Det biodiesel Det er et brændstof af naturlig oprindelse, der opnås ved omsætning af vegetabilske olier eller animalsk fedt med alkoholer med lav molekylvægt. Denne reaktion kaldes transesterificering; det vil sige nye fedtsyreestere (også kaldet monoalkylestere) dannes ud fra de originale triglycerider.
I andre sammenhænge i stedet for at bruge ordet 'transesterificering' siges det, at biomassen undergår alkoholyse, fordi den behandles med alkoholer; blandt dem og overvejende methanol og ethanol. Brug af methanol til fremstilling af dette biobrændstof er så almindeligt, at det næsten er synonymt med det.
Biodiesel er et grønt alternativ til anvendelse af dieselolie, diesel eller petrodiesel (fremhæver endnu mere, at dets sammensætning består af petroleumskulbrinter). Deres egenskaber og kvalitet med hensyn til ydeevne i dieselmotorer adskiller sig imidlertid ikke for meget, så begge brændstoffer blandes i forskellige proportioner.
Nogle af disse blandinger kan være rigere på biodiesel (for eksempel B100) eller rigere på petrodiesel (med kun 5-20% biodiesel). På denne måde spredes dieselforbruget, når biodiesel introduceres på markedet. ikke uden først at overvinde en række etiske, produktive og økonomiske problemer.
Fra et simpelt synspunkt, hvis olie kan fås som en væske, der er i stand til at brænde og generere energi til at flytte maskiner, hvorfor ikke en olie af naturlig oprindelse? Dette alene er imidlertid ikke nok: Du skal modtage en kemisk behandling, hvis du vil konkurrere eller følge med fossile brændstoffer..
Når denne behandling udføres med brint, taler man om en forfining af vegetabilsk olie eller animalsk fedt; dens oxidationsgrad er lav eller dens molekyler er fragmenterede. Mens der i biodiesel anvendes alkoholer i stedet for hydrogen (methanol, ethanol, propanol osv.).
Artikelindeks
Svaret på det første problem, som biobrændstoffer ville stå over for, blev opdaget tidligere. Tilbage i 1853 opnåede to forskere, E. Duffy og J. Patrick, den første transesterificering af en vegetabilsk olie, selv længe før Rudolf Diesel startede sin første funktionelle motor..
I denne transesterificeringsproces reagerer triglyceriderne af olier og / eller fedtstoffer med alkoholer, hovedsageligt methanol og ethanol, for at producere methyl- og ethylestere af fedtsyrer ud over glycerol som et sekundært produkt. En basisk katalysator, såsom KOH, anvendes til at fremskynde reaktionen.
Det vigtigste punkt ved transesterificering af fedt er, at firs år senere ville en belgisk videnskabsmand ved navn G. Chavanne omdirigere denne reaktion for at mindske den høje og kontraproduktive viskositet af vegetabilske olier.
Dieselmotoren opstod i 1890, allerede i slutningen af det 19. århundrede, som et svar på begrænsningerne i dampmaskiner. Det samlede alt, hvad du ville have fra en motor: kraft og holdbarhed. Det fungerede også med enhver form for brændstof; og til beundring af Rudolf selv og den franske regering kunne han arbejde med vegetabilske olier.
At være triglycerider energikilder, var det logisk at tænke, at når de brændes, frigiver de varme og energi, der er i stand til at generere mekanisk arbejde. Diesel støttede den direkte anvendelse af disse olier, da den hilste, at landmændene kunne behandle deres egne brændstoffer steder meget fjernt fra oliefelterne..
Den første funktionelle model af dieselmotoren var en succes, da den blev afsløret den 10. august 1893 i Augusta, Tyskland. Dens motor kørte på jordnøddeolie, da Rudolf Diesel troede fast på, at vegetabilske olier kunne konkurrere med fossile brændstoffer; men da de blev behandlet på en rå måde uden efterfølgende behandlinger.
Den samme motor, der kørte på jordnøddeolie, blev præsenteret på verdensudstillingen i Paris i 1900. Den tiltrak imidlertid ikke så meget opmærksomhed, da dengang olie var en meget mere tilgængelig og billigere kilde til brændstof..
Efter Diesels død i 1913 blev dieselolie (diesel eller petro-diesel) opnået fra olieraffinering. Og derfor måtte dieselmotormodellen designet til jordnøddeolie tilpasses og genopbygges for at arbejde med dette nye brændstof, som var mindre tyktflydende end nogen anden vegetabilsk olie eller biomasseolie..
Det var sådan, petrodiesel var fremherskende i flere årtier som det billigste alternativ. Det var simpelthen ikke praktisk at så store hektar vegetabilske masser for at samle deres olier, som i sidste ende, fordi de var så tyktflydende, endte med at give problemer for motorerne og ikke svarede til den samme ydeevne som benzin..
Problemet med dette fossile brændstof var, at det øgede forureningen af atmosfæren, og det afhængede også af økonomien og politikken med olieaktiviteter. I betragtning af umuligheden af at ty til det blev vegetabilske olier i nogle sammenhænge brugt til at mobilisere tunge køretøjer og maskiner..
Da olie i anden verdenskrig begyndte at blive knappe som et resultat af konflikten, fandt flere lande det nødvendigt at ty igen til vegetabilske olier; men de måtte håndtere skaderne på hundreder af tusinder af motorer på grund af forskellen i viskositet, som deres design ikke kunne tåle (og endnu mindre, hvis de havde emulgeret vand).
Efter krigen glemte nationerne igen vegetabilske olier og genoptog den praksis, hvor man kun brændte benzin og petrodiesel.
Viskositetsproblemet var blevet løst i mindre skala af den belgiske videnskabsmand G. Chavanne i 1937, der fik patent på sin metode til at opnå ethylestere af fedtsyrer fra palmeolie behandlet med ethanol.
Man kan derfor sige, at biodiesel formelt blev født i 1937; men plantning og masseproduktion måtte vente til 1985, udført på et østrigsk landbrugsuniversitet.
Ved at udsætte disse vegetabilske olier for transesterificering blev viskositetsproblemet endelig løst, hvilket svarer til petrodiesel i ydeevne og endda repræsenterer et grønt alternativ over det..
Biodiesels egenskaber afhænger globalt af det råmateriale, det blev produceret med. Det kan have farver, der varierer fra guld til mørkebrunt, fysisk udseende, der afhænger af produktionsprocessen.
Generelt er det et brændstof med god smøreevne, der reducerer motorstøj, forlænger dets levetid og kræver mindre investeringer i vedligeholdelse..
Det har et antændelsespunkt højere end 120 ° C, hvilket betyder, at så længe udetemperaturen ikke overstiger dette, er der ingen risiko for brand; noget der ikke sker med diesel, som kan brænde selv ved 52 ºC (meget let at opnå for en tændt cigaret).
På grund af manglen på aromatiske kulbrinter, såsom benzen og toluen, udgør det ikke en kræftfremkaldende risiko i tilfælde af spild eller langvarig eksponering..
Ligeledes har den ikke svovl i sin sammensætning, så den producerer ikke forurenende gasser SOto eller SÅ3. Når det blandes med diesel, giver det det en mere smørende karakter end dets naturlige svovlforbindelser. Faktisk er svovl et uønsket element, og når diesel afsvovles, mister det smøring, der skal udvindes med biodiesel eller andre tilsætningsstoffer..
Biodiesel opnås fra transesterificerede vegetabilske olier eller animalsk fedt. Men hvilken af dem alle skal udgøre råmaterialet? Ideelt set den, der genererer større mængder olie eller fedt fra et mindre voksende område; at i mere passende termer ville det være antallet af hektar, der optager dets dyrkede mark.
God biodiesel skal komme fra en afgrøde (korn, frø, frugter osv.), Der producerer store mængder olie fra små marker; ellers ville deres afgrøder være påkrævet for at dække hele lande og ville ikke være økonomisk bæredygtige.
Når biomassen er samlet, skal olien ekstraheres gennem uendelige processer. blandt dem er f.eks. anvendelsen af superkritiske væsker til at medføre og opløse olien. Når først olien er opnået, udsættes den for esterificering for at reducere dens viskositet..
Transesterificering opnås ved at blande olien med methanol og en base i batchreaktorer, enten under ultralyd, superkritiske væsker, mekanisk omrøring osv. Når der anvendes methanol, opnås fedtsyremethylestere (FAME): Fedtsyremetylester).
Hvis der på den anden side anvendes ethanol, opnås fedtsyreethylestere (FAEE). Det er alle disse estere og deres iltatomer, der karakteriserer biodiesel.
Methanol er alkoholen, der overvejende bruges som råmateriale til produktion af biodiesel. og glycerol er derimod et biprodukt, der kan bruges til at understøtte andre industrielle processer og derfor gør biodieselproduktion mere rentabel.
Glycerol kommer fra de originale triglyceridmolekyler, som erstattes af methanol for at stamme fra tre DMARD'er.
Forskellige olier eller fedtstoffer har deres egne fedtsyreprofiler; derfor har hver biodiesel forskellige monoalkylestere som et resultat af transesterificering. Alligevel, da disse estere næppe adskiller sig i længden af deres kulstofkæder, viser de resulterende brændstoffer ikke store svingninger mellem deres egenskaber..
Så der er ingen klassificering for biodiesel, men snarere en anden effektivitet og rentabilitet afhængigt af den kilde til olie eller fedt, der er valgt til dets produktion. Der er dog biodiesel-petrodiesel-blandinger, fordi begge brændstoffer kan blandes og er blandbare med hinanden, hvilket giver deres gavnlige egenskaber for motoren..
Ren biodiesel siges at være B100; som er lig med 0% petrodiesel i dets sammensætning. Så er der andre blandinger:
- B20 (med 80% petrodiesel).
- B5 (med 95% petrodiesel).
- B2 (med 98% petrodiesel).
Biler bygget før 1996 kunne ikke bruge B100 i deres motorer uden at skulle udskifte visse komponenter, der blev forringet på grund af dets opløsningsmiddelvirkning. Men selv i dag er der bilmodeller, der ikke tillader store koncentrationer af biodiesel i deres fabriksgarantier, så de anbefaler at bruge blandinger lavere end B20.
Nedenfor er en oversigt over en række fordele, som biodiesel har i forhold til petrodiesel, og som gør det til et grønt og attraktivt alternativ:
- Det er fremstillet af biomasse, et råmateriale, der kan fornyes, og som ofte går tabt som affald.
- Det er biologisk nedbrydeligt og ikke-giftigt. Derfor vil den ikke forurene jorden eller havene, hvis den ved et uheld spildes.
- Det høje flammepunkt gør det sikrere at opbevare og transportere..
- Det producerer ikke drivhusgasser, fordi COto frigivet repræsenterer den samme mængde absorberet af planter. Takket være dette overholder det også Kyoto-protokollen.
- Tilskynder aktiviteter i landdistrikterne til at plante afgrøder, hvorfra vegetabilsk olie ekstraheres.
- Det kan endda fremstilles af stegt olie. Dette punkt favoriserer det i høj grad, fordi genanvendt olie, indenlandske eller fra restauranter, i stedet for at blive bortskaffet og forurenende grundvand, kan bruges til at producere mere grønt brændstof.
- Repræsenterer en måde at blive uafhængig på lang sigt fra olie og dets derivater.
- Efterlader mindre rester under forbrænding.
- Bakteriealger er ud over sojabønner og solsikkefrø en lovende kilde til uspiselig (og uønsket for mange) biodiesel.
Ikke alt er perfekt med dette brændstof. Biodiesel har også begrænsninger, der skal overvindes, hvis det skal erstatte petroleumsdiesel. Nogle af disse begrænsninger eller ulemper ved brugen er:
- Det har en højere størkningstemperatur, hvilket betyder, at det ved lave temperaturer bliver en gel.
- Dens opløsningsmiddelkraft kan ødelægge det naturlige gummi og polyurethanskum, der findes i biler, der er samlet før 1990.
- Det er dyrere end petrodiesel.
- Øger priserne på afgrøder og fødevarer, fordi de indeholder merværdi, når de bruges som råmateriale til biodiesel.
- Afhængig af biomassen kan det være nødvendigt med mange hektar dyrkning, hvilket vil betyde, at økosystemer er fremmede til dette formål, og derfor vil påvirke den vilde fauna.
- Selvom det ikke producerer svovlgasser under forbrændingen, frigiver det højere koncentrationer af nitrogenoxider, NOx.
- Store mængder mad ville blive brugt, som i stedet for mættende hungersnød ville blive brugt til produktion af biodiesel.
Endnu ingen kommentarer