Биодизель производство, использование, виды

Производство биодизельного топлива, способного заменить обычное дизельное топливо, требует особого внимания. Оно подходит для всех автомобилей с дизельным двигателем, а его название отражает его природу: оно экологически чистое, биоразлагаемое и простое в использовании. Чтобы извлечь из него максимум пользы, стоит познакомиться с этим топливом поближе.

Производство биодизеля

Биодизельное топливо представляет собой смесь метилового и этилового эфиров жирных кислот с высоким уровнем ненасыщенности. По сути, он образуется в результате химической реакции, которая представляет собой либо этерификацию растительных масел, либо переэтерификацию жиров (животных и кормовых). Другими словами, это метиловый эфир.

Обновленный вариант источников топлива

Синтез биодизеля стал заменой другим способам использования масел и жиров в качестве моторного топлива. До этого их просто заливали в бак, но это приводило к проблемам в топливной системе. Эти проблемы могут быть связаны с целым рядом причин: неполным сгоранием топлива, снижением смазывающей способности топлива при смешивании со смазкой, появлением отложений в форсунках, кольцах и поршнях из-за повышенной вязкости масла.

Использование растительного масла в дизельных двигателях

Возникает логичный вопрос, почему нельзя использовать растительные масла в дизельных двигателях. В некоторых странах это действительно делается, однако здесь нельзя обойти стороной несколько проблем. Масло не расходуется полностью, поэтому его нельзя использовать в течение длительного времени в обычных двигателях с прямым впрыском. Сырьем для получения биодизеля может служить любое растительное масло или животный жир. Самым недорогим является рапсовое масло, поэтому оно используется чаще всего. Кроме того, оно имеет самый высокий выход биотоплива. Со 150 га земли, засеянной рапсом, можно получить более 180 т масла, что позволит получить 198 тыс. л биодизеля. Рапс широко распространен в европейских странах. В США используется соя, в Бразилии — касторовое масло, в Канаде — канола (разновидность рапса), в Индонезии — пальмовое масло.

Другие виды использования биотоплива

Кроме рапсового, биотопливо можно производить из пальмового, арахисового, хлопкового, касторового, подсолнечного, кунжутного, горчичного и кукурузного масел. В зависимости от используемого сырья различают три вида биотоплива:

Биотопливо первого поколенияполучают из сельскохозяйственных культур.

Биотопливо второго поколенияполучают из жировых отходов.

Биотопливо третьего поколенияпроизводится из липидов микроводорослей.

Другой взгляд на производство биодизеля

В основе производства биодизельного топлива лежит процесс переэтерификации, в котором участвует катализатор, состоящий из спирта щелочного металла (метилата натрия). Триглицериды (сложные эфиры) растительного масла связаны с молекулой глицерина (C3H8O3), который придает маслу густоту. Чтобы превратить масло в биотопливо, глицерин необходимо заменить спиртом — этот процесс называется этерификацией.

Производство биодизеля

Для получения биодизельного топлива очищенное масло и щелочной катализатор (метиловый спирт) смешиваются в реакторных колоннах в соотношении от 1:4 до 1:20. Смесь нагревают до 50–60°C, дают время отстояться и остыть, после чего разделяют на две фракции: легкий эфир (биодизель) с высоким цетановым числом (56–85) и хорошим воспламенением и тяжелую глицериновую фазу, которая может служить побочным продуктом для многих применений.

Очистка метилового эфира

Метиловый эфир направляется на промывку, где его необходимо дополнительно очистить от продуктов омыления, иначе топливо может засорить фильтры и привести к образованию углеродистых отложений и смол в камере сгорания. В завершение метиловые эфиры подвергаются сушке для удаления воды, которая может привести к размножению микроорганизмов в биодизеле. При разделении смеси в качестве тяжелой фракции образуется глицериновая фаза, которую необходимо превратить в глицерин, направив на установку дистилляции метанола, иначе могут возникнуть проблемы с хранением и утилизацией продукта из-за его повышенной щелочности и содержания метанола.

Биодизель против дизельного топлива: Сравнение

Биодизельное и дизельное топливо часто сравнивают по основным характеристикам и свойствам. Различие заключается в их составе, свойствах и возможностях использования.

Характеристики и состав

Биодизельное топливо — это многокомпонентное жидкое топливо, состоящее из моноалкиловых эфиров жирных кислот, в состав которого не входит нефть. Несмотря на такой состав, оно может смешиваться с любой маркой дизельного топлива и использоваться во всех типах дизельных двигателей.

Значительное снижение выбросов загрязняющих веществ при использовании биодизеля

По сравнению с обычным дизельным топливом биодизель содержит значительно меньше серы (0,005%) и сажи (на 50% меньше). Уровень окиси углерода также снижен на 8–10%. Производство биодизельного топлива регламентируется стандартом ГОСТ Р 53605−2009, который соответствует стандарту EN 14214:2003. Этот документ устанавливает стандарты для биодизельного топлива, в частности, вышеупомянутые уровни загрязняющих веществ.

Преимущества биодизельного топлива

Биодизель — экологически чистое топливо, обладающее высокой степенью чистоты. Его использование в качестве источника топлива исключает наличие сернистого газа и на 80% снижает содержание углекислого газа в выхлопных газах, а также устраняет их характерный запах. К другим преимуществам относятся:

• Массовая доля эфиров — 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.

• Общее содержание глицерина — 0,25%.

Преимущества использования дизельного топлива без присадок

1. Способность воспламеняться, не требуя дополнительных компонентов;

2. Прекращение образования углеродистых отложений;

3. Очень низкий уровень токсичных выбросов, образующихся при сгорании;

4. Отсутствие неприятных запахов;

5. Простота организации производства (можно осуществлять в небольших масштабах);

6. Практически полное отсутствие отходов (побочный продукт процесса может быть использован в качестве корма для животных).

Безопасность биодизеля

Для человека и окружающей среды биодизель безопасен и безвреден. В случае разлива биодизельное топливо обычно разлагается на 99% в течение трех недель, поэтому оно не наносит серьезного ущерба. Таким образом, переход на использование биодизеля в водном транспорте позволяет снизить уровень загрязнения рек и озер. Кроме того, при контакте с водой биодизель не наносит вреда растениям и животным.

Возобновляемое сырье: Разблокирование автономности

К преимуществам биодизеля можно отнести доступность и дешевизну сырья. Все, что производится в сельском хозяйстве, может быть использовано в производственном процессе. В некоторых странах отработанное масло из ресторанов, используемое для приготовления пищи, собирается и используется в производстве. Производство биодизеля из растительного сырья позволило создать возобновляемый источник топлива. Ресурсы, используемые для производства, быстро восполняются, в отличие от запасов нефти, которые считаются невосполнимыми. Использование этого альтернативного сырья актуально для колхозов, занимающихся переработкой нефти. Они могут создавать качественное топливо из собственных отходов, что обеспечивает им полную независимость.

Биодизель — превосходный смазочный материал

Когда речь идет о смазке, биодизель превосходит обычное минеральное дизельное топливо. Очищенное дизельное топливо может потерять свои смазывающие свойства из-за удаления сернистых соединений, но биодизель, имея более низкое содержание серы, все равно обеспечивает превосходную смазку. Это объясняется наличием в его составе кислорода.

Например, грузовик из Германии был даже занесен в Книгу рекордов Гиннесса за пробег более 1,25 млн. км на биодизельном двигателе.

Преимущества биодизельного топлива

**Смазка Смазка движущихся частей двигателя внутреннего сгорания при использовании биодизельного топлива приводит к увеличению срока службы двигателя и топливного насоса примерно на 60%.

Пожарная безопасностьБиодизельное топливо известно как относительно безопасное вещество благодаря высокой температуре воспламенения — 150°C и более. Это означает, что воспламенение возможно только при высокой температуре.

Минусы биодизельного топлива

Хотя биодизельное топливо имеет свои преимущества, оно не лишено и недостатков. Одним из них является ограниченный срок хранения (3 мес.). Кроме того, оно может вызывать коррозию резиновых деталей двигателя. За это отвечают растворяющие свойства биодизеля. Есть и другие недостатки биодизеля, например:

Виды биодизельного топлива

Классификация биодизеля по сырью была разработана для решения проблем неэффективности при низких температурах, образования осадка при отрицательных температурах и повреждения лакокрасочного покрытия автомобилей. Использование традиционных растительных масел из сельскохозяйственных культур уже не является единственным вариантом, ученые активно изучают возможности использования специально выведенных водорослей, а также разрабатывают новые технологии производства с использованием ГМ-микроорганизмов.

В последнее время производители биодизельного топлива уделяют большое внимание касторовому маслу — растению семейства Малочайных. Извлечение касторового масла методом холодного прессования позволяет получить биодизель с одним из самых высоких цетановых чисел.

Области применения биодизельного топлива

Биодизель может использоваться в двух вариантах: как самостоятельное топливо или в сочетании с традиционным дизельным топливом. В холодное время года рекомендуется смешивать 20% биодизеля и 80% дизельного топлива. Такая смесь образует дизельное топливо, известное как B20 (цифра указывает на количество биодизеля).

Возможность замены дизельного топлива на биодизель

Использование биодизельного топлива вместо дизельного на постоянной основе вполне реально. Однако необходимо учитывать тот факт, что биодизель со стопроцентной концентрацией ведет себя как летнее дизельное топливо, которое замерзает при температуре −5 °C. Поэтому зимой биодизель обычно смешивается с дизельным топливом. В летний период можно работать на неочищенном биодизеле. Кроме того, допускается смешивание биодизеля с минеральным дизельным топливом в любых пропорциях.

Биодизель в России

В России нет действующей государственной программы по производству биодизеля. Министерство сельского хозяйства предложило законопроект, стимулирующий производство биодизельного топлива. Согласно предлагаемому проекту, ежегодно будет производиться до 5,5 млн. т рапсового масла, из которых 2,5 млн. т будут направлены на производство биодизеля.

Набирает обороты — появляются региональные программы по производству биодизеля

К числу региональных инициатив, постепенно набирающих обороты, относятся инициатива Ассоциации производителей рапсового масла в Липецкой области и Алтайская краевая целевая программа «Рапс — биодизель». Среди других регионов, рассматривающих возможность строительства заводов по производству биодизеля,— Волгоградская, Орловская, Ростовская, Новгородская, Омская области, а также Краснодарский край и Татарстан.

Производство биодизеля в России становится все более привлекательным и выгодным предприятием для малого бизнеса. Цикл производства безотходный, а сырье можно получать с уже используемых земель.

Однако акциз в размере 59 рублей за литр биоэтанола по-прежнему является сдерживающим фактором и делает инвестиции в производство биодизеля нерентабельными, несмотря на растущий спрос на топливо.