Биодизель

Биодизель – это отличный вид альтернативного топлива, который подходит для дизельных силовых агрегатов. С химической точки зрения он является сложным метиловым эфиром, который имеет качество дизельного топлива. Производят его из масла растительного или животного происхождения. Химическая формула – С13Н24.
В самом начале 2003 года на территории Великобритании начали продавать абсолютно новый вид топлива, в составе которого были те же компоненты, что и в майонезе. Продавалось экологически чистое топливо в сетевых супермаркетах Sainsbury's. Такое топливо отличалось экономичностью и бюджетностью изготовления. Его можно было использовать для заправки любых автомобилей, не зависимо от модификации и размера. Ученые подсчитали, что применение биодизеля уменьшает объем выбросов углекислого газа в окружающую среду на 5 %.
Конечно, нельзя сказать, что биодизель является абсолютно экологически чистым, однако в сравнении с обычным дизелем оно намного чище. К примеру, продукты сгорания биотоплива содержат на 8–10 % меньше окиси углерода, на 50 % меньше сажи. Содержание серы составляет 0,005 %, тогда как обычный дизель содержит 0,2 % этого вещества.

Получение биодизеля

Производство биодизеля состоит в реализации реакции этерификации, то есть взаимодействия жирных кислот с метиловым спиртом при условии наличия катализатора (щелочного или кислотного).
Объем растительного масла и метанола должен находиться в пределах 9:1.
Время протекания реакции зависит от перемешивания и может составлять от 3 до 6 минут. Для получения высокого выхода биодизеля, нужно провести реакцию два раза. После этого смесь декантируют:

• глицерин – на дне
• верхняя фракция – эфир – попадает на вторую стадию реакции.

Далее опять стандартное перемешивание с метанолом и катализатором на протяжении нескольких минут заканчивает процесс этерификации, а также второй статический декантер разделяет фракции глицерина и эфира.
Интересно, что реакция протекает при любой температуре. Считается, что наиболее приемлемы температуры от 20 до 90 градусов. С повышением температуры на 10 С скорость реакции удваивается. Однако, некоторые специалисты рекомендуют температуру не более 55 С в целях безопасности процесса, поскольку метанол закипает при 65 С.
При использовании одной тонны растительного масла и 111 кг спирта, а также 12 кг катализатора, можно получить около 970 кг (или 1100 л) биодизеля и 153 кг первичного глицерина.

Сырье

Биодизель, технология получения которого предполагает использование практически любого растительного масла, а также твердых масел животного происхождения и отходов масложирового производства, становится все более популярным.
Из растительных масел для создания биодизеля аще всего применяют подсолнечное, рапсовое, льняное и другие. Трава для биодизеля оказывает влияние на качественные параметры конечного продукта. К примеру, биодизель из пальмового масла отличается самой высокой калорийностью, однако быстро замерзает при относительно высоких температурах. В то же время, биодизель из рапсового масла немного уступает пальмовому по калорийности, однако более стойко переносит холод.
Наиболее оптимальным по всем характеристикам является все же рапс. Объем выхода дизельного топлива из 1 т рапсового масла составляет 960 килограмм.
Рапс бывает двух сортов – озимый и яровой. У этих видов незначительно отличаются показатели урожайности и масличности. Рапс – это прекрасная культура для севооборота с пшеницей. Он отлично структурирует почву, а также повышает урожайность зерновых примерно на 10–15 ц с гектара.

Где пользуются биодизелем?

Биодизель можно применять в качестве смеси с дизельным топливом в современных силовых агрегатах. Очень востребована сегодня смесь биодизеля с объемом 20% в дизельном топливе (В20). Но применяются и смеси, имеющие более низкий объем биодизеля — 1, 2, 5%. Чистое биодизельное топливо (В100) крайне популярно во многих государствах, в особенности на территории Германии. Тем не менее, в условиях низкой температуры оно, как и смесевые топлива, нуждается в добавлении специальных антифризных компонентов. В противном случае топливо будет расслаиваться с формированием прослоек льда. Из недостатков также можно отметить высокий уровень гигроскопичности горючего, то есть его свойство впитывать влагу из атмосферы, что может стать причиной возникновения коррозии элементов топливной системы. Биодизель проявляет агрессивные свойства в отношении деталей из резины, вследствие этого определенные моторы нуждаются в видоизменении.
В общем же, биодизельное топливо является безопасным в использовании, и подвергается биологическому расщеплению. Его использование гарантирует снижение выбросов оксида углерода, углеводородов и прочих токсичных соединений в атмосферу, улучшает смазочные свойства дизельного топлива и повышает цетановое число к минеральному горючему.
Качество биодизеля должно полностью совпадать с требованиями, которые определяются соответствующими стандартами и нормами. К примеру, на территории ЕС качество такого вида топлива определяет принятая в ноябре 2003 года во всех государствах ЕС норма EN 14214, в Германии — DIN EN 14214. Перечисленные документы – это база для производителей автомобилей на разрешение выпускать двигатели, потребляющие биодизель. В Германии этот документ в качестве технической базы входит в постановление правительства «О требованиях к топливу и его маркировке». Контроль качества осуществляется, начиная от изготовления до продажи, перевозки и использования. К примеру, на территории Германии биодизель продается исключительно такого качества, которое соответствует этим нормам. За соблюдением требований качества следят соответствующие организации федеральных земель. Помимо государственного контроля, в Германии сформирована Рабочая группа по менеджменту качества биодизеля. Члены этой группы проводят пятиступенчатый контроль системы качества биодизеля. Интересно, что происходит это добровольно. Из существующих 1900 автозаправочных станций под эту категорию подпадают свыше 1300.

Биодизель в России

На сегодняшний день в России отсутствует единая государственная программа развития биодизельного топлива. Специалисты Минсельхоза России разработали законопроект, согласно которому в России планируется сформировать все необходимые условия для развития сектора биоиндустрии.
В ведомстве уверенны, что потенциал России позволяет каждый год изготавливать примерно 5,5 миллионов тонн рапсового масла:

• 0,5 миллиона тонн могут быть использованы для продовольственных нужд
• примерно 2 миллиона тонн можно экспортировать в форме метилэфира
• 2,5 миллиона тонн будут подвергнуты переработке с целью получения биотоплива.

Специалисты министерства считают, что уже в 2020 году в России биотопливо увеличит свою долю на рынке с нуля до 8 % и будет составлять 6–6,5 млн тонн.
Однако, такому благоприятному прогнозу может помешать не решённый вопрос с акцизами, которыми в России сегодня облагается биоэтанол. Литр спирта в нашем государстве облагается акцизом в сумме 59 рублей, а этот факт лишает всякого смысла вкладывать активы в производство такого вида топлива.
Чтобы стимулировать развитие производства биотоплива правительство различных государств внедряет специальные программы поддержки данного направления и дальнейшего развития отрасли на кратко- или долгосрочной перспективы. Поставленные задачи и ожидаемые результаты от использования биологических типов топлива отличаются в разных странах, однако, в целом их объединяет тройная мотивация:

• исчерпаемость нефти и растущая зависимость государства от ее импорта, а также повышение стоимости нефтепродуктов
• рост выбросов углерода и прочих вредных соединений как главных факторов изменения климата и равновесия в экосистеме
• развитие новых рынков сельского хозяйства.

Крайне важно определение приоритетов развития биотопливной отрасли и задач государственной политики в этом направлении. Именно эти действия оказывают влияние на разработку и принятие соответствующих законодательных решений, что в свою очередь способствует увеличению объемов производства отдельных видов биотоплива.

Преимущества и недостатки

Из плюсов использования такого типа топлива можно выделить:

• сгорание с минимальным количеством токсических отходов
• уменьшение выделения углекислого газа
• уменьшение на 50% копоти
• высокие смазочные показатели в сравнении с минеральным дизельным топливом
• отсутствует неприятный запах
• разлитое на почву топливо на 90 % разлагается микроорганизмами за 3 недели
• изготовление биодизеля может быть организовано на базе даже небольшого фермерского хозяйства.

Несмотря на перечисленные плюсы, у биодизеля есть и недостатки. Этот вид топлива является более агрессивным к деталям мотора, в особенности резиновым. В условиях низкой температуры может наблюдаться отложение кристаллов воска, вследствие чего может происходить закупорка деталей. Также биодизель способен приводить к разложению лакокрасочного покрытия кузова автомобиля. Следовательно, при попадании на кузов автомобиля такого горючего, машину нужно хорошо вымыть, немедленно очистив ее от следов биодизеля.