Биодизель: что такое?
Биодизель, который используется в качестве топлива для транспортных средств, производится в результате образования новых сложных эфиров при взаимодействии триглицеридов с простейшим одноатомным спиртом метилгидратом.
В качестве источника триацилглицеридов часто выступает растительное масло, которое вследствие контакта с метиловым спиртом образует метиловые эфиры жирных кислот, одновременно выделяя глицерин. Вместо метанола также могут использоваться втор-пропанол или метилкарбинол. Процесс происходит в условиях стабильного давления и при температуре +60 градусов. Соотношение метанола к маслу должно составлять 1:5, в качестве катализатора используются гидроксид натрия или гидроксид калия.
В результате получается безопасный с точки зрения экологии и охраны здоровья человека продукт, который можно использовать для заправки автомобилей, как и в качестве автономного топлива, так и в смеси с дизельным топливом.
По сравнению с обычной соляркой, биодизель имеет повышенное цетановое число, которое составляет не менее 51 пунктов (у стандартного ДТ – максимум 45). Это способствует плавному и своевременному возгоранию топливно-воздушной смеси от искры, более производительной работе двигателя и комфортному управлению.
Как использовать биодизель
Заливка биодизеля в бак автомобиля не требует наличия каких-то особенных характеристик у мотора. Оно может использоваться по желанию владельца транспортного средства.
Некоторые автолюбители задаются вопросом, почему нельзя напрямую залить масло в топливный отсек, как это делалось лет тридцать назад с печами для создания котельного мазута. Причин не делать такой глупости несколько:
- Масло не горит так плавно, как биодизель, и даже не сгорает полностью во время рабочих циклов двигателя;
- Жидкость способствует закупорке топливных магистралей, быстрому образованию нагара и отложений, которое будет сложно удалить;
- Масло и техническая смазка не совместимы – последняя потеряет все свои защитные свойства.
Известно, что многие водители для экономии и изменения температуры фильтруемости (и совместно с ней вязкости состава) смешивают обычную солярку с керосином. И если в таком случае ничего, кроме снижения КПД двигателя, добиться не удается, то смешение керосина и биодизеля вовсе бессмысленно. Обладая повышенным ЦЧ, биодизель не нуждается в керосиновой добавке для улучшения эксплуатационных характеристик.
Допустимо лишь смешение биодизеля с обычным дизелем. В Америке популярной маркой топлива является В2 – это 2% биогорючего с 98% ДТ. Оптимально и использование «чистого» биодизеля, который по многим техническим пунктам превосходит популярные марки бензина.
Биодизель - оборудование и производство
Казалось бы, выпуск биодизельного топлива – это не многоэтапная перегонка нефти с дорогостоящим оборудованием для производства и не требует больших финансовых и технических затрат. Но на самом деле только соблюдение определенных условий позволяет получить чистое и экологичное горючее.
Первое требование – объем эфиров метанола после реакции с жирами не должен опуститься ниже 96%. Поэтому изначальное метиловое сырье берется «с запасом». После переэтерификации избытки вещества нужно удалить.
Метанол, полученный из метана путем омыления метилхлорида, способствует образованию смолистых отложений на поверхности деталей. Поэтому второе условие – очистка эфиров от омылителей. Поскольку в качестве поглотителей мыла используется в том числе вода, после процедуры МЭЖК необходимо подвергнуть высушиванию в соответствующей установке.
Через три месяца после изготовления в жидкости начинается процесс разложения, вне зависимости от того, в пластиковой или металлической таре хранится биодизель. Горючее становится непригодно к использованию.
Виды сырья для биодизеля
Быстрое развитие технологий относит существующие виды биотоплива к разным поколениям – то, что было ноу-хау еще двадцать лет назад, сегодня уже устарело. Топливо старых поколений не перестает использоваться, однако разработки технологов посвящаются только поиску более совершенных, выгодных и инновационных альтернатив.
У биодизеля на сегодня имеется уже три поколения топливного сырья:
- Первое поколение – это сельскохозяйственные культуры с углеводами и жирами, такие как подсолнечник и рапс, кукуруза или картофель.
- Второе поколение – жиросодержащие отходы пищевой промышленности, деревообработки или разведения скота, к которым относятся полисахарид целлюлоза и сложный полимер лигнин. Такое сырье обеспечивает производство большей части биодизеля для промышленных нужд.
- Третье поколение – липиды микроводорослей. Даже самые малые водоросли на 77% состоят из масляных жиров, поэтому технология по эффективности превосходит получение биотоплива из сырья первого поколения более, чем в 100 раз.
Биодизель: рапсовое масло
Производство биодизеля из пищевых культур на первых порах развития этого вида топлива поставило перед человечеством угрозу сокращения сельскохозяйственных угодий, нарушения эко-баланса планеты и даже голода в некоторых районах Земли. Поэтому в Европейском Союзе и ряде других развитых стран было принято решение полностью отказаться от сырья первого поколения - родственника капусты для производства биодизеля: рапса.
В России проблемы с урожаем рапса нет, поэтому в текущей ситуации использование культуры для создания биодизеля в стране выглядит экономически оправданным.
Биодизель из водорослей
Несмотря на очевидное превосходство водорослей в качестве источника топлива над другими поколениями, использование метода ограничено географически. Переход на биодизель из жиров, полученных из водорослей, может быть выгодно осуществлен только в странах с теплым климатом, имеющих выход к морям или водам океанов и достаточное количество инсоляции в течение года.
Сегодня биотопливо из морских микроорганизмов реализуется на территории США и Германии, по ценам успешно конкурируя с нефтепродуктами. Но новаторы не останавливаются, и в планах исследователей – переход к четвертому поколению горючего. Предполагается, что способ будет связан с созданием условий для микроорганизмов, при которых они начинают естественный синтез углеводорода под воздействием солнечных лучей, воды и диоксида углерода.
