Биодизельное топливо

Биодизельное топливо

Биодизельное топливо

Биодизель — биотопливо на основе растительных или животных жиров (масел), а также продуктов их этерификации.

 
   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. Это хорошо с точки зрения экологии. 
 
Высокая температура воспламенения. Точка воспламенения для биодизеля превышает 100 °С, что позволяет назвать биотопливо относительно безопасным веществом. 
 
  Производство биодизеля 
 
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. 
 
При производстве биодизеля в результате реакции этерификации получается смесь, которой дают отстояться. Легкие верхние фракции продукта и являются рапсовым метил-эфиром, или биодизельным топливом. Нижние фракции являются так называемой глицериновой фазой, которую часто неправильно называют глицерином. На самом деле до чистого глицерина её ещё нужно «довести», без чего её хранение и утилизация представляют серьёзную проблему из-за повышенной щелочности и содержания метанола. Те же проблемы возникают при использовании для этерификации этанола. Впрочем, биодизель на этаноле производить менее выгодно из-за большей плотности. 
 
Многие публикации энтузиастов альтернативных видов топлива посвящены производству биодизеля кустарным способом – буквально в гараже. Но такие технологии, кроме проблемы вышеупомянутой глицериновой фазы, не могут также гарантировать надлежащего качества топлива, а, следовательно, и сохранности двигателя. Это объясняется недостаточным очищением такого топлива от различных примесей, которые просто забивают мотор. Кроме того, в случае кустарного производства проблематично закупать метанол, который производят немногие крупные химзаводы. Метанол производится из природного газа, поэтому цена одного из ингредиентов для производства биотоплива оказывается жестко привязанной к ценам на газ, хотя сырьем для метанола может служить также шахтный газ, биогаз и даже водород.

 
Достоинства

 
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 вызвано его химическим составом и содержанием в нём кислорода. Например, грузовик из Германии попал в Книгу рекордов Гиннеса, проехав более 1,25 миллиона километров на биодизельном топливе 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, имеющий широкое применение в промышленности. Очищенный глицерин используют для производства технических моющих средств (например, мыла). После глубокой очистки получают фармакологический глицерин, тонна которого на рынке стоит порядка 1 тыс. евро. При добавлении фосфорной кислоты к глицерину можно получить фосфорные удобрения.

 
Недостатки

 
В холодное время года необходимо подогревать топливо, идущее из топливного бака в топливный насос, или применять смеси 20 % биодизеля и 80 % солярки марки В20. 
Долго не хранится (около 3 месяцев) 
Производство топлива из растений расходует верхний плодородный слой почвы.

 
Действующие биодизельные программы в мире 
 
В разных странах действуют различные стандарты применения биодизеля:Страна    Требование 
Миннесота, США    5 % содержание биодизеля в дизельном топливе с мая 2009 года[4] 
Миссури, США    5 % содержание биодизеля в дизельном топливе с июля 2010 г. 
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    2 % с 1 января 2008, 4 % с 1 июля 2009 года[5], 5% с 2010 года[6]; 
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    20% биотоплив к 2017 году (этанол + биодизель)[7] 
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 года; 
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 года 2% с 2010 года[8]; 
Португалия    10% в автомобильном топливе с 2010 года. 
Колумбия    5% в автомобильном топливе. 10% с 2010 года, 20% с 2012 года. 
Аргентина    5% в автомобильном топливе к 2010 году. 
Чили    разрешено 5% содержание в автомобильном топливе. 
 
 
Биодизель в России 
 
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, Омской области. 
 
ОАО «РЖД» в 2006—2007 годах провела испытания биодизеля из рапсового масла на тепловозах депо Воронеж-Курский Юго-Восточной железной дороги. Представители РЖД заявили о готовности использовать биодизель в промышленных масштабах на своих тепловозах . 
  
Выращивание водорослей в биореакторе 
 
Наиболее перспективным источником сырья для производства биодизеля являются водоросли. По оценкам Департамента Энергетики США с одного акра (4047м² ~ 0,4га) земли можно получить 255 литров соевого масла, или 2400 литров пальмового масла. С такой же площади водной поверхности можно производить до 3570 барреля бионефти (1 баррель = 159 литров). По оценкам компании Green Star Products с 1 акра земли можно получить 48 галлонов соевого масла, 140 галлонов масла канолы и 10000 галлонов из водорослей. 
 
Департамент Энергетики США с 1978 года по 1996 год исследовал водоросли с высоким содержанием масла по программе «Aquatic Species Program»[10]. Исследователи пришли к выводу, что Калифорния, Гавайи и Нью-Мексико пригодны для промышленного производства водорослей в открытых прудах. В течение 6 лет водоросли выращивались в прудах площадью 1000 м². Пруд в Нью-Мексико показал высокую эффективность в захвате СО2. Урожайность составила более 50 граммов водорослей с 1 м² в день. 200 тысяч 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 ещё 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. 
[править] 
Другие био-топлива на основе биодизеля 
O2Diesel — смесь 7,7 % этанола, 1 % цетановая присадка, дизельное топливо. 
 
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 добавление в обычное дизельное топливо 20% воды и 1% эмульгатора с обработкой смеси в диспергаторе. Смесь можно использовать в обычных дизелях без их переделки. Цвет смеси - мутно белый. Срок хранения после приготовления - около 3-х месяцев. Технология применяется в Германии. Возможность добавления воды и эмульгатора в биодизель не изучена.