Биодизель
Биодизель — топливо на основе растительных или животных жиров (масел), а также продуктов их этерификации. Биодизелем именуется как само топливо (преимущественно смесь эфиров жирных кислот), так и Программа развития биотоплив.
Технология производстваПравить
Растительное масло переэтерифицируется метанолом, реже или этанолом или изопропиловым спиртом(приблизительно так 1 т масла + 100 кг метанола + гидроксид калия или натрия) при температуре 60 градусов Цельсия и нормальном давлении.
Очень важно! Для получения качественного продукта необходимо выдержать ряд требований:
- После прохождения реакции переэтерификации содержание метиловых эфиров должно быть выше 96 %.
- Использовать метиловые эфиры в качестве топлива для дизельной техники без предварительной очистки от продуктов омыления и остаточного метанола — крайне вредно. Мыло засорит фильтр, а остаточный метанол уничтожит поршневую группу и клапана двигателя. При этом необходимо знать, что сепарация и центрифугирование недостаточно, только вода или сорбент, а лучше и то, и другое.
- Хранить биодизель более 3 месяцев не рекомендуется — разлагается.
ПрименениеПравить
Применяется на автотранспорте в виде различных смесей с дизельным топливом. Смесь дизельного топлива с биодизелем обозначается буквой B; цифра при букве означает процентное содержание биодизеля. В2 — 2 % биодизеля, 98 % дизельного топлива. В100 — 100 % биодизеля.
Применение смесей не требует внесения изменений в двигатель.
Цетановое числоПравить
- Для минерального дизтоплива 42-45,
- Для биодизеля (метиловый эфир) не менее 51.
Сырьё для производстваПравить
Сырьём для производства биодизеля служат жирные, реже — эфирные масла различных растений или водорослей.
Канада — канола (разновидность рапса);
Индонезия, Филиппины — пальмовое масло;
Индия — ятрофа (Jatropha);
Бразилия — касторовое масло.
Также применяется отработанное растительное масло, рыбий жир и т. д.
Производство масла из различного сырья с одного гектара земли
| Сырьё | кг масла/га | литров масла/га |
|---|---|---|
| кукуруза | 145 | 172 |
| кешью | 148 | 176 |
| овёс | 183 | 217 |
| люпин | 195 | 232 |
| календула | 256 | 305 |
| хлопок | 273 | 325 |
| конопля | 305 | 363 |
| соя | 375 | 446 |
| кофе | 386 | 459 |
| лён | 402 | 478 |
| лесной орех | 405 | 482 |
| семена тыквы | 449 | 534 |
| кориандр | 450 | 536 |
| семена горчицы | 481 | 572 |
| Рыжик (растение) | 490 | 583 |
| кунжут | 585 | 696 |
| Сафлор красильный | 655 | 779 |
| рис | 696 | 828 |
| подсолнечник | 800 | 952 |
| какао | 863 | 1026 |
| арахис | 890 | 1059 |
| мак | 978 | 1163 |
| рапс | 1000 | 1190 |
| олива | 1019 | 1212 |
| кастор | 1188 | 1413 |
| пекан | 1505 | 1791 |
| жожоба | 1528 | 1818 |
| ятрофа | 1590 | 1892 |
| макадамиа (орех) | 1887 | 2246 |
| Бразильский орех | 2010 | 2392 |
| авокадо | 2217 | 2638 |
| кокос | 2260 | 2689 |
| пальмовое масло | 5000 | 5950 |
| водоросли | 95000 |
Данные The Global Petroleum Club
Производство биодизеляПравить
| Страна | 2006 г., тыс.тонн | 2005 г., тыс.тонн | 2004 г., тыс.тонн |
|---|---|---|---|
| Австрия | 134 | 85 | 57 |
| Бельгия | 85 | 1 | - |
| Кипр | 2 | 1 | - |
| Чехия | 203 | 133 | 60 |
| Дания | 81 | 71 | 70 |
| Эстония | 20 | 7 | - |
| Франция | 775 | 492 | 348 |
| Германия | 2681 | 1669 | 1035 |
| Греция | 75 | 3 | - |
| Венгрия | 12 | - | - |
| Италия | 857 | 396 | 320 |
| Великобритания | 445 | 51 | 9 |
| Латвия | 8 | 5 | - |
| Литва | 10 | 7 | 5 |
| Мальта | 3 | 2 | - |
| Польша | 150 | 100 | - |
| Португалия | 146 | 1 | - |
| Словакия | 89 | 78 | 15 |
| Словения | 17 | 8 | - |
| Испания | 224 | 73 | 13 |
| Швеция | 52 | 1 | 1,4 |
| Всего по странам Евросоюза | 6069 | 3184 | 1933,4 |
| Страна | 2006 г., млн.литров | 2005 г., млн.литров | 2004 г., млн.литров |
| США | 2200 | 283,5 | 94,5 |
из расчёта 330 рабочих дней, по данным на 1 июля 2006 г.
Европейский совет по биодизелю (EBB) заявил, что в 2004 г. рост производства биодизеля в ЕС составил 35 % по сравнению с показателем 2003 г. Около 80 % европейского биодизеля было произведено из рапсового масла, при этом примерно треть урожая рапса в 2004 г. было использовано именно для производства биотоплива.
Всего в Евросоюзе (2004 год) построено 40 заводов. Начало производство биодизеля — 1992 г.
В США на октябрь 2004 г. установленные мощности составляли примерно 567 млн. литров в год (150 млн. галлонов). В конце 2006 года в США работали 88 заводов суммарной мощностью примерно 2,646 млрд. литров в год (700 млн. галлонов). Строился 41 завод суммарной мощностью примерно 3,965 млрд. литров в год(1,049 млрд. галлонов).
В Канаде в конце 2006 года работали 4 завода суммарной мощностью примерно 196,5 млн. литровв год (52 млн. галлонов).
Экологические аспекты применения и производстваПравить
ПрименениеПравить
Биодизель, как показали опыты, при попадании в воду не причиняет вреда растениям и животным. Кроме того, он подвергается практически полному биологическому распаду: в почве или в воде микроорганизмы за 28 дней перерабатывают 99 % биодизеля, что позволяет говорить о минимизации загрязнения рек и озёр.
Сокращение выбросов СО2. При сгорании биодизеля выделяется ровно такое же количество углекислого газа, которое было потреблено из атмосферы растением, являющимся исходным сырьём для производства масла, за весь период его жизни. Биодизель в сравнении с обычным дизельным топливом почти не содержит серы.
Высокая температура воспламенения. Точка воспламенения для биодизеля превышает 100 градусов Цельсия, что позволяет назвать биогорючее относительно безопасным веществом.
ПроизводствоПравить
Под производство сырья для биодизеля отчуждаются большие земельные площади, на которых нередко используют повышенные дозы средств защиты растений. Это приводит к биодеградации грунтов и снижению качества почв.
С другой стороны, жмых, получаемый в процессе производства растительного масла, используется в качестве корма для скота, что позволяет более полно утилизировать биомассу растения.
Производство биодизеля позволяет ввести в оборот не используемые с/х земли, создать новые рабочие места в сельском хозяйстве, машиностроении, строительстве и т. д. Например, в России с 1995 г. по 2005 г. посевные площади сократились на 25,06 млн. гектаров. США на свободных землях ежегодно могут выращивать 1,3 млрд. тонн биомассы.
ДостоинстаПравить
- Хорошие смазочные характеристики. Минеральное дизтопливо при устранении из него сернистых соединений теряет свои смазочные способности. Биодизель, несмотря на значительно меньшее содержание серы, характеризуется хорошими смазочными свойствами, что продлевает срок жизни двигателя.
. Это вызванно его химическим составом и содержанием в нем кислорода. Например грузовик из Германии попал в книгу рекордов гиннеса проехав более 1,25 миллиона километров на биодизеле со своим оригинальным двигателем.
- Более высокое Цетановое число
- Для минерального дизтоплива 42-45,
- Для биодизеля (метиловый эфир) не менее 51.
- Увеличение срока службы двигателя. При работе двигателя на биодизеле одновременно производится смазка его подвижных частей, в результате которой, как показывают испытания, достигается увеличение срока службы самого двигателя и топливного насоса в среднем на 60%. Важно отметить, что нет необходимости модернизировать двигатель.
- Высокая температура воспламенения. Точка воспламенения для биодизеля превышает 150°С, что делает биогорючее сравнительно безопасным веществом.
- Побочный продукт производства - глицерин. Его можно использовать по многим направлениям. Очищенный глицерин используют для производства технических моющих средств (например мыла). После глубокой очистки получают фармокологический глицерин, тонна которого на рынке стоит порядка 1 тыс. евро. При добавлении фосфорной кислоты к глицерину можно получить фосфорные удобрения.
НедостаткиПравить
- В холодное время года необходимо подогревать топливо идущее из топливного бака в топливный насос или применять смеси 20 % биодизеля 80 % солярки марка В20.
Действующие биодизельные программыПравить
В разных странах действуют различные стандарты применения биодизеля:
| Страна | Требование |
|---|---|
| Миннесота, США | 2 % содержание биодизеля в дизельном топливе |
| Франция | 7 % биотоплив к 2010 году (этанол + биодизель) |
| Европейский Союз | 5,75 % биотоплив к 2010 году (этанол + биодизель) |
| Австралия | 350 млн. литров биотоплив к 2010 году (этанол + биодизель) |
| Бразилия | 5 % содержание к 2010 году; |
| Зимбабве | 10 % биодизеля от общего потребления дизельного топлива; |
| Малайзия | 20 % биодизеля от общего потребления дизельного топлива; |
| Таиланд | 5 % биодизеля в дизельном топливе к 2011 году, 10 % к 2012 году; |
| Новая Зеландия | 5 % биотоплив к 2008 году (этанол + биодизель); |
| Индия | производить ежегодно 60 миллионов тонн к 2030 году; |
| Китай | производить ежегодно 8 млн. тонн к 2020 году; |
| Индонезия | 10 % биотоплив к 2010 году (этанол + биодизель); |
| Южная Корея | 0,5 % биодизеля от общего потребления дизельного топлива с 2006 года, 5 % с 2008 года; |
| Канада | 2 % биодизеля в автомобильном и печном топливе к 2012 году; |
| Япония | с марта 2007 года разрешено 5 % содержание биодизеля в дизельном автомобильном топливе; |
| Филиппины | 1 % биодизеля в автомобильном и топливе с 2007 года, 2 % с 2008 года; |
| Германия | 5 % в автомобильном топливе с 1 января 2007 г.; |
| Ирландия | 5,75 % биотоплив к 2009 году (этанол + биодизель). 10 % биотоплив к 2020 году; |
| Дания | 10 % биотоплив к 2020 году; |
| Тайвань | 1% в автомобильном топливе с 2008 г. 2% с 2010 года; |
| Португалия | 10% в автомобильном топливе с 2010 года. |
Биодизель в РоссииПравить
В России не существует единой государственной программы развития биодизельного топлива, но создаются региональные программы, например Алтайская краевая целевая программа «Рапс — биодизель». В Липецкой области создана Ассоциация Производителей Рапсового Масла.
Планируется строительство заводов по производству биодизеля в: Липецкой области, Татарстане, Алтайском крае, Ростовской области, Волгоградской области, Орловской области, Краснодарском крае.
Производство биодизеля из водорослейПравить
Наиболее перспективным источником сырья для производства биодизеля являются водоросли. С одного акра земли можно получить 255 литров соевого масла, или 2400 литров пальмового масла. С такой же площади водной поверхности можно производить до 3570 баррелей бионефти.
Департамент Энергетики США с 1978 по 1996 гг. исследовал водоросли с высоким содержанием масла по программе «Aquatic Species Program». Исследователи пришли к выводу, что Калифорния, Гавайи и Нью-Мехико пригодны для промышленного производства водорослей в открытых прудах. В течение 6 лет водоросли выращивались в прудах площадью 1000 кв.м. Пруд в Нью-Мехико показал высокую эффективность в захвате СО2. Урожайность составила более 50 гр. водорослей с 1 кв.м. в день. 200 тыс. гектаров прудов могут производить топливо, достаточное для годового потребления 5 % автомобилей США. 200 тыс. гектаров — это менее 0,1 % земель США, пригодных для выращивания водорослей. У технологии еще остаётся множество проблем. Например, водоросли любят высокую температуру, для их производства хорошо подходит пустынный климат, но требуется некая температурная регуляция при ночных перепадах температур. В конце 90-х годов технология не попала в промышленное производство из-за низкой стоимости нефти.
Кроме выращивания водорослей в открытых прудах существуют технологии выращивания водорослей в малых биореакторах, расположенных вблизи электростанций. Сбросное тепло ТЭЦ способно покрыть до 77 % потребностей в тепле, необходимом для выращивания водорослей. Эта технология не требует жаркого пустынного климата.
В 2006 году несколько компаний объявили о строительстве заводов по производству биодизеля из водорослей:
- Global Green Solutions (Канада) по технологии компании Valcent Products (США) — мощность производства 4 млн. баррелей бионефти в год;
- Bio Fuel Systems (Испания);
- De Beers Fuel Limited (ЮАР) по технологии Greenfuel Technologies Corporation (США) — мощность производства 900 млн. галлонов биодизеля в год (водоросли + подсолнечное масло)
- Aquaflow Bionomic Corporation (Новая Зеландия) — мощность производства 1 млн. литров биодизеля в год.
Другие био — топлива на основе биодизеляПравить
Производит компания O2Diesel (США).
Применяется в США, Бразилии, Индии.
- Смесь биодизеля и водорода. Так называемое, «Биотопливо второго поколения». Производится финской компанией Neste Oil под торговой маркой NExBTL.
- Альтернативой биодизелю является добавтление в обычное дизельное топливо 20% воды и 1% эмульсии с обработкой смеси в эмульгаторе. Смесь можно использовать в обычных дизелях без их переделки. Цвет смеси - мутно белый. Срок хранения после приготавления - около 3-х месяцев. Технология применяется в Германии. Возможность добавления воды и эмульгатора в биодизель не изучена.
СсылкиПравить