Биодизел — определение, производство и приложения
Открийте как се произвежда биодизелът, ползите, приложенията и бъдещето му като устойчива алтернатива на традиционния дизел.
Биодизелът е вид гориво, което се получава чрез промяна на растително масло, животинска мазнина, специални видове водорасли и евентуално дори отпадни води. Той се счита за вид възобновяема енергия, тъй като произхожда от живи растения и животни. Може да се използва за задвижване на двигатели, обикновено за превозни средства, включително самолети. То замества дизеловото гориво, което се получава от петрол, вид изкопаемо гориво.
Биогоривото, получено от биомаса, е различно, тъй като не започва от нефт и използва различен химически процес за получаване на горивото.
Как се произвежда биодизел
Основният промишлен процес за производство на биодизел е транестерфикация. При нея триглицеридите от растителни или животински мазнини реагират с алкохол (обикновено метанол или етанол) и образуват метилови/етилови естери (това е самият биодизел) и глицерин като страничен продукт. Процесът включва няколко основни стъпки:
- Предварителна обработка: пречистване, отстраняване на вода и домешки, дегуминг и неутрализиране на свободни мастни киселини (FFA).
- Естерификация/транестеризация: използват се каталитични (алкални или киселинни) или ензимни катализатори; при високо съдържание на FFA често първо се прави киселинна естерификация.
- Разделяне и промиване: отделяне на глицерин, измиване на биодизела за отстраняване на остатъчен алкохол, катализатор и примеси.
- Дехидратация и филтрация: окончателно сушене и филтрация до постигане на стандартни показатели.
Има и алтернативни методи: използване на супер-критични алкохоли, каталитични хидрокрек процеси (Hydrotreated Vegetable Oil, HVO/HEFA) и биотехнологични подходи с ензими или микроорганизми. Всеки метод влияе на качеството, разходите и страничните продукти (например количество и чистота на глицерола).
Основни суровини
- Растителни масла: рапично, соево, палмово, слънчогледово и др.
- Животински мазнини: тлъстини от кланици и преработка на месо.
- Отпадъчни масла: използвано кухненско олио (waste cooking oil) — икономичен и устойчив вариант.
- Водорасли: перспективни за висока добивност на биомаса на единица площ/обем.
Химични и експлоатационни характеристики
- Енергийно съдържание: биодизелът съдържа с около 8–12% по-малко енергия на литър спрямо петродизела.
- Цетаново число: обикновено по-високо от това на обикновения дизел, което подобрява запалването в двигателя.
- Вискозитет и течливост при ниски температури: по-висок вискозитет и проблеми с течливостта при студено време (Cold Filter Plugging Point) — нужни са добавки или предгрев за ниски температури.
- Корозия и съвместимост: биодизел може да разтвори отлагания и да повлияе на уплътнения, маркучи и някои материали в по-стари двигатели; съвременните превозни средства обикновено са съвместими с малки до средни дялове биодизел.
- Свойства при пожар и безопасност: биодизел има по-висока точка на възпламеняване от петродизела, което прави големи сплави по-безопасни при съхранение и транспортиране.
Стандарти и смесване
Съществуват международни стандарти за качество на биодизела, напр. EN 14214 и ASTM D6751. Биодизелът се използва както в чист вид (B100), така и смесен с обикновен дизел в различни пропорции — например B20 (20% биодизел), B7 (7%) и др. В много държави B7/B10 е разпространен стандарт за търговска дистрибуция без промени по превозните средства.
Приложения
- Дизелови автомобили и камиони — най-често използвано приложение.
- Отопление и генератори за резервно захранване.
- Морски и железопътни двигатели.
- Авиотранспорт: за реактивни самолети се развиват специални биогорива (HEFA, SAF), докато традиционният биодизел не е директно заместител за всички видове авиационни двигатели — изискват се специфични процеси и сертификации.
- Индустриални машини и селскостопанска техника.
Екологични ползи и ограничения
- Понижаване на емисиите на парникови газове (жизнен цикъл): биодизелът може да намали нетните емисии на CO2 в сравнение с изкопаемия дизел, но ефективността зависи от суровината, начина на производство и промени в използването на земята (land-use change).
- Локални емисии: обикновено намаляване на частиците (PM), въглеродния оксид (CO) и ароматните въглеводороди; възможно е леко увеличаване на емисиите на NOx в някои двигатели.
- Устойчивост и конкуренция с хранителните култури: използването на големи площи за маслени култури може да доведе до дефорастация, загуба на биоразнообразие и повишение на цените на храните. Затова се търсят отпадъчни и не-пищни суровини (WCO, алкално третирани отпадни масла, водорасли).
Икономически и регулаторни аспекти
Подпомагането чрез данъчни облекчения, субсидии и задължителни квоти за смесване стимулира въвеждането на биогорива. Икономическата конкурентоспособност зависи от цената на суровините (особено на растителните масла и метанола), разходите за преработка и пазара на странични продукти като глицерин.
Практически съвети за употреба и съхранение
- При преминаване към по-висок дял биодизел е препоръчително да се провери съвместимостта на двигателя и да се следва препоръката на производителя.
- Съхранение: избягвайте влага и продължително излагане на кислород — биодизелът е по-склонен към окисляване и биологично замърсяване. Използвайте антиоксиданти и подходящи резервоари.
- При смяна от петродизел към биодизел първоначално може да се изчистят отлагания в горивната система — препоръчват се проверки на филтрите и евентуално по-чести смени в началото.
Заключение
Биодизелът е реална алтернатива на изкопаемия дизел с потенциал за намаляване на емисиите и намаляване на зависимостта от нефт. Неговата полза зависи силно от избора на суровина, технологията на производство и устойчивия мениджмънт на ресурсите. За да бъде наистина екологично и социално устойчиво решение, производството на биодизел трябва да минимизира конкуренцията с хранителните култури, да избягва негативни промени в земеползването и да оптимизира процесите за намаляване на емисиите и отпадъците.
Рафинерия за биодизел в Австрия, в близост до полета за отглеждане на маслодайни култури
По-старите дизелови Mercedes са популярни за работа с биодизел
В някои страни биодизелът е по-евтин от конвенционалния дизел.
Предимства и недостатъци
Биодизелът е много по-чист и замърсява по-малко околната среда в сравнение с дизеловото гориво, произведено от изкопаеми горива. Освен това то действа като разтворител (като сапун). Всъщност то почиства двигателя дотолкова, че може да извади старите замърсявания в двигателя и да запуши филтрите. След като филтрите се сменят, всичко е наред.
В Съединените щати и на няколко други места нови закони постановяват, че обикновеното дизелово гориво трябва да бъде с ниско съдържание на сяра. Това води до намаляване на замърсяването, особено на киселинните дъждове, но също така прави горивото по-малко хлъзгаво. Добавянето на биодизел помага да се запази хлъзгавостта на горивото и двигателят да работи гладко.
По-голямата част от биодизела се получава от растения. Това означава, че голяма част от земеделските земи се използват за отглеждане на растения за гориво, вместо за храна на животните и хората. Има учени, инженери-химици и селскостопански инженери, които проучват начини за използване на водорасли и соленоводни растения за производство на нефт. Това няма да доведе до отнемане на земеделска земя, която се използва за отглеждане на храна. Освен това някои видове биодизел се получават от отпадъчно масло и отпадъчна животинска мазнина, които иначе биха били изхвърлени. НАСА изпробва биодизел, произведен от пилешка мазнина, за гориво на своите самолети.
Всички дизелови горива имат проблеми със стартирането на двигателя в студено време, но при биодизела те са по-големи. Този проблем може да бъде решен чрез смесване на биодизел и обикновено дизелово гориво в подходяща смес. Или чрез загряване на горивото, преди да бъде използвано от двигателя. За тази цел в автомобила може да има вграден нагревател.
Биодизел от растения
По-голямата част от биодизела се произвежда от маслодайни семена. Маслодайно семе е всеки вид семе, което съдържа достатъчно масло, за да бъде полезно за производството на растително масло.
В Бразилия рициновото семе е най-доброто растение за производство на биодизел. В Германия биодизелът обикновено се произвежда от рапица. В Съединените щати обикновено се използват соеви и слънчогледови семена. В Тайланд суровината най-вероятно ще идва от палмово масло, кокосово масло, масло от ятрофа и животински мазнини. Дърветата ятрофа растат и в Индия и Африка.
Някои хора произвеждат сами биодизел, като преработват старо масло, което се използва в ресторантите за пържене на храни. Отработените газове миришат малко на пържени картофи.
Биодизел от водорасли
Някой ден от водораслите може да се произвежда повече биодизел, отколкото се произвежда днес от растително масло. Водораслите могат да се отглеждат на места, на които не могат да се отглеждат храни, така че няма да отнемат храна от хората. Засега това е твърде скъпо, но учените търсят начини да подобрят процеса.
Въпроси и отговори
В: Какво представлява биодизелът?
О: Биодизелът е вид гориво, произведено от промяна на растителни масла, животински мазнини, специални видове водорасли и евентуално дори отпадни води.
В: Биодизелът възобновяем енергиен източник ли е?
О: Да, биодизелът се счита за вид възобновяема енергия, тъй като идва от живи растения и животни.
В: За какво може да се използва биодизелът?
О: Биодизелът може да се използва за задвижване на двигатели, обикновено за превозни средства, включително самолети.
В: Какво замества биодизелът?
О: Биодизелът замества дизеловото гориво, което се получава от петрол, вид изкопаемо гориво.
В: По какво биогоривото, получено от биомаса, се различава от биодизела?
О: Биогоривото, приготвено от биомаса, не започва от нефт и използва различен химически процес за получаване на горивото, докато биодизелът се произвежда от промяна на растително масло, животинска мазнина, специални видове водорасли и евентуално дори от отпадни води.
Въпрос: Може ли биодизелът да се произвежда от всякакъв вид растения или животни?
О: Биодизелът може да се произвежда от различни източници, включително растително масло, животински мазнини, специални видове водорасли и евентуално дори отпадни води.
В: Биодизелът щади ли околната среда?
О: Биодизелът се счита за по-екологичен от традиционния дизел, тъй като се произвежда от възобновяеми източници и отделя по-малко вредни емисии.
обискирам