БИОДИЗЕЛ: ИСТОРИЈА, СВОЈСТВА, ВРСТЕ, ПРЕДНОСТИ, НЕДОСТАЦИ - ХЕМИЈА - 2025

Биодизел гориво је природног порекла који се добија реакционог биљна уља или животињске масти са ниским молекулске масе алкохола. Ова реакција се назива трансестерификација; то јест, нови естри масних киселина (који се такође називају моно алкил естери) настају из оригиналних триглицерида.

У другим контекстима, уместо да се користи реч '' трансетерификација '', каже се да биомаса подвргава алкохолизирању, јер се третира алкохолом; међу њима и претежно метанол и етанол. Употреба метанола у производњи овог биогорива толико је честа да је готово синоним за то.

Пумпа за биодизел Б5. Извор: Пкхере.

Биодизел је зелена алтернатива за употребу дизела, дизела или петродизела (посебно истичући да се његов састав састоји од нафтних угљоводоника). Међутим, њихова се својства и квалитет у погледу перформанси код дизел мотора не разликују превише, тако да се обе врсте горива мешају у различитим пропорцијама.

Неке од ових мешавина могу бити богате за биодизел (на пример Б100) или богатије за петродизел (са само 5-20% биодизела). На овај начин се потрошња дизела шири чим се на тржиште уведе биодизел; не без претходног превазилажења низа етичких, продуктивних и економских проблема.

Из једноставне тачке гледишта, ако се нафта може добити као течност која може да сагорева и ствара енергију за кретање машина, зашто не и уље природног порекла? Међутим, то само по себи није довољно: морате се применити хемијског третмана ако желите да се такмичите или идете у корак са фосилним горивима.

Када се овај третман врши водоником, говори се о рафинираности биљног уља или животињских масти; степен оксидације је низак или су његови молекули фрагментирани. Док се у биодизелу уместо водоника користе алкохоли (метанол, етанол, пропанол, итд.).

Историја

Реакција транссетерификације

Одговор на први проблем са којим би се суочила биогорива откривен је у прошлости. Давне 1853. године, два научника, Е. Дуффи и Ј. Патрицк, постигли су прву трансетерификацију биљног уља, чак и много пре него што је Рудолф Диесел покренуо свој први радни мотор.

У овом процесу трансетерификације триглицериди уља и / или масти реагују са алкохолима, углавном метанолом и етанолом, да би се добили метилни и етилни естри масних киселина, као и глицерол као секундарни производ. За убрзавање реакције користи се основни катализатор, попут КОХ.

Најважнија тачка трансатерификације масти је да ће осамдесет година касније белгијски научник, назван Г. Цхаванне, преусмерити ову реакцију да смањи високу и контрапродуктивну вискозност биљних уља.

Рудолф Диесел и његов мотор

Дизел мотор се појавио 1890. године, већ крајем 19. века, као одговор на ограничења парних мотора. Окупио је све што сте желели од мотора: снагу и издржљивост. Такође је радила са било којом врстом горива; а на чување самог Рудолфа и француске владе, могао је да ради са биљним уљима.

Будући да су триглицериди извор енергије, логично је било мислити да када се спаљују, они ће ослобађати топлоту и енергију способну да стварају механички рад. Дизел је подржао директну употребу ових уља, пошто је поздравио чињеницу да пољопривредници могу прерадити сопствена горива на местима удаљеним од нафтних поља.

Први функционални модел дизелаша био је успешан на представљању 10. августа 1893. у Аугуста, Немачка. Њезин мотор налегао је на кикирикијево уље, пошто је Рудолф Диесел чврсто веровао да биљна уља могу бити супарник фосилним горивима; али баш онако како су обрађени на сиров начин, без накнадних третмана.

Исти тај мотор који је радио на кикирикију представљен је на светском сајму у Паризу 1900. Међутим, он није привукао толико пажње јер је до тада уље било много приступачнији и јефтинији извор горива.

Петродизел

Након Диеселове смрти 1913., рафинеријом нафте добивено је дизелско уље (дизел или петродизел). Тако је модел дизел мотора дизајниран за уље кикирикија морао бити прилагођен и преуређен за рад са овим новим горивом, које је било мање вискозно од било којег другог биљног или биомасног уља.

Ово је начин на који је петродизел превладавао неколико деценија као најјефтинија алтернатива. Једноставно није било практично сијати велике хектаре повртних маса да би се сакупила њихова уља, која су на крају, тако вискозна, на крају створила проблеме моторима и нису изједначила исте приносе добијене бензином.

Проблем са овим фосилним горивом је тај што је повећао загађење атмосфере, а зависио је и од економије и политике нафтних активности. С обзиром на немогућност прибегавања њему, у неким контекстима биљна уља су коришћена за мобилизацију тешких возила и машина.

Биогориво у Другом светском рату

Када је у Другом светском рату нафта почела да буде оскудна као резултат сукоба, неколико земаља је нашло неопходно да се поново окрену биљним уљима; али морали су да се суоче са оштећењима стотина хиљада мотора због разлике у вискозитету који њихов дизајн није могао да поднесе (а још мање ако имају емулгирану воду).

После рата, нације су поново заборавиле на биљна уља и наставиле са праксом спаљивања само бензина и петродизела.

Рођење биодизела

Проблем вискозности је у мањој мери решио белгијски научник Г. Цхаванне 1937. године, коме је одобрен патент за његов поступак добијања етил естера масних киселина из палминог уља третираног етанолом.

Стога се може рећи да је биодизел формално рођен 1937. године; али његова садња и масовна производња морали су да сачекају до 1985. на аустријском пољопривредном универзитету.

Подвргавањем ових биљних уља трансетерификацији, коначно је решен проблем вискозности, усклађујући перформансе петродизела, па чак и представљајући зелену алтернативу изнад њега.

Својства

Својства биодизела глобално зависе од сировине са којом је произведен. Може имати боје од златне до тамно смеђе, физички изглед који зависи од процеса производње.

Уопштено говорећи, то је гориво са добром мазивом, што смањује буку мотора, продужује животни век и захтева мање улагања за одржавање.

Има тачку паљења већу од 120 ° Ц, што значи да све док спољна температура не пређе ову, нема опасности од пожара; То није случај са дизелом, који може сагорјети чак и на 52 ° Ц (што је врло лако постићи за упаљену цигарету).

Због недостатка ароматичних угљоводоника као што су бензен и толуен, не представља канцерогени ризик у случају изливања или дужег излагања.

Исто тако, он нема сумпора у свом саставу, тако да не ствара загађујуће гасове СО ₂ или СО ₃ . Када се помеша са дизелом, даје му већи облик подмазивања него природна сумпорна једињења. У ствари, сумпор је непожељан елемент, а када се десулфурише дизел губи се подмазивање које се мора обновити биодизлом или другим додацима.

Добијање и производња

Биодизел се добија из биљних уља које се баве трансаттерификацијом или животињским мастима. Али, шта од свих њих треба да чини сировину? У идеалном случају онај који ствара веће количине уља или масти са мањег подручја узгоја; да у погоднијим условима то буде број хектара који заузима ваше пољопривредно земљиште.

Добар биодизел мора да потиче од усева (житарица, семена, плодова итд.) Који ствара велике количине нафте са малих поља; у супротном, њихови усјеви би били потребни за покривање читавих земаља и не би били економски одрживи.

Једном када се биомаса сакупи, уље се мора тада екстраховати бесконачним процесима; међу њима је, на пример, употреба наткритичних течности за ношење и растварање нафте. Једном када се уље добије, подвргава се трансетерификацији да би се смањила његова вискозност.

Трансетерификација се постиже мешањем уља са метанолом и базом у шаржним реакторима, било под ултразвуком, наткритичним течностима, механичким мешањем итд. Када се користи метанол, добијају се метилни естери масних киселина (ФАМЕ, за кратицу на енглеском: Фатти Ацид Метхил Естер).

Ако се, с друге стране, користи етанол, добиће се етилни естери масних киселина (ФАЕЕ). Сви ти естри и њихови атоми кисеоника карактеришу биодизел.

Метанол и глицерол

Метанол је алкохол који се претежно користи као сировина у производњи биодизела; а глицерол је, са друге стране, нуспроизвод који се може користити за подршку другим индустријским процесима и самим тим учинити производњу биодизела профитабилнијом.

Глицерол потиче из оригиналних молекула триглицерида који је замењен метанолом да би се створила три ДМАРД-а.

Врсте биодизела

Различита уља или масти имају своје профиле масних киселина; према томе, сваки биодизел има различите моно-алкилне естере као резултат трансферације. Упркос томе, пошто се ови естри тешко разликују у дужини њихових угљених ланаца, добијена горива не показују велике осцилације између њихових својстава.

Дакле, не постоји класификација за биодизел, већ различита ефикасност и профитабилност у зависности од извора уља или масти који је изабран за његову производњу. Међутим, постоје смеше биодизела и петродизела, јер се обе врсте горива могу мешати и међусобно се мешати, пружајући корисне особине мотора.

Каже се да је чисти биодизел Б100; која је једнака 0% петродизела у свом саставу. Онда су ту и друге мешавине:

- Б20 (са 80% петродизела).

- Б5 (са 95% петродизела).

- Б2 (са 98% петродизела).

Аутомобили изграђени прије 1996. године нису могли користити Б100 у својим моторима, а да нису морали замијенити одређене компоненте које су се погоршале због дјеловања отапала. Међутим, и данас постоје модели аутомобила који у фабричким гаранцијама не дозвољавају велике концентрације биодизела, па препоручују употребу мешавина нижих од Б20.

Предност

Испод је приказ низа предности које биодизел има у односу на петродизел и које га чине зеленом и атрактивном алтернативом:

- Добија се из биомасе, сировине која се може обновити и која се често губи као отпад.

- Биоразградив је и нетоксичан. Стога неће загађивати тла или мора ако се случајно излије.

- Висока тачка паљења чини га сигурнијим за складиштење и транспорт.

- Не производи гасове који изазивају ефекат стаклене баште, јер ослобођени ЦО ₂ представља исту количину количине коју биљке апсорбују. Захваљујући томе, такође је у складу са Кјото протоколом.

- Охрабрује руралне активности за садњу култура из којих се екстракује биљно уље.

- Може се чак и произвести из прженог уља. Ова тачка му је у великој мери јер рециклирано уље, кућни или из ресторана, уместо да се одлаже и загађује подземне воде, може да се користи за производњу више зеленог горива.

- представља начин дугорочне независности од нафте и њених деривата.

- При сагоревању оставља мање остатака.

- Бактеријске алге су, поред соје и сунцокретових семенки, обећавајући извор нејестивог (и многима непожељног) биодизела.

Недостаци

Није све савршено са овим горивом. Биодизел такође има ограничења која мора да се превазиђе ако жели да замени нафтни дизел. Нека од ових ограничења или непријатности његове употребе су:

- Има вишу температуру скрућивања, што значи да при ниским температурама постаје гел.

- Његова моћ растварача може уништити природну гуму и полиуретанску пену присутну у аутомобилима састављеним пре 1990. године.

- Скупи је од петродизела.

- Повећава цене усева и хране јер садрже додатну вредност када се користе као биодизел сировине.

- Зависно од биомасе, требаће јој много хектара обраде, што би значило узимање екосистема страних у ту сврху, а тиме би утицало и на дивљу фауну.

- Иако не ствара сумпорне гасове током сагоревања, он ослобађа веће концентрације азотних оксида, НО _к .

- Користиле би се велике количине хране која би се уместо да засити глад, користила за производњу биодизела.

Референце

1. Википедиа. (2019). Биодизел. Опоравак од: ен.википедиа.орг
2. Пенелопе. (28. децембра 2011). Биодизел: предности и недостаци. Твенерги. Опоравак од: твенерги.цом
3. Реноветец. (2013). Биодизел. Опоравак од: Плантасдебиомаса.нет
4. Ван Герпен Јон. (03. априла 2019). Историја биодизела. Фарм Енерги. Опоравак од: фарм-енерги.ектенсион.орг
5. Сцотт Хесс. (2019). Како делује биодизел. Како ствари раде. Опоравак од: ауто.ховстуффворкс.цом
6. Пацифички биодизел. (2019). Биодизел. Опоравак од: биодиесел.цом