Биодизель производство, использование, виды

От Опубликован

Производство биодизеля — единственный способ полностью заменить дизельное топливо. Это экологически чистое биотопливо подходит для всех дизельных двигателей, и его название не требует пояснений. Оно биоразлагаемо, просто в применении и требует глубокого изучения для правильного использования.

Производство биодизельного топлива

Биодизель, по сути, представляет собой смесь метиловых и этиловых производных более ненасыщенных и жирных кислот. По сути, это метиловый эфир, образующийся в результате химической реакции — этерификации растительных масел или переэтерификации животных и кормовых жиров.

Альтернатива обычным маслам и жирам в качестве моторного топлива

Производство биодизельного топлива является заменой существовавшей ранее практики заливки масла и жира непосредственно в топливный бак двигателя. Такой подход вызывал проблемы с топливной системой из-за несгоревшего топлива и ухудшения смазывающих свойств, что приводило к образованию отложений на форсунках, кольцах и поршнях из-за повышенной вязкости масла.

Растительные масла и биодизель

Возникает логичный вопрос, почему растительные масла нельзя использовать в дизельных двигателях. Во многих странах это делается, но при этом не удается сохранить стратегическую дистанцию от различных проблем. Масло может расходоваться не полностью, поэтому его нельзя использовать в течение длительного времени при использовании обычных двигателей с координатной впрыской. Рапсовое масло, самое недорогое из сырых материалов для биодизеля, используется чаще всего. Со 150 га земли, засеянной этим маслом, можно получить более 180 т, что составляет 198 тыс. л биодизеля. В Европе обычно используется рапсовое масло, в США — соевое. В Бразилии используется касторовое масло, в Канаде — рапсовое, а в Индонезии — пальмовое.

Альтернатива Описание

Кроме рапса, для производства биотоплива используются и некоторые другие источники. К ним относятся пальмовое, арахисовое, хлопковое, касторовое, подсолнечное, кунжутное, горчичное и кукурузное масла. В зависимости от исходного сырья различают три вида биотоплива:

Первое поколение — производится из сельскохозяйственных культур.
Второе поколение получают из жиросодержащих отходов.
Третье поколение получают из липидов микроводорослей.

Процесс производства биодизеля

При производстве биодизельного топлива используется технология переэтерификации. Для этого используется катализатор, например, метилат натрия. Растительное масло состоит из триглицеридов и глицерина, который придает маслу вязкость. Для получения биотоплива глицерин должен быть заменен спиртом. Это называется этерификацией.

Производство биодизеля

Для производства биодизельного топлива в реакторные колонны добавляют смесь очищенного масла и щелочного катализатора (метилового спирта) в пропорции от 1:4 до 1:20. Затем смесь нагревается при температуре 50–60 °С. После отстаивания и охлаждения смесь разделяется на две части — более легкий эфир (биодизель) и более тяжелую глицериновую фазу. Эфир имеет высокое цетановое число 56–85, превосходящее минеральное дизельное топливо на 50–52. Глицериновая фаза является ценным побочным продуктом, используемым во многих областях.

Процесс очистки и сушки метилового эфира

Метиловый эфир должен быть тщательно промыт, чтобы избавиться от продуктов омыления. Это необходимо для предотвращения засорения фильтров и образования углеродистых отложений и смол в камере сгорания. Последний этап — сушка метиловых эфиров. Удаление воды крайне важно, иначе она может стать питательной средой для микроорганизмов в биодизельном топливе. После отстаивания образуется глицериновая фаза, которую необходимо довести до глицерина, направив на установку дистилляции метанола. Это делается для того, чтобы избежать проблем с хранением и утилизацией, так как в этом случае продукт получается более щелочным и содержит большее количество метанола.

Различия между биодизельным и дизельным топливом

Биодизельное и дизельное топливо обычно сравнивают по их основным характеристикам и свойствам. Различия могут проявляться в составе, характеристиках и возможностях использования.

Характеристики и состав

Биодизель — это многокомпонентное жидкое топливо, состоящее из смеси моноалкиловых эфиров жирных кислот. От дизельного топлива оно отличается тем, что не содержит нефти. Несмотря на это, биодизель может смешиваться с любым видом дизельного топлива, и полученное топливо пригодно для использования во всех типах дизельных двигателей.

Низкое содержание серы

Биодизель известен более низким содержанием серы — 0,005% по сравнению с 0,2% в обычном дизельном топливе.

Уменьшение количества сажи

Использование биодизельного топлива приводит к снижению количества сажи на 50%.

Снижение содержания монооксида углерода

Кроме того, при использовании биодизельного топлива на 8–10% снижается содержание окиси углерода.

ГОСТ Р 53605−2009

Производство биодизельного топлива контролируется и регулируется стандартом ГОСТ Р 53605−2009, который соответствует стандарту EN 14214:2003. В этом документе описаны такие характеристики биодизельного топлива, как содержание серы, снижение сажи и угарного газа.

Преимущества биодизеля как топлива

Массовая доля сложных эфиров в биодизельном топливе составляет 96,5%, плотность при 15°С — 860–900 кг/м3, температура вспышки в закрытом тигле — 120°С, содержание серы — не более 10 мг/кг, кинематическая вязкость — 3,5–5 мм2/с, цетановое число — 51. Кроме того, общее содержание глицерина составляет 0,25%.

Биодизель обладает высокой степенью экологической чистоты, позволяя полностью избавиться от сернистого газа и снизить содержание углекислого газа в выхлопных газах на 80%, а также избавиться от неприятного запаха. К другим преимуществам относятся:

Преимущества использования масла канолы

Нет необходимости добавлять в дизельное топливо элементы, стимулирующие воспламенение;
Минимизация образования углеродистых остатков;
Практически полное отсутствие отходов вредных веществ при сжигании;
Отсутствие неприятных запахов;
Простота налаживания производственного процесса (его можно осуществить в небольшом хозяйстве);
Практически полное отсутствие отходов (жмых, оставшийся после извлечения масла, может быть использован в качестве корма).

Биодизель: Безопасный выбор

Биодизельное топливо обладает преимуществом, которого нет у других видов топлива: оно безвредно как для человека, так и для окружающей среды. В случае разлива или утечки биодизель практически полностью — примерно на 99% — распадается за три недели, не нанося никакого ущерба или длительного вреда. Это делает его идеальным топливом для водного транспорта, так как оно не загрязняет озера и реки. Кроме того, при контакте с водой оно не оказывает негативного воздействия на растения и животных.

Возобновляемое сырье

Большим преимуществом биодизельного топлива является то, что сырье для его производства является доступным и недорогим. В производстве могут использоваться любые сельскохозяйственные отходы. Во многих странах завод получает отработанное растительное масло от предприятий общественного питания, которые использовали его для приготовления различных блюд. Производство биодизеля из растительного сырья позволило получить доступ к возобновляемому источнику топлива. Кроме того, ресурсы, используемые в производстве, быстро восполняются. В отличие от нефти, запасы которой практически невосполнимы. Использование возобновляемого сырья особенно актуально для хозяйств, занимающихся переработкой масла. Они могут производить превосходное топливо из собственных отходов, достигая тем самым полной автономности.

Биодизель как отличное смазочное вещество

Замечено, что при очистке традиционного дизельного топлива от сернистых соединений оно теряет свои смазывающие свойства. Биодизельное топливо, напротив, оказывается отличным смазочным материалом, даже несмотря на более низкое содержание серы, чем в дизельном топливе. Это объясняется тем, что в состав биодизеля входит кислород.

Примером эффективности биодизеля как смазочного материала может служить грузовик из Германии, попавший в Книгу рекордов Гиннесса за пробег более 1,25 млн. км с оригинальным биодизельным двигателем.

Смазка движущихся частей

При работе на биодизельном топливе одновременно смазываются все движущиеся детали двигателя внутреннего сгорания. Это приводит к увеличению срока службы двигателя и топливного насоса на 60%.

Высокая пожаробезопасность

Биодизельное топливо обеспечивает исключительную пожарную безопасность благодаря высокой температуре воспламенения. Биодизель трудно воспламенить, так как он горит только при температуре более 150°С. Поэтому оно считается относительно безопасным веществом.

Минусы биодизеля

Несмотря на многочисленные преимущества, биодизель не идеален. Основным недостатком является его короткий срок службы — всего три месяца. Кроме того, оно может быть агрессивным по отношению к резиновым деталям двигателя из-за своей растворяющей природы. К дополнительным недостаткам относятся:

Эффективность при низких температурах и влияние на лакокрасочное покрытие

Нередко биодизельное топливо демонстрирует снижение эффективности при низких температурах. Кроме того, могут образовываться кристаллы парафина, что приводит к образованию осадка и возможному загрязнению деталей. При контакте с биодизелем может пострадать лакокрасочное покрытие автомобиля.

Типы биодизельного топлива

В настоящее время биодизельное топливо классифицируется в зависимости от используемого сырья. Растительное масло уже не является единственным доступным вариантом. Развитие новых технологий способствует переработке растительного сырья с помощью генетически модифицированных микроорганизмов. В связи с ограниченностью ресурсов растительных масел, получаемых из сельскохозяйственных культур, во всем мире ведутся исследования по использованию новых культивируемых специальных видов водорослей.

Касторовое масло: Лучший друг производителя биодизеля

В последние годы производители биодизеля по достоинству оценили касторовое масло из семейства малочайных (Malochayaceae). Холодное прессование этого масла позволяет получить биодизельное топливо с одним из самых высоких цетановых чисел.

Области применения

Биодизельное топливо может использоваться двумя способами — как самостоятельно, так и в смеси с обычным дизельным топливом. В холодное время года рекомендуется использовать смесь из 20% биодизеля и 80% дизельного топлива, что позволяет получить топливо, известное как B20 (цифровой суффикс указывает на процентное содержание биодизеля).

Можно ли использовать биодизель в качестве замены дизельного топлива?

Да, биодизель можно использовать вместо дизельного топлива на постоянной основе. Однако необходимо отметить, что в чистом виде биодизель может замерзнуть при температуре −5°С, поэтому зимой его чаще добавляют в дизельное топливо. В летний период биодизель может использоваться как экологически чистое топливо. Кроме того, допускается смешивание биодизеля с минеральным топливом в любой необходимой пропорции.

Биотопливо в России

В настоящее время в России отсутствует национальная программа по развитию производства биотоплива. Однако Министерство сельского хозяйства разработало проект закона, который должен создать необходимые условия для производства биодизеля. Этот проект предусматривает ежегодное производство до 5,5 млн. т рапсового масла, из которых 2,5 млн. т будет направлено на производство биотоплива.

Экологически чистое производство на подъеме

Появляются региональные инициативы, такие как Ассоциация производителей рапсового масла в Липецкой области и Алтайская краевая целевая программа «Рапс — биодизель». Строительство заводов по производству биодизеля ведется в Волгоградской, Орловской, Ростовской, Новгородской, Омской областях, а также в Краснодарском крае и Татарстане.

Цикл производства биодизеля практически безотходный, а сырье можно выращивать на используемых в настоящее время землях, что делает производство биодизеля привлекательным и выгодным видом малого бизнеса.

Единственным недостатком является акциз на биоэтанол в размере 59 рублей за 1 литр, что затрудняет вхождение инвесторов на рынок биодизеля, несмотря на растущий спрос.

Топливо