Биодизель – инновационный вид топлива, который пользуется спросом в мире больше 10 лет. Ученые искали способ уменьшения вредных выбросов в атмосферу Земли – именно это и было причиной разработок в этой сфере. И они достигли своего: самое главное преимущество этого вида горючего материала в том, что он экологически чист, его использование не приносит вреда природе.
Это топливо используется в дизельных двигателях, оно имеет важные особенности:
- производить это горючее недорого;
- подходит для универсального применения: его используют отдельно или в смеси с традиционным топливом (дизелем).
Этот материал производится и применяется в развитых и многих развивающихся странах мира (от США до Китая и Японии). В данный момент порядка 50 государств в своем законодательстве юридически закрепили необходимость изготовления биодизельного топлива.
В отличие от нефтепродуктов, горячее этого вида вырабатывается из возобновляемых источников и подходит для всех видов двигателей, работающих на дизеле.
Сейчас в странах бывшего Советского Союза этот горючий материал не пользуется широким спросом; поскольку отсутствуют программы по развитию этой сферы производства, в нее не вкладываются ни государственные, ни частные инвестиции.
Преимущества и недостатки биодизельного топлива
Данный продукт имеет свои особенности, отличающие его как в положительном, так и в отрицательном смыслах.
Говоря о плюсах, то можно выделить следующие:
- производить его просто, быстро и недорого, что влияет на конечную стоимость;
- оно практически нетоксично, под открытым воздухом достаточно быстро разлагается (нет опасности загрязнения, если его разлить);
- отлично выполняет роль смазки для элементов двигателя;
- отсутствует едкий неприятный запах.
Использование биодизеля позволяет уменьшить содержание углекислого газа в выхлопах двигателя на 5% в сравнении с обычным дизелем. Конечно, этот продукт нельзя назвать полностью экологичным, однако указанный выше показатель является значительным.
У двигателей, заправленных биодизелем, изменяется сам состав выхлопа: уровень сажи и серы снижается до 50%, окиси углерода – до 10%.
Единственное различие – в этом топливе повышен процент окиси азота (около 10%), если сравнить с традиционными нефтепродуктами.
Минусы также имеются:
- повышенный уровень расхода биодизеля по причине уменьшения мощности двигателя;
- разрушающее воздействие на лакокрасочное покрытие транспортного средства;
- деструктивное влияние на детали из резины в самом двигателе;
- склонность к застыванию (парафинизации) при низких температурах.
Достаточно эффективно предупреждает подобные эффекты моторное масло высокого качества (при своевременной замене).
От использования горючего биологического типа зимой лучше отказаться, поскольку при отрицательной температуре воск в нем может кристаллизоваться. Хотя, и традиционный дизель в холодное время года требует перехода на зимний вариант горючего.
Относительно резиновых элементов двигателя, считается, что из-за своей «биологичности» это горючее отрицательно воздействует на резину, но этот эффект не так серьезен, как может показаться.
А вот при попадании биодизельного топлива на кузов, покрытый краской, её следует незамедлительно удалить. Он разрушает лак и краску в местах попадания, и хорошая мойка с устранением следов топлива является единственным вариантом решения проблемы.
Также биотопливо, сравнивая его с традиционной соляркой, уменьшает мощность дизельного двигателя на 7-8% и увеличивает потребление на 800 гр. на 100 км.
Из чего производится биодизельное топливо?
Его получают из:
- растительного масла;
- животного жира.
Используются различные масла (подсолнечное, пальмовое, соевое и др.), но самым распространенным является рапсовое по причине его низкой стоимости и доступности.
Кроме того, разные масла при изготовлении дают конечному продукту разные качества.
Например, биотопливо из масла рапса дает двигателю меньшую производительность, зато продукт имеет высокий показатель фильтруемости и самую большую температуру парафинизации.
А горючее из масла пальмы дает наибольшую производительность дизельному двигателю, однако может использоваться только в странах с постоянным теплым климатом (по причине низкого уровня фильтруемости).
Изготовление биодизельного топлива
При производстве биодизеля необходимо понизить уровень вязкости масла; оно является триглицеридом: смесью эфиров, связанных с глицерином.
Базисным веществом в биологическом топливе является метиловый эфир, именно его получают с помощью химической реакции. Другим важным элементом является трехатомный спирт.
Очищенное масло смешивается с щелочью, метиловым спиртом и нагревается до 50°С. После смесь оставляют отстаиваться до ее расслоения на два слоя, так называемую легкую и тяжелую фракции.
- Легкая фракция – тот самый метиловый эфир (биотопливо).
- Тяжелая фракция – глицерин, который и придает маслу плотный и вязкий вид. Его следует устранить и заменить спиртом (процесс трансэтерификации).
Для производства можно использовать даже отработанное масло, но предварительно его следует качественно отфильтровать: удалить воду и ненужные примеси.
Устранению молекул воды уделяют особое внимание, потому что она нейтрализует реакцию: если в производстве использовать масло с водой, то в результате получится не биодизель, а просто соли жирных кислот. Это происходит из-за того, что вода инициирует гидролиз триглицеридов.
Итак, производство горючего биологического типа происходит следующим образом:
- очищенное масло нагревают;
- в него добавляют специальный катализатор и спирт.
Нагрев ускоряет течение реакции. От вида спирта зависит, какой эфир будет получен: добавление метанола производит метиловый эфир, этанола – этиловый эфир.
Катализатором (с целью ускорения реакции) выступает кислота. Получившуюся смесь перемешивают и оставляют отстаиваться. При расслоении образуются две фракции; они разделены мыльным слоем. В верхней фракции находится искомый биодизельный эфир, в нижней – глицерин в качестве осадка.
Биотопливо получится медового, а осадок – коричневого цвета.
В зависимости от типа используемого масла глицерин обладает несколько разными свойствами:
- вещество из отработанного масла затвердевает при температуре 37°С;
- вещество из свежего масла остается жидким при температурах, ниже этого предела;
Глицерин способен идти в переработку, использоваться в дальнейшем.
Полученный биодизель необходимо аккуратно отделить от мыльного слоя и фракции осадка. Для этого он промывается специальными способами.
Например, если температуру смеси держать выше 37°С, то глицерин будет оставаться в жидком состоянии. Таким образом его можно удалить с помощью шланга.
Дальнейшая фильтрация необходима для устранения мыльного слоя, остатков катализатора и побочных примесей. Это делают с помощью промывки, после которой воду удаляют путем осушения, добавления сульфата магния и дополнительной фильтрации.
Проверка на качество полученного продукта происходит различными способами, в том числе визуально, с помощью оценки кислотно-щелочного баланса и др. Визуально горючее напоминает подсолнечное масло высокой степени очистки. Если оно мутное – значит, осталась вода, ее необходимо удалить.
Содержание примесей, частиц и взвесей в топливе не допускается, оно должно быть кристально чистым.
Если привести примерные расчеты, то с одного га земли можно собрать 1000 литров масла рапса. Для этого объема потребуется 110 кг спирта и 12 кг специального катализатора. Все это позволяет получить порядка 1100 литров биодизельного топлива. Вдобавок, в качестве вторичного продукта, идет 150 кг глицерина.
Горючее данного типа означает новую веху в использовании дизельных двигателей. Производство его достаточно просто, контроль высокого качества возможен без применения дорогостоящих способов. А использование биодизеля отвечает требованиям безопасности, если следить за работой фильтров в двигателе, своевременно менять масло и др. В общем и целом, биотопливо может оказаться на порядок дешевле традиционного горючего.
