топлива последнее осуществляет еще и функцию сказки трущихся частей. Это приводит к тому, что износ изделий происходит значительно позже. Существенное увеличение полезного срока эксплуатации изделий – важное направление повышения эффективности экономической деятельности субъектов хозяйствования.

Безопасность при хранении

Важная (с точки зрения обеспечения безопасности при организации хранения запасов топлива) характеристика – температура вспышки. Если топливо воспламеняется при низкой температуре – это огромный минус. Плюс биодизельного топлива заключается в том, что значение температуры воспламенения — не менее 150 градусов. При работе с биодизелем не следует пренебрегать техникой безопасности и допускать халатность при исполнении обязанностей. Данный вид топлива, возможно, имеет чуть меньшую взрывоопасность по сравнению с бензином или соляркой, но все же представляет большую угрозу.

Подведение итогов

Биодизель – это очень перспективный вид топлива. В США и странах Запада оно активно используется на протяжении уже более чем двадцати лет, но в России ему уделяется мало внимания. Виной тому является высокая себестоимость изготовления биодизеля.

При сгорании биодизельное топливо практически не выделяет вредных веществ, что положительно сказывается на состоянии окружающей среды. Производство является безотходным, так как все что остается от растительных волокон после выжимки масел, отдается на корм животному скоту.

Медленно, но верно спрос на биодизель растет. Это привлекает инвесторов со всего мира. В ближайшей перспективе прогнозируется бурный рост показателей производства биотоплива.

Особенности производства биодизеля

Биодизель является альтернативным видом топлива для дизельных двигателей.

Биодизель является альтернативным видом топлива для дизельных двигателей.

Биодизель (дизельное биотопливо) представляет собой сложный метиловый эфир с качеством дизельного топлива, производимый из масла растительного или животного происхождения и используемый в качестве биотоплива. Химическая формула – С13Н24.

Технология производства

Механизм получения биодизеля заключается в проведении реакции этерификации – взаимодействия жирных кислот с метиловым спиртом в присутствии катализатора (щелочного или кислотного).

Соотношение растительного масла и метанола составляет приблизительно 9:1.

Рисунок. Технология производства биодизеля

Реакция начинается медленно и в зависимости от перемешивания занимает всего 3–6 минут. Чтобы получить хороший выход биодизеля ее необходимо провести дважды. Затем все это декантируется: глицерин – на дне, и верхняя фракция – эфир – передается на вторую стадию реакции. Снова простое смешивание с метанолом и катализатором в течение нескольких минут завершит процесс этерификации, и второй статический декантер разделит фракции глицерина и эфира.

Реакция идет при любой температуре, т. е. диапазон от 20 oС до 90 oС является приемлемым. Каждые 10 oС удваивают скорость реакции, некоторые источники рекомендуют температуру 55 oС для повышенной безопасности процесса, так как метанол закипает при 65 oС.

Из одной тонны растительного масла и 111 кг спирта (в присутствии 12 кг катализатора) получается приблизительно 970 кг (1100 л) биодизеля и 153 кг первичного глицерина.

Сырье

Для производства биодизеля подходят любые растительные масла, твердые масла животного происхождения, отходы масложирового производства или скотобоен.

В качестве растительных масел могут использоваться подсолнечное, рапсовое, льняное и др. В зависимости от используемого сырья качественные показатели биотоплива разнятся. Так, например пальмовый биодизель имеет наибольшую калорийность, но быстро замерзает при относительно высоких температурах. Рапсовый биодизель несколько уступает пальмовому по калорийности, но лучше переносит холод.

Таблица. Объем производства растительного масла с 1 га некоторых сельхозкультур

Оптимальным сырьем для производства биодизеля служит рапс. Процент выхода дизельного топлива из 1 т рапсового масла – 96%.

По удельному весу в мировом производстве масличных культур рапс занимает третье место после сои и хлопка, опередив подсолнечник.

Различают рапс двух сортов – озимый и яровой с несколько различными показателями урожайности и масличности. Урожайность маслосемян сортов озимого рапса может достигать 60 ц с га, а яровых сортов – 45 ц с га. Среднее содержание масла в семенях – 40–50%.

Рапс является отличной культурой для севооборота с пшеницей. Он хорошо структурирует почву, в результате повышение урожайности зерновых, посеянных после рапса, составляет до 10–15 ц с га.

Организация производства

Производство биодизеля отличается более простой в сравнении с биоэтанолом технологической цепочкой. В результате некоторые фермерские хозяйства имеют пару бочек для проведения химических реакций между растительным маслом и метиловым спиртом в качестве эксперимента. В процессе производства биодизеля на каждый его галлон требуется затратить 0.083 кВт/ч электроэнергии и 10 Ккал тепловой энергии, получаемой от сжигания природного газа.

Оценку основных параметров организации производства биодизеля можно провести на примере испанского завода:

Мощность: 21 000 м3 биодизеля в год
Инвестиции: 8.2 млн евро
Персонал: 18 человек
Территория: 6 000 м2 (здания — 2,300 м2)
Число реакторов: 3
Сырье: соевое масло, пальмовое масло
Хранение масла: 300 м3
Емкости для метанола: 60 м3
Емкости для готового биодизеля (B100): 400 м3
Емкости для глицерина: 100 м3

По экспертным оценкам, стоимость строительства заводов по производству биодизеля – от 0.2 до 0.5 доллара на литр мощности.

При организации производства биодизеля — дополнительную прибыль можно получить от реализации получаемого глицерина.

Более подробная информация об особенностях производства биодизеля в условиях российского рынка представлена в отчете «Маркетинговое исследование рынка биотоплива»

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector