Биодизельное топливо

Как изготовить биодизель своими руками

Альтернативная энергетика является перспективнейшим направлением, которому уделяют внимание многие развитые государства. Одним из самых популярных видов альтернативного топлива является биодизель, производство которого динамично развивается в наши дни. Если вы хотите узнать, что представляет собой этот вид топлива, как собрать биодизель своими руками, тогда данная статья должна вас заинтересовать.

Что такое биодизель?

На первый взгляд, слово это вполне понятно, однако нельзя не обойтись без уточнения. Биодизелем называется метиловый эфир, который образуется в результате определённых химических реакций. В качестве источника используются растительные масла, а также животные жиры.

Нельзя не отметить того факта, что биодизель является экологически чистым топливом, так как он полностью распадается в течение месяца.

Использование устройства

Не менее интересной темой является и применение биодизеля. Следует отметить, что существует довольно большое количество способов использования этого топлива. Наиболее распространёнными из них являются:

  • Замещение бензина. У такого метода использования этого топлива имеются существенные недостатки, которые связаны с тем, что оно обладает повышенной вязкостью, а это способно привести к появлению всевозможных отложений на кольцах, форсунках и поршнях. Кроме того, топливо не будет полностью сгорать.
  • Смесь с дизельным топливом или керосином. Это направление использования биодизеля в смеси является одним из самых перспективных. Особенно активно используют такой вид топлива в США.

Как осуществляется производство биодизеля?

В качестве сырья могут быть успешно использованы самые разные растительные культуры, позволяющие получить большое количество растительного масла. Среди наиболее популярных видов сырья следует отметить рапс и сою. Именно из этих растительных культур чаще всего производится биодизель.

Ещё одним неплохим сырьём являются животные жиры, которые чаще всего образуются как побочный продукт на всевозможных мясоперерабатывающих предприятиях.

Технология производства биодизеля как в случае с растительными культурами, так и в случае с использованием животных жиров для этих целей, довольно проста. В этой технологии можно выделить следующие этапы:

  • Очистка сырья, при этом нельзя допускать наличия даже мельчайших примесей.
  • Смесь двух компонентов: масла и метилового спирта (9 к 1), а также добавление в полученную смесь щелочного катализатора.
  • Выполняется этерификация, то есть нагрев полученной смеси до температуры 60 С. В таком состоянии смесь должна находиться в течение 2 часов.
  • Полученное вещество после процесса этерификации, разделяется на два компонента: биодизель и глицериновую фракцию.
  • Прохождение биодизелем термической обработки, задачей которой является выпаривание воды.

Используемое оборудование для производства биодизеля не отличается большой сложностью. В большинстве случаев используется некоторое количество ёмкостей, которые соединены между собой специальными трубами, а также несколько насосов, среди которых выделяется один главный, а все остальные являются дозирующими.

Если производство биодизеля выполняется на специальных предприятиях, то всем процессом руководит автоматика, а на ёмкостях установлены специальные датчики температуры.

Производство биодизеля своими руками

Биодизель в домашних условиях сделать вполне реально и даже несложно, однако у этого мероприятия есть своя экономическая подоплёка. Одной из самых главных задач в этом случае будет поиск необходимого количества сырья. Если вы являетесь фермером, который выращивает рапс, тогда у вас, скорее всего, не возникнет с этим никаких проблем. Однако если у вас нет источников дешёвого сырья, для того чтобы создавать биодизель и увеличивать его производство, процесс может быть невыгодным с экономической точки зрения.

Для изготовления биодизеля необходимо растительное масло (рапсовое, соевое, подсолнечное и т. д.), а также метанол. Что касается метанола, то здесь очень большое значение имеет его чистота, так как необходимо использовать только чистый метанол. Ещё одним необходимым компонентом является катализтор, в качестве которого вполне можно использовать обыкновенную соду.

Важно учитывать тот момент, что при производстве биодизеля в домашних условиях довольно сложно получить действительно чистое топливо, так как при получении его в заводских условиях используются фильтры, которые позволяют задерживать лишние примеси в топливе размерами в 20% от толщины человеческого волоса. Именно такая установка по производству биодизеля вряд ли может быть создана в домашних условиях. Однако получить биодизель, который можно смело использовать для отопительных установок в доме, вполне реально.

Что касается оборудования для производства биодизеля из рапса или других растительных культур, то легче всего просто его приобрести, чем делать самостоятельно. Стоимость такого оборудования находится в районе 10 тысяч рублей, что, согласитесь, не так и дорого.

Осуществить изготовление биодизеля в домашних условиях можно следующим образом:

  • Берём растительное масло и нагреваем его, при этом температура не должно быть больше 60 С, идеальной температурой является 55–58 С.
  • Растворяем соду в метаноле, после чего добавляем образовавшуюся смесь в нагретое растительное масло.
  • Поддерживаем температуру масла на текущем уровне в течение 40 минут, не забывая при этом помешивать субстанцию.
  • Даём биотопливу отстояться, через некоторое время глицерин осядет, после чего можно будет выполнить его слив.

Важной особенностью использования специального оборудования является то, что все используемые компоненты в нём смешиваются в нужной пропорции.

В том же случае, если вы не будете использовать специальное оборудование, необходимо учитывать следующие пропорции: на 0,98 кг используемого масла следует брать 0,125 кг метанола, 0,024 кг соды, которую нужно растворить в метаноле. Из этой смеси должно получиться примерно 1 кг топлива и 0,12 кг глицерина.

Таким вот образом можно изготовить биодизель в домашних условиях. Как видите, ничего особенно сложного в этом нет.

Биотопливо

Более 10 лет назад начались первые продажи биодизеля. Биодизель оказался абсолютно новым видом экологически чистого топлива, которое подходит для широкого применения в дизельных двигателях. Главными особенностями биодизеля стали дешевизна производства, экологичность и универсальность применения, так как биотопливо можно использовать отдельно или свободно смешивать его с обычным дизельным топливом в любой пропорции.

Сегодня около 50 стран мира на законодательном уровне закрепили производство топлива биологического типа. Такие возобновляемые источники энергии из сельскохозяйственного сырья используются в США, Японии, Китае, странах Европы и многих других.

Главным плюсом стала возможность производить биодизель из возобновляемого источника, чего нельзя сказать о нефти. Биодизелем можно заправлять практически все типы дизельных ДВС независимо от особенностей конструкции силового агрегата.

Плюсы и минусы биодизеля

К очевидным преимуществам биодизеля относят:

  • биотопливо обладает отличными смазочными свойствами;
  • разлитое топливо быстро разлагается микроорганизмами;
  • простоту, дешевизну и скорость производства биодизеля;
  • отсутствие резкого запаха и низкий уровень токсичности;

Биодизель имеет также определенные недостатки:

  • агрессивное воздействие на резиновые детали двигателя;
  • повышенную склонность к парафинизации в мороз;
  • вредное воздействие биогорючего на ЛКП автомобиля;
  • мощность дизеля на биотопливе падает, расход возрастает;

Действительно, биодизель агрессивно воздействует на резиновые элементы ДВС и другие детали, но степень этого воздействия несколько преувеличена. Своевременная замена и использование качественного моторного масла заметно снижает риск любых негативных последствий от использования биодизеля для мотора. При отрицательных температурах могут образоваться отложения в виде кристаллов воска, но и солярка требует перехода на зимнее или арктическое дизтопливо.

Известно, что биотопливо способно разрушать лакокрасочное покрытие кузова машины при попадании на него. Единственным способом защиты кузова становится незамедлительная и качественная мойка для удаления следов биодизеля с ЛКП автомобиля.

Что касается экологии, моторы на биодизеле выбрасывают на 4-5% меньше углекислого газа в атмосферу. Биодизельное топливо не полностью экологически чистый продукт, но сравнительно с привычным дизтопливом биодизель оказывается чище. Если сравнить обычную солярку и биодизель, тогда после сгорания биотоплива содержание окиси углерода в выхлопе до 10 % меньше, почти вдвое снижается показатель наличия сажи, а также в биодизеле намного меньше серы по сравнению с минеральным дизтопливом. В продуктах сгорания биодизеля только на 10 % больше окиси азота сравнительно с дизельным топливом, которое изготовлено из нефти.

Биотопливо незначительно изменяет характеристики мощности и расхода дизельных двигателей. Мощность дизельного мотора на биотопливе падает на 7–8 %, а расход такого горючего возрастает приблизительно на 800 грамм на одну сотню пройденных километров сравнительно с обычным дизельным горючим.

Из чего получают биотопливо

Ответить на вопрос, что такое биодизель, можно достаточно просто. Материалом для получения этого топлива выступают любые виды растительного масла или животные жиры. Подходит подсолнечное, соевое, рапсовое, арахисовое, льняное, пальмовое, кукурузное, конопляное, кунжутное и другие масла. Наибольшее распространение для изготовления биодизеля получил рапс. Рапсовое масло самое дешевое и доступное, что и привело к появлению так называемого рапсового биодизеля.

Биодизель, приготовленный из пальмового масла, позволяет обеспечить лучшую отдачу от мотора, но его показатель фильтруемости не подходит для стран, где отмечаются постоянные или сезонные низкие температуры.

Изготовление биодизеля

Биодизель представляет собой метиловый эфир, который получают методом химической реакции. Биотопливо можно использовать в качестве основного горючего для ДВС, а также свободно смешивать биодизель и солярку. В основе процесса изготовления биодизеля лежит снижение показателя вязкости, который имеет растительное масло. Вязкость снижается разными способами. Само растительное масло является смесью эфиров, которые связаны с молекулой глицерина. Такая смесь еще называется триглицерид. Еще одним компонентом в составе выступает трехатомный спирт.

Если коротко, то в очищенное от механических примесей растительное масло просто добавляется метиловый спирт и щёлочь. Смесь нагревают приблизительно до 50 °С. Далее происходит отстаивание и охлаждение, в результате чего имеет место расслаивание на две фракции. Эти фракции делятся на легкую и тяжёлую. Лёгкая фракция — метиловый эфир, который и называется биодизелем. Тяжёлой фракцией становится глицерин. Наличие глицерина обеспечивает маслу вязкость и плотность. Для получения биодизеля глицерин нужно удалить. Более того, его замещают спиртом. Данный процесс получил название трансэтерификации.

Первичным сырьем может быть любой вид растительного масла, в том числе и отработанное. Для последнего необходима качественная фильтрация, которая позволит удалить из отработки ненужные примеси и воду. Удаление воды является очень важным этапом, так как в процессе производства биодизеля из масла с водой произойдет гидролиз триглицеридов. Итоговым результатом станет не биотопливо, а соли жирных кислот.

Биодизель изготавливают по следующей схеме:

  1. масло нагревают до необходимой температуры;
  2. затем в масло добавляется катализатор;
  3. вместе с катализатором происходит добавление спирта;

Предварительный нагрев масла необходим для ускорения реакции. Добавляемый спирт может быть как метанолом, так и этанолом. Для первого случая результатом станет метиловый эфир, для второго-этиловый эфир. Дополнительным способом ускорения реакции может стать добавление кислоты. Полученная смесь тщательно перемешивается и затем некоторое время отстаивается.

Биодизель отличается тем, что имеет медовый цвет, глицерин в осадке более темного цвета. Следует добавить, что полученный из отработанного масла глицерин имеет коричневый цвет и склонен к затвердеванию при температуре около 37 градусов. Глицерин, который получен из свежего масла, способен оставаться жидким при более низких температурных показателях. Такой глицерин используется в виде побочного продукта в результате изготовления биотоплива. Из него заранее выпаривают метанол путем нагрева почти до 70 градусов и далее используют по назначению.

Промывка и фильтрация нужны для того, чтобы удалить остатки мыла, а также катализатора и других ненужных примесей. После промывки биодизель дополнительно осушают. Остатки воды удаляют путем добавления сульфата магния или других компонентов. Сам осушитель позже отфильтровывают.

Полученный биодизель оценивают визуально, методом проверки кислотно-щелочного pH баланса, а также другими способами. Визуально биотопливо должно иметь вид очищенного подсолнечного масла. В биодизеле недопустимы примеси, взвеси, частицы и любые замутнения. Мутный биодизель означает, что в нем присутствует вода. Такую воду выпаривают при помощи нагрева. Использование биодизеля требует повышенного внимания к работе топливной аппаратуры и тщательного контроля состояния топливных фильтров.

Читайте также:  Как приготовить сладкий мармелад из фруктов

Если брать в расчет рапс, то с одного гектара этого растения добывают чуть более 1000 литров рапсового масла. Одна тонна растительного масла, 110 кг спирта и 12 кг катализатора позволяют получить на выходе около 970 кг биодизеля. Данное количество риблизительно равно 1100 литрам. Дополнительно получается еще около 150 кг глицерина.

Биобензин и биодизель из древесины

Мировая экономика продолжает в значительной степени зависеть от углеводородного топлива (56% потребляемой энергии приходится на нефть и газ 1 ). В то же время ясно обозначился глобальный тренд исчерпания легкодоступных запасов углеводородов, повышения стоимости освоения новых месторождений и, что еще более опасно, удельного увеличения энергозатрат на добычу 2 .

Прогноз развития рынков органического топлива

Доля биотоплива и лесной биомассы в глобальном объеме
сжигаемых разных видов топлива

Массовым явлением стало значительное превышение реальных затрат нефтяных компаний на освоение новых месторождений над расчетными 3 . Производство биотоплива из сельскохозяйственных культур не оправдало возлагавшихся на него надежд в связи с дилеммой food vs. fuel (выращивание энергетических культур ведет к сокращению посевов продовольственных и росту цен на продукты питания). В развитых странах возникло протестное движение, направленное на запрет использования сельхозугодий для производства топлива в условиях истощения почв (ежегодно 12 млн га сельхозугодий приходят в негодность, что эквивалентно потере потенциального урожая в объеме 20 млн т зерна 4 ) и нерешенной глобальной продовольственной проблемы (в мире голодают или недоедают почти 800 млн человек 5 ).

В результате ограничений на использование сельскохозяйственного сырья объем инвестиций в индустрию биотоплива нестабилен (падение на 8% в 2014 году по сравнению с предыдущим годом при быстром росте в секторе ветро- и солнечной энергетики) и остается относительно небольшим ($5,1 6 из $270 7 млрд вложений в альтернативную энергетику в 2014 году). Производство биотоплива в мире (около 100 млн т 8 ежегодно) меньше суммарного производства бензина и дизельного топлива в одной только России и может покрыть лишь 3,5% мирового спроса на нефтепродукты. Кроме того, наиболее крупнотоннажное на сегодня биотопливо – этиловый спирт – по целому ряду характеристик уступает традиционным видам горючего при использовании в двигателях внутреннего сгорания. У этилового спирта много недостатков: меньшая, чем у привычных видов топлива, энергетическая плотность; проблемы при пуске в мороз двигателя, работающего на спирте или бензине, смешанном со спиртом; повышенный риск коррозии топливной системы автомобиля; а также гигроскопичность, что создает угрозу поломки двигателя из-за попадания воды в камеру сгорания.

В связи с описанными проблемами идет активный поиск альтернативных источников биомассы и новых видов биотоплива.

Наиболее перспективными ресурсами считаются быстро размножающиеся микроводоросли, а также древесина, конечными продуктами – жидкие смеси углеводородов либо метиловых эфиров жирных кислот (FAME), близкие по свойствам традиционному бензину и дизельному топливу.

Основными преимуществами этих видов топлива над спиртами (метиловым, этиловым, бутиловым)являются отсутствие необходимости даже минимальных модификаций двигателей внутреннего сгорания при переходе с традиционного топлива на альтернативное, а также возможность использования существующей инфраструктуры – от нефтехимических заводов до автозаправочных станций.

Смесь легких углеводородов из древесины – биобензин

Сегодня в публикациях российских СМИ биобензином, как правило, называют смесь обычного бензина с этиловым спиртом. Такое топливо, активно внедряемое в США и Европе по экологическим соображениям, вызывает ряд нареканий у автомобилистов и пока не пользуется большой популярностью. За рубежом под биобензином (biogasoline) понимают аналог бензина (смесь углеводородов), полученный из растительной биомассы. Страны, богатые лесными ресурсами, но испытывающие нехватку нефтегазовых запасов, могут в будущем снизить свою зависимость от импорта энергоносителей за счет производства биобензина из древесины. Биобензин похож по составу на обычный бензин, отличаясь при этом в лучшую сторону большей полнотой сгорания и возможностью использования в двигателях с более высокой степенью сжатия, потому более мощных по сравнению с двигателями, рассчитанными на бензин с октановым числом 95 или 98. Для производства биобензина из древесины требуется использовать технологию, в результате которой происходит преобразование целлюлозы и лигнина, из которых большей частью состоят древесные волокна, в моносахариды, дисахариды, спирты и другие вещества с последующим проведением комплекса химических реакций для превращения этих веществ в легкие углеводороды, составляющие бензин. Основными задачами совершенствования существующей технологии являются удешевление разложения целлюлозы и лигнина, а также сокращение цепочки дорогостоящих химических преобразований продуктов распада целлюлозы и лигнина в углеводороды. Перспективными для решения обеих задач представляются биохимические (ферментативные) методы, которые потребуют создания новых штаммов микроорганизмов методами генной инженерии. Некоторые исследователи полагают, что в будущем массовое применение может найти технология прямого ферментативного преобразования этилового спирта в углеводороды.

Высокотехнологичный стартап Virent Energy Systems 24 (США, штат Висконсин), созданная в 2002 году, в 2010 году совместно с Royal Dutch Shell запустила опытно-промышленное производство бензина из водорастворимых сахаров минуя стадию спиртового сбраживания. Сырьем служат кукуруза, пшеница и другие сельхозкультуры с высоким содержанием крахмала 25, 26 .

Следующими шагами в технологическом развитии этого направления должно стать снижение стоимости биобензина (до уровня конкурентоспособности с обычным бензином при цене нефти $60 за баррель), а затем – освоение производства биобензина из древесины.

Изобутен из древесины для биобензина с октановым числом 100

Изобутен (изобутилен) – изомер бутилена с общей химической формулой C4H8 – сегодня производится почти исключительно из углеводородного сырья. Мировой объем изготовления этого вещества составляет приблизительно 25 млн т в год. Половина этого объема используется для производства присадок к автомобильному топливу с целью повышения его октанового числа. Одной из таких присадок является изооктан – вещество, принятое в качестве эталона 100-балльной шкалы сопротивления топлива детонации (октановой шкалы), поэтому чистый изооктан может рассматриваться как бензин с октановым числом 100. Другие примеры применения изобутена – производство авиатоплива, бутиловой резины для покрышек, пластиков, красок, органического стекла.

Инновационная компания Global Bioenergies 27 , расположенная во Франции, последние несколько лет активно разрабатывала технологию производства изобутена из органических остатков растений с использованием специальной генетически измененной культуры микроорганизмов. Процесс аналогичен дрожжевому сбраживанию сахаров, когда в результате питания микроорганизмов сахарами образуются этиловый спирт и углекислый газ. Отличие новой технологии заключается в том, что продукт метаболизма новой микрокультуры – газ изобутен – при образовании испаряется с поверхности питательного раствора. Этиловый спирт, накапливаясь по мере брожения в бродильном чане, при достижении определенной концентрации убивает дрожжи, и процесс брожения останавливается; аналогичные проблемы характерны для микрокультур, создаваемых методами метаболического инжиниринга для производства высокомолекулярных спиртов 28 . В результате при изобутеновом брожении органики концентрация конечного продукта находится на постоянно низком уровне, так что процесс может идти непрерывно при условии своевременной подачи сырья в чан.

В мае 2015 года компания Global Bioenergies на своем экспериментальном заводе вблизи г. Реймс произвела в промышленном масштабе первую партию изобутена, полученного из органического сельскохозяйственного сырья. Из изобутена на нефтехимическом заводе в Германии был произведен изооктан, и это топливо – высококачественный заменитель обычного бензина – было протестировано компанией Audi 29 .

Ведется работа по освоению методов использования древесной биомассы для производства изобутена. Этот процесс включает в себя предварительную ферментацию с целью разложения целлюлозы и лигнина на сахара, подверженные изобутеновому сбраживанию.

Ранее для разложения целлюлозы на сахара (для этанолового сбраживания) применялись методы гидролиза, связанные с варкой древесной биомассы в серной кислоте под давлением 30 . Новая технология позволит получать высококачественное моторное топливо и ряд видов традиционной нефтехимической продукции за счет экологически чистой переработки древесной биомассы (в т. ч. древесных отходов) без использования опасных химических реагентов.

Биодизель из таллового масла и скипидара

Большие масштабы мировой целлюлозно-бумажной промышленности (до 200 млн т целлюлозы в год 31 ) дают возможность получения суммарно до 15 млн т ценных побочных продуктов – скипидара и таллового масла. Первое из этих веществ может стать распространенной присадкой к традиционному дизельному топливу, а второе – сырьем для получения биодизеля – органического топлива, аналогичного по свойствам дизельной фракции нефти. Биодизель может использоваться в обычных дизельных двигателях, в том числе на автомобильном транспорте, и не требует переделки двигателя. Он отличается несколько более высоким, чем у обычного дизельного топлива, цетановым числом (58-60 против 50-55; это обеспечивает более плавное нарастание давления при горении топлива в камерах сгорания двигателя и снижает его износ) и значительно меньшим количеством вредных выбросов в атмосферу по сравнению с нефтяным дизельным топливом.

В зарубежных странах проведены опытные испытания работы различных дизельных двигателей на топливе, представляющем собой смесь 5-30% скипидара и 70-95% обычного дизельного топлива. Применение таких смесей на 10-45% снижает удельные выбросы сажи и наиболее токсичных вредных веществ, таких как несгоревшие углеводороды и оксиды азота 32, 33 . Многочисленные примеры из практики 34 эксплуатации легковых автомобилей с дизельным двигателем также показали, что смесь растительного масла и скипидара в соотношении 80:20, изготовленная в бытовых условиях, может использоваться как заменитель традиционного дизельного топлива в большинстве автомобильных дизельных двигателей. При стоимости отработанного растительного масла около 0,25 евро за 1 кг 35 , для многих автовладельцев такой вид топлива может стать реальной альтернативой покупке топлива на заправочных станциях. В ряде развитых стран (Германии, Японии и др.) формируется рынок отработанного растительного масла (WCO) и внедряются специальные меры государственной политики, направленные на стимулирование его сбора и сдачи населением 36 .

Основным препятствием для расширения использования скипидара в топливных целях является его довольно высокая стоимость по сравнению с бензином. Развитие специализированных хвойных плантаций и улучшение технологий получения очищенного скипидара на целлюлозных комбинатах может решить эту проблему.

Талловое масло – перспективное сырье для производства биодизеля, альтернативное пальмовому маслу и разным растительным маслам, получаемым из сельскохозяйственных культур. Процесс производства биотоплива заключается в комплексном термическом и химическом воздействии на талловое масло для преобразования (этерификации) его компонентов в метиловые эфиры жирных кислот (FAME), входящие в состав биодизельного топлива. Не все компоненты таллового масла пригодны для такой реакции, поэтому только 40% массы таллового масла может быть преобразовано в биодизель. Поскольку стоимость таллового масла ниже стоимости большинства растительных масел, а процесс этерификации во многом схож для всех масел, то общая себестоимость биодизеля из таллового масла может быть существенно ниже, чем из растительного (по некоторым данным, она может не превышать $0,3 против $0,65 за 1 л 37 ).

Подготовил Илья КУЗЬМИНОВ,
ведущий эксперт Форсайт-центра Института статистических
исследований и экономики знаний (ИСИЭЗ) НИУ
ВШЭ

1 Key World Energy Statistics / IEA, 2015

2 Если в середине XX века энергии одного барреля нефти хватало в среднем для добычи 50 баррелей, то к 2010 году это соотношение снизилось до 1:10 / Геологоразведка, добыча и переработка полезных ископаемых: перспективы научно-технологического развития. Аналитический доклад к заседанию Совета при Президенте Российской Федерации по модернизации экономики и инновационному развитию России / НИУ «Высшая школа экономики», МГУ им. М. В. Ломоносова. Москва, 2015

3 Глобальные нефтегазовые корпорации: современные вызовы и модернизация бизнес-модели / А. Березной / Lambert Academic Publishing, 2014

4 Desertification Land Degradation&Drought (DLDD) – Some Global Facts&Figures / UNCCD, 2014

5 The State of Food Insecurity in the World 2015 / FAO, 2015

6 Global trends in renewable energy investment, 2015 / Frankfurt School. FS-UNEP Collaborating Centre, 2015

7 Renewables Re-energized: Green Energy Investments Worldwide Surge 17% to $270 Billion in 2014

8 Renewable Energy. Medium-Term Market Report, 2014. Executive Summary / OECD-IEA, 2014

9 При консервативно оцененном среднегодовом темпе роста 4%, что ниже среднегодового темпа роста в последние годы, находящегося в диапазоне 5-6% / Renewables 2014 Global Status Report / Renewables Energy Policy Network for the 21-st Century

10 Production of cellulosic ethanol from wood sawdust / J. N. Nwakaire, S. L. Ezeoha, B. O. Ugwuishiwu / Agric Eng Int: CIGR Journal, vol.15, № 3

11 Methanol from Biomass Fact Sheet / European Biofuels Technology Platform, 2015

12 The developing DME market: What it means for LPG / LPGas, 2015

13 При умеренно оптимистично оцененном среднегодовом темпе роста 10,5-11% в год // http://www.reuters.com

14 При консервативно оцененном среднегодовом темпе роста 7%, что ниже среднегодового темпа роста в последние годы, находящегося в диапазоне 9-11% // http://www.ren21.net

15 http://www.upm.com, http://www.cleantechfinland.com/

16 Here is why Barents oil is becoming unprofitable / Barents Observer, 2014

17 Japan extracts gas from methane hydrate in world first / BBC, 2013

18 Fact Sheet: U.S. – China Joint Announcement on Climate Change and Clean Energy Cooperation

19 James Inhofe: Seven memorable lines from US’s most famous (and most influential) climate change denier

20 Stagnating liquid biofuel developments in Russia: Present status and future perspectives / A. O. Pristupa; A. P. J. Mol; P. J. M. Oosterveer // Energy Policy 38 (2010. – ISSN 0301-4215, Pages 3320 – 3328

21 Global Wood Pellet Consumption Outlook

22 The Russian Federation Forest Sector Outlook Study to 2030 / FAO, 2012

23 Forest Plantations and Biodiversity: A Fresh Perspective / S. Stephens, M. Wanger / Journal of Forestry, 08/2007; 105(6), Pages 307-313

24 Company Overview of Virent Energy Systems, Inc.

28 Advanced biofuel production by the yeast Saccharomyces cerevisiae / Nicolaas A Buijs1, Verena Siewers, Jens Nielsen / Current Opinion in Chemical Biology / Volume 17, Issue 3. June 2013. Р. 480-488

30 Sulfite pretreatment (SPORL) for robust enzymatic saccharification of spruce and red pine / J. Y. Zhua, X. J. Panb, G. S. Wangc, R. Gleisnera / Bioresource Technology, Volume 100, Issue 8. April 2009. P. 2411-2418

32 Performance and exhaust emission of turpentine oil powered direct injection diesel engine / B. Prem Anand, C. G. Saravanan, C. Ananda Srinivasan / Renewable Energy, Volume 35, Issue 6. June 2010. P. 1179-1184

33 Performance and emission characteristics of a turpentine – diesel dual fuel engine / R. Karthikeyana, N.V. Mahalakshmib / Energy, Volume 32, Issue 7. July 2007. P. 1202-1209

35 Economic analysis of a plant for biodiesel production from waste cooking oil via enzymatic transesterification using supercritical carbon dioxide / Pedro Lisboa, Ana Rita Rodrigues, José Luis Martín, Pedro Simões, Susana Barreiros, Alexandre Paiva / The Journal of Supercritical Fluids, Volume 85, January 2014. P. 31-40

36 How to increase the recovery rate for waste cooking oil-to-biofuel conversion: A comparison of recycling modes in China and Japan / Huiming Zhanga,
U. Aytun Ozturka, Dequn Zhoub, Yueming Qiuc, Qing Wud / Ecological Indicators / Volume 51. April 2015. P. 146-150

37 Methylation of wood fatty and resin acids for production of biodiesel, Ayhan Demirbas, Fuel 90 (2011), Pages 2273-2279

ДИЗТОПЛИВО С БИОДОБАВКОЙ: СМЕРТЬ ИЛИ ЖИЗНЬ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ?

“Био” – в переводе с греческого означает “жизнь”. Но в белорусских условиях оно может означать и смерть. Смерть двигателя.

“Почему вы выбрали дизельное топливо с пятипроцентной биодобавкой? – закадровый голос в рекламном ролике, что транслируется по белорусскому ТВ, спрашивает у мужчины в дубленке, который на АЗС заправляет свой автомобиль. “Потому что дешево! И двигатель работает отлично! Друзья посоветовали!” – улыбается он с экрана. Затем закадровый голос рекламы, которую, думается, видели многие, призывает заправляться дизелем c биодобавкой на заправках “Белоруснефти”, а в это время от АЗС резво отъезжает Mazda CX-7. И ничего, что Mazda СX-7 имеет только бензиновый двигатель. Поистине есть ложь, большая ложь и реклама.

Корреспондент “Автобизнеса” обратилась к белорусским автодилерам со следующими вопросами:
1. Есть ли в модельном ряду представляемых вами в РБ марок автомобили, которые имеют допуски производителя по использованию биодизеля? Какие это модели?
2. Концерн “Белнефтехим” на своем сайте http://belneftekhim.by замечает: “По сути, биодизельное топливо – это обычное дизельное топливо с добавкой до 5% биотоплива. В странах Евросоюза, например, считается закономерным смешение 5% биологических добавок с автомобильным топливом минерального происхождения без предупреждения покупателей при продаже на АЗС. Пятипроцентная добавка признается всеми автопроизводителями безвредной для долговечности моторов”. Ваш комментарий.
3. Какие последствия могут быть, если заливать дизтопливо с пятипроцентной биодобавкой в неприспособленные для этого двигатели?

“Mazda Motor не допускает использования данного вида дизтоплива”
Дмитрий ПЕРЛИН, консультант международного автомобильного холдинга “Атлант-М”:
1. Мы уже проинформировали пресс-службу “Белоруснефти” о том, что автомобилей Mazda модели CX-7 данного поколения, которые можно было бы заправлять любым видом дизельного топлива, не существует, потому что они оснащались только бензиновыми двигателями. На сегодняшний день в Республику Беларусь поставляется единственная модель автомобиля Mazda с дизельным силовым агрегатом – это BT-50.
Что же касается дизельного топлива вообще, то Mazda Motor допускает применение дизельного топлива, соответствующего требованиям европейского стандарта (евронормали) EN 590, будь то для BT-50, что поставляются в РБ, и для других моделей, поставляемых в страны Евросоюза.
Если говорить о дизельном топливе с биокомпонентами, то Mazda Motor не допускает использования данного вида дизтоплива, если содержание биокомпонентов (причем безотносительно к их химической природе и составу) составляет 5 и более процентов, в связи с тем что это может привести к снижению характеристик двигателя и его повреждению.
2. Дизельное топливо с биокомпонентами изготавливается в странах Евросоюза (для стран Евросоюза) в соответствии со стандартом (евронормалью) EN 14214:2008 “Топливо для дизельных двигателей. Метиловые эфиры жирных кислот для дизельных двигателей”.
Наличие биокомпонентов, как видите, не одобряется всеми мировыми автопроизводителями безоговорочно.
3. Рапсовый метил-эфир, компонент дизельного топлива с биодобавкой, о которой идет речь в данном случае, является химически активным веществом по отношению к деталям топливных систем и двигателей, приводя к их коррозии и выходу из строя в конечном итоге. Именно поэтому его содержание в дизельном топливе в качестве биодобавки ограничено 5 процентами. Если же детали топливных систем и двигателя не рассчитаны на эксплуатацию с применением данного вида дизельного топлива, то и меньшее количество способно навредить, снижая технические и ресурсные показатели ДВС, что и отражено в руководствах по эксплуатации автомобилей Mazda в виде запрета.

“В современных дизелях Renault использование биотоплива категорически запрещено”
Денис СКОРОБОГАТЫЙ, специалист по маркетингу ООО “Автопромсервис”, официального дилера Renault:
– Первый раз слышу о том, что пятипроцентная добавка биотоплива признается всеми автопроизводителями безвредной для долговечности моторов. Двигатель всегда рассчитан под определенный вид топлива, ведь никто не жарит картошку на машинном масле.
Все процессы, происходящие во время работы двигателя, – результат большого пакета инженерных расчетов под определенный тип топлива. Исходя из этого закладывают параметры надежности, мощности, прочности, долговечности двигателя и его топливных систем.
В современных дизелях автомобилей Renault использование биотоплива категорически запрещено. Как показывает практика, после этого в дизелях с прямым впрыском топлива под высоким давлением (Common Rail) приходится заменять всю топливную аппаратуру, а цена восcтановления после применения биотоплива очень велика.

“Нельзя для гарантийных авто, не рекомендуем для негарантийных”
Виталий ОДОРСКИЙ, начальник бюро маркетинга ООО “РедМоторс”, дилерского центра Mitsubishi:
– Для автомобилей Mitsubishi, находящихся в гарантийном периоде, производителем запрещено использование биодизеля.
Также мы не рекомендуем использование биодизеля и для негарантийных автомобилей.

“Вызывает повышенный износ или повреждение двигателя и топливной системы”
Заместитель директора автоцентра KIA “Атлант-М Боровая” по развитию послепродажного обслуживания Сергей МИРОНОВ:
– Согласно требованиям руководства по эксплуатации автомобилей KIA возможно применение топлива, соответствующего стандарту EN 590. Этот стандарт допускает содержание 5 процентов биотоплива, соответствующего стандарту EN 14214. Однако в инструкции по эксплуатации указывается: “Применение марок биотоплива, изготовленных из рапсового метилового эфира (РМЭ), жирнокислого метилового эфира, метилового эфира, получаемого из растительных масел и т.п., или смешивание дизельного топлива с биодизельным вызовет повышенный износ или повреждение двигателя и топливной системы”. Подобные повреждения не покрываются гарантией производителя. Кроме того, биотопливо имеет очень короткий срок хранения – не более трех месяцев с момента производства.
Ввиду того что весьма затруднительно идентифицировать используемые биодобавки на соответствие стандарту EN 14214, проконтролировать срок хранения топлива, на автомобилях KIA в гарантийный срок эксплуатации запрещается использовать биотопливо, в том числе дизельное топливо с 5-процентной добавкой биотоплива.

“Завод запрещает использовать топливо с любыми примесями”
Вероника ГОМЕРОВА, отдел маркетинга ООО “Вуатюр де Франс”, дилера Citroen в РБ:
1. В модельном ряду Citroёn есть автомобили с моторами, адаптированными для использования биодизеля в странах Евросоюза, однако по поводу конкретных моделей ничего сказать не можем, так как завод не предоставляет их к заказу для нашего региона.
2. Завод Citroёn запрещает использовать топливо с любыми примесями и добавками для современных двигателей в автомобилях, поставляемых в Беларусь.
3. Любые добавки в топливо, в том числе и биотопливо, могут оказать непредсказуемые последствия на работу топливной системы автомобиля, поэтому технические эксперты Citroёn настоятельно рекомендуют использовать топливо без примесей.

“Дизтопливо с добавлением 5 процентов биокомпонента стоит отличать от 100-процентного биодизеля”
Александр БОБКО, PR-менеджер отдела маркетинга импортера Volkswagen в Беларуси:

– Завод Volkswagen допускает использование дизельного топлива, которое соответствует европейским стандартам EN 590. В случае если в такое топливо добавлено 5 процентов биокомпонента, это не противоречит условиям эксплуатации автомобилей Volkswagen. Такая информация имеется в бортовой литературе автомобилей Volkswagen.
По опыту эксплуатации и обслуживания автомобилей Volkswagen применение дизеля с биодобавками не способствует стабильной работе топливной системы автомобиля. В этой связи Volkswagen рекомендует заправлять автомобиль дизельным топливом без добавления биокомпонента.
Дизельное топливо с добавлением 5 процентов биокомпонента стоит отличать от 100-процентного биодизеля. На всех автомобилях Volkswagen запрещено применять такой биодизель. В связи с этим на лючке бензобака автомобилей Volkswagen имеется указание «Не для биодизеля». Применение биодизеля на Volkswagen приводит к выходу из строя топливной системы автомобиля.

С официального сайта концерна “Белнефтехим” http://www.belneftekhim.by
Биотопливо в Беларуси сегодня производят два предприятия – ОАО “Гродно Азот” и ОАО “Могилевхимволокно”, планируется, что выпускать биодизель будет и ОАО “Белшина”.
“Производство осуществляется в рамках госпрограммы по обеспечению производства дизельного биотоплива в РБ на 2007-2010 годы, разработанной во исполнение поручения правительства РБ с учетом принципов и опыта производства дизельного биотоплива в странах ЕС и утвержденной постановлением Совета Министров РБ от 17 декабря 2007 г. №1760.
Реализация топлива (как оптовая, так и розничная) осуществляется исключительно ПО “Белоруснефть”.
Что такое биодизельное топливо? Оно представляет собой смесь минерального (нефтяного) дизтоплива и биокомпонента (биотоплива) в соотношении 95 и 5% соответственно.
В качестве биотоплива в РБ, как и в Европе, используется метиловый эфир жирных кислот (МЭЖК) рапсового масла, который, кстати, может использоваться в качестве дизельного топлива самостоятельно с небольшой доработкой двигателя (замена резинотехнических изделий, фильтров).
При этом нормативная база, регламентирующая требования как к качеству биотоплива (МЭЖК), так и к дизельному топливу с содержанием до 5% биотоплива в РБ, полностью гармонизирована с соответствующими требованиями Евросоюза, поэтому потребитель, приобретая биодизельное топливо, может быть уверен в том, что покупает топливо европейского класса.
Соответствие биодизельного топлива требованиям СТБ 1658-2006 и европейскому стандарту EN 590:2004 подтверждается сертификатами, выданными независимыми аккредитованными лабораториями.
Возможность использования и преимущества биодизельного топлива подтверждаются испытаниями, проведенными Минским моторным заводом на дизельных двигателях собственного производства, а также более чем десятилетним опытом применения данного топлива в ЕС и США.
Почему это выгодно?
Государству:
– повышение уровня энергетической безопасности страны за счет замещения части импортируемых энергоносителей (нефти) собственными возобновляемыми источниками (рапс – рапсовое масло – биотопливо);
– повышение уровня экологической безопасности страны за счет использования более чистых видов топлива (биотопливо является экологически наиболее чистым из всех видов широко используемых в настоящее время моторных топлив);
– положительный социальный эффект за счет обеспечения дополнительной занятости населения в сельском хозяйстве и создания дополнительных рабочих мест на перерабатывающих предприятиях.
Потребителю:
– биокомпонент (МЭЖК), добавляемый в дизельное топливо, значительно улучшает смазывающую способность топлива, что увеличивает ресурс двигателя автомобиля;
– биодизельное топливо экономит расходы на топливо, так как дешевле нефтяного дизельного топлива (по состоянию на 10.12.2009 цена дизельного биотоплива на АЗС составляет 1910 руб. за 1 литр, что на 310 руб. дешевле минерального дизельного топлива (2220 руб.))”.

Звонок в Мингорисполком
– Насколько данная реклама корректна и соответствует Закону РБ “О рекламе”? – поинтересовалась корреспондент “Автобизнеса” у начальника отдела по контролю за рекламой управления торговли и услуг Мингорисполкома Ирины ЛЕТНЯК.
– То есть вы хотите сказать, что если заливать это топливо в двигатель, то он может выйти из строя?
– Да. И потом ведь Mazda CX-7, которая показана в рекламе, имеет только бензиновый двигатель…
– Хм… Будем разбираться, – ответила Ирина Васильевна. – Мы уже и с Минторгом связывались по этому вопросу. Пока конкретно ничего сказать не могу. Но, скорее всего, нарушение здесь есть. Кстати, а по какому каналу и в какое время вы видели этот ролик?
– Точно помню, он шел по НТВ в субботу, 16 января, в 9.20 и 19.00, а также в воскресенье…
– Что ж, будем разбираться.

Как видим, ни один из специалистов не порекомендовал использовать биодизель для своих автомобилей. Как бы ни убеждала нас реклама и информация на сайте “Белнефтехима” в дешевизне, качестве и прочих достоинствах этого топлива, похоже, это тот самый случай, когда скупой платит дважды. Хотя биодизель и дешевле (1910 руб. за литр, что на 310 руб. дешевле минерального дизельного топлива), затраты на возможный последующий ремонт вышедших из стоя агрегатов автомобиля могут быть весьма и весьма существенными.

Марина АЖГИРЕЙ.

Особенности производства биодизеля

Биодизель является альтернативным видом топлива для дизельных двигателей.

Биодизель является альтернативным видом топлива для дизельных двигателей.

Биодизель (дизельное биотопливо) представляет собой сложный метиловый эфир с качеством дизельного топлива, производимый из масла растительного или животного происхождения и используемый в качестве биотоплива. Химическая формула – С13Н24.

Технология производства

Механизм получения биодизеля заключается в проведении реакции этерификации – взаимодействия жирных кислот с метиловым спиртом в присутствии катализатора (щелочного или кислотного).

Соотношение растительного масла и метанола составляет приблизительно 9:1.

Рисунок. Технология производства биодизеля

Реакция начинается медленно и в зависимости от перемешивания занимает всего 3–6 минут. Чтобы получить хороший выход биодизеля ее необходимо провести дважды. Затем все это декантируется: глицерин – на дне, и верхняя фракция – эфир – передается на вторую стадию реакции. Снова простое смешивание с метанолом и катализатором в течение нескольких минут завершит процесс этерификации, и второй статический декантер разделит фракции глицерина и эфира.

Реакция идет при любой температуре, т. е. диапазон от 20 oС до 90 oС является приемлемым. Каждые 10 oС удваивают скорость реакции, некоторые источники рекомендуют температуру 55 oС для повышенной безопасности процесса, так как метанол закипает при 65 oС.

Из одной тонны растительного масла и 111 кг спирта (в присутствии 12 кг катализатора) получается приблизительно 970 кг (1100 л) биодизеля и 153 кг первичного глицерина.

Сырье

Для производства биодизеля подходят любые растительные масла, твердые масла животного происхождения, отходы масложирового производства или скотобоен.

В качестве растительных масел могут использоваться подсолнечное, рапсовое, льняное и др. В зависимости от используемого сырья качественные показатели биотоплива разнятся. Так, например пальмовый биодизель имеет наибольшую калорийность, но быстро замерзает при относительно высоких температурах. Рапсовый биодизель несколько уступает пальмовому по калорийности, но лучше переносит холод.

Таблица. Объем производства растительного масла с 1 га некоторых сельхозкультур

Оптимальным сырьем для производства биодизеля служит рапс. Процент выхода дизельного топлива из 1 т рапсового масла – 96%.

По удельному весу в мировом производстве масличных культур рапс занимает третье место после сои и хлопка, опередив подсолнечник.

Различают рапс двух сортов – озимый и яровой с несколько различными показателями урожайности и масличности. Урожайность маслосемян сортов озимого рапса может достигать 60 ц с га, а яровых сортов – 45 ц с га. Среднее содержание масла в семенях – 40–50%.

Рапс является отличной культурой для севооборота с пшеницей. Он хорошо структурирует почву, в результате повышение урожайности зерновых, посеянных после рапса, составляет до 10–15 ц с га.

Организация производства

Производство биодизеля отличается более простой в сравнении с биоэтанолом технологической цепочкой. В результате некоторые фермерские хозяйства имеют пару бочек для проведения химических реакций между растительным маслом и метиловым спиртом в качестве эксперимента. В процессе производства биодизеля на каждый его галлон требуется затратить 0.083 кВт/ч электроэнергии и 10 Ккал тепловой энергии, получаемой от сжигания природного газа.

Оценку основных параметров организации производства биодизеля можно провести на примере испанского завода:

Мощность: 21 000 м3 биодизеля в год
Инвестиции: 8.2 млн евро
Персонал: 18 человек
Территория: 6 000 м2 (здания — 2,300 м2)
Число реакторов: 3
Сырье: соевое масло, пальмовое масло
Хранение масла: 300 м3
Емкости для метанола: 60 м3
Емкости для готового биодизеля (B100): 400 м3
Емкости для глицерина: 100 м3

По экспертным оценкам, стоимость строительства заводов по производству биодизеля – от 0.2 до 0.5 доллара на литр мощности.

При организации производства биодизеля — дополнительную прибыль можно получить от реализации получаемого глицерина.

Более подробная информация об особенностях производства биодизеля в условиях российского рынка представлена в отчете «Маркетинговое исследование рынка биотоплива»

Характеристика биодизельного топлива

Admin1 20.02.2018 Новости Комментарии к записи Характеристика биодизельного топлива отключены 1,133 Views

Характеристика биодизельного топлива

Биодизель — это особый вид нефтяного сырья, при производстве которого используются жиры растительного и животного происхождения, а также продукция их этерификации.

На основание многочисленных опытов было доказано, что при взаимодействии с водой топливо данного вида не причиняет вреда растениям и животным, находящимся в этой среде. Помимо этого биодизель в течение небольшого промежутка времени полностью распадается в почве.

В процессе сгорания топлива происходит выделение незначительного количества углекислого газа. При сравнении биодизеля с обычной соляркой можно заметить, что первый вариант, в отличие от второго, обладает минимальным содержанием серы в составе. Эта характеристика представляет особую ценность для экологии.

Особенности производства

Для производства биодизельной продукции специально отчуждают масштабные территории. По всей их площади проводят особые мероприятия, благодаря которым обеспечивается защита растений. В дальнейшем это приводит к снижению качества почвы и биодеградации грунта.

В этом есть и положительная сторона. Жмых, который остается после производства масел растительного происхождения, может быть использован в качестве корма для животных.

Производство биодизельного топлива подразумевает возникновение еще нескольких плюсов. Таковыми являются образование новых рабочих мест использование непригодных для ведения с/х земель.

В процессе создания биодизеля происходит реакция этерификации. Ее результатом является образование специальной смеси. В течение некоторого времени она отстаивается. Биодизельным топливом принято считать легкие верхние фракции. Нижние представляют собой глицериновую фазу. Следует учесть, что получение чистого глицерина возможно только после проведения некоторых манипуляций.

Замечены ситуации, при которых производство биодизельного топлива было осуществлено самостоятельным образом — практически в гараже. Получить качественное топливо при этом невозможно. Использование сырья, полученного таким путем, может нанести существенный ущерб двигателю, для заправки которого оно будет использовано. В основном это связано с тем, что топливо такого типа практически не очищено от примесей, которые негативным образом влияют на функционирование мотора.

Помимо этого неграмотное производство биодизеля подразумевает собой возникновение трудностей при покупке метанола. Реализацией качественного продукта занимаются далеко не все предприятия. Метанол получают из газа природного происхождения. Именно поэтому конечная стоимость биодизельного топлива находятся в прямой зависимости с ценовой политикой, установленной на газ.

Плюсы и минусы биодизеля

Топливо указанного вида обладает множеством характеристик. Среди них положительными являются:

  • хорошие смазочные свойства;
  • высокий показатель цетанового числа. Для минерального топлива — до 45, для метилового эфира — минимум 51;
  • продолжительный срок эксплуатации двигателя;
  • высокий показатель температуры воспламенения.

Помимо этого важно отметить широкую распространенность глицерина, получаемого в ходе производства биодизельного топлива. Продукция данного вида используется для различных целей. Ее добавляют в моющие средства, к примеру — в мыло. Глубокая очистка вещества позволяет получить фармакологический глицерин. Этот компонент отличается высокой стоимостью. В среднем, тонна сырья оценивается в 1 тысячу евро. Если добавить в глицерин фосфорную кислоту, можно получить эффективные удобрения.

Недостатками биодизеля можно считать следующие характеристики:

  • необходимость подогрева сырья в холодное время года. Решить эту проблему можно путем применения смеси, в которой присутствует 20% биодизеля и 80% солярки марки В20;
  • непродолжительный срок хранения — в пределах 3 месяцев;
  • использование верхнего плодородного слоя почвы при производстве биодизеля из растений.

Использование биодизельного топлива на территории РФ

В России отсутствует единая государственная программа развития нефтяной продукции данного вида. Тем не менее, во многих городах развиваются различные региональные программы. К примеру, в Алтайском крае действует целевая программа под названием “Рапс — биодизель”. На территории Липецкой области создана Ассоциация Производителей Рапсового Масла.

В ближайшем будущем планируется сооружение заводов, деятельность которых подразумевает производство биодизельной продукции. В этом будут задействованы следующие регионы:

  • Алтайский край;
  • Краснодарский край;
  • Ростовская область;
  • Волгоградская область;
  • Липецкая область;
  • Орловская область;
  • Омская область;
  • Татарстан.

Ссылка на основную публикацию