BIODIESEL: HISTORIE, EGENSKAPER, TYPER, FORDELER, ULEMPER - KJEMI - 2026

Den biodiesel drivstoff er et naturlig opprinnelse som oppnås de reagerende vegetabilske oljer eller animalsk fett med lav molekylmasse alkoholer. Denne reaksjonen kalles transesterifisering; det vil si at nye fettsyreestere (også kalt monoalkylestere) dannes fra de originale triglyseridene.

I andre sammenhenger i stedet for å bruke ordet 'transesterifisering', sies det at biomassen gjennomgår en alkoholyse, fordi den behandles med alkoholer; blant dem og hovedsakelig metanol og etanol. Bruken av metanol for å produsere dette biodrivstoffet er så vanlig at det nesten er synonymt med det.

Biodieselpumpe B5. Kilde: Pxhere.

Biodiesel er et grønt alternativ for bruk av diesel, diesel eller petrodiesel (fremhever enda mer at sammensetningen består av petroleums-hydrokarboner). Egenskapene og kvaliteten deres når det gjelder ytelse i dieselmotorer skiller seg ikke for mye, slik at begge drivstoffene blir blandet i forskjellige proporsjoner.

Noen av disse blandingene kan være rikere på biodiesel (for eksempel B100) eller rikere på petrodiesel (med bare 5-20% biodiesel). På denne måten sprer dieselforbruket seg når biodiesel introduseres til markedet; ikke uten å først overvinne en serie etiske, produktive og økonomiske problemer.

Fra et enkelt synspunkt, hvis ikke olje kan fås som en væske som kan brenne og generere energi til å flytte maskiner, hvorfor ikke en olje med naturlig opprinnelse? Dette alene er imidlertid ikke nok: du må få kjemisk behandling hvis du vil konkurrere eller følge med fossilt brensel.

Når denne behandlingen utføres med hydrogen, snakker man om en foredling av vegetabilsk olje eller animalsk fett; dens oksidasjonsgrad er lav eller dens molekyler er fragmenterte. Mens biodiesel i stedet for hydrogen brukes alkoholer (metanol, etanol, propanol, etc.).

Historie

Transesterifiseringsreaksjon

Svaret på det første problemet som biodrivstoff ville møte, ble oppdaget i fortiden. Tilbake i 1853 oppnådde to forskere, E. Duffy og J. Patrick, den første omesterifiseringen av en vegetabilsk olje, allerede lenge før Rudolf Diesel startet sin første arbeidsmotor.

I denne transesterifiseringsprosessen reagerer triglyseridene av oljer og / eller fett med alkoholer, hovedsakelig metanol og etanol, for å produsere metyl- og etylestere av fettsyrer, så vel som glyserol som et sekundært produkt. En basisk katalysator som KOH brukes for å fremskynde reaksjonen.

Det viktigste poenget med transesterifisering av fett er at åtti år senere ville en belgisk vitenskapsmann, kalt G. Chavanne, omdirigere denne reaksjonen for å redusere den høye og motproduktive viskositeten til vegetabilske oljer.

Rudolf Diesel og motoren hans

Dieselmotoren dukket opp i 1890, allerede på slutten av 1800-tallet, som svar på dampmotorers begrensninger. Den samlet alt du ønsket av en motor: kraft og holdbarhet. Det fungerte også med alle typer drivstoff; og til beundring av Rudolf selv og den franske regjeringen, kunne han jobbe med vegetabilske oljer.

Å være triglyserider for energikilder, var det logisk å tenke at når de brennes de ville frigjøre varme og energi som er i stand til å generere mekanisk arbeid. Diesel støttet direkte bruk av disse oljene, da han ønsket velkommen at bønder kunne bearbeide sitt eget drivstoff på steder som var veldig fjernt fra oljefelt.

Den første funksjonelle modellen av dieselmotoren ble en suksess ved presentasjonen den 10. august 1893 i Augusta, Tyskland. Motoren kjørte på peanøttolje, da Rudolf Diesel trodde bestemt at vegetabilske oljer kunne konkurrere med fossilt brensel; men akkurat som de ble behandlet på en grov måte, uten påfølgende behandlinger.

Den samme motoren som kjørte på peanøttolje ble presentert på verdensmessen i Paris i 1900. Den vakte imidlertid ikke mye oppmerksomhet fordi olje da var en mye mer tilgjengelig og billigere drivstoffkilde.

petrodiesel

Etter Diesels død i 1913, ble diesel (diesel eller petrodiesel) oppnådd fra petroleumsraffinering. Så dieselmotormodellen designet for peanøttolje måtte tilpasses og bygges opp igjen for å fungere med dette nye drivstoffet, som var mindre tyktflytende enn noen annen vegetabilsk eller biomasse olje.

Slik rådet petrodiesel i flere tiår som det billigste alternativet. Det var rett og slett ikke praktisk å så store hektar vegetabilske masser for å samle oljene sine, som til slutt, så viskøs, endte opp med å forårsake problemer for motorene og ikke lik de samme utbyttene som ble oppnådd med bensin.

Problemet med dette fossile brennstoffet var at det økte forurensningen av atmosfæren, og det var også avhengig av økonomien og politikken i oljeaktiviteter. Gitt umuligheten av å ty til det, ble vegetabilske oljer i noen sammenhenger brukt til å mobilisere tunge kjøretøyer og maskiner.

Biodrivstoff i andre verdenskrig

Da oljen i andre verdenskrig begynte å bli knapp som et resultat av konflikten, fant flere land det nødvendig å vende seg til vegetabilske oljer igjen; men de måtte håndtere skadene fra hundretusener av motorer på grunn av forskjellen i viskositet som designen deres ikke kunne tåle (og enda mindre hvis de hadde emulgert vann).

Etter krigen glemte nasjonene igjen vegetabilske oljer og gjenopptok praksisen med å brenne bare bensin og petrodiesel.

Fødsel av biodiesel

Viskositetsproblemet hadde blitt løst i liten skala av den belgiske forskeren G. Chavanne i 1937, som fikk patent på sin metode for å skaffe etylestere av fettsyrer fra etanolbehandlet palmeolje.

Det kan derfor sies at biodiesel formelt ble født i 1937; men dens beplantning og masseproduksjon måtte vente til 1985, utført ved et østerriksk landbruksuniversitet.

Ved å utsette disse vegetabilske oljene for transesterifisering ble viskositetsproblemet til slutt løst, hvilket samsvarer med ytelsen til petrodiesel og til og med representerte et grønt alternativ ovenfor.

Egenskaper

Egenskapene til biodiesel avhenger globalt av råmaterialet den ble produsert med. Det kan ha farger fra gull til mørkebrunt, et fysisk utseende som avhenger av produksjonsprosessen.

Generelt sett er det et drivstoff med god smøreevne, som reduserer motorstøy, forlenger levetiden og krever mindre investeringer for vedlikehold.

Den har et tennpunkt høyere enn 120 ºC, noe som betyr at så lenge utetemperaturen ikke overskrider dette, er det ingen fare for brann; Dette er ikke tilfelle med diesel, som kan brenne selv ved 52 ºC (veldig lett å oppnå for en tent sigarett).

På grunn av mangelen på aromatiske hydrokarboner som benzen og toluen, representerer det ikke en kreftfremkallende risiko i tilfelle søl eller langvarig eksponering.

På samme måte har den ikke svovel i sammensetningen, så den produserer ikke forurensende gasser SO ₂ eller SO ₃ . Når den er blandet med diesel, gir den en større smøre karakter enn dens naturlige svovelforbindelser. Faktisk er svovel et uønsket element, og når diesel blir avsvovlet mister den smøring som må utvinnes med biodiesel eller andre tilsetningsstoffer.

Innhenting og produksjon

Biodiesel oppnås fra transesterifiserte vegetabilske oljer eller animalsk fett. Men, hvilken av dem alle skal utgjøre råvaren? Ideelt sett er den som genererer større mengder olje eller fett fra et mindre voksende område; at mer passende vil det være antall hektar jordbrukslandet ditt okkuperer.

God biodiesel må komme fra en avling (korn, frø, frukt, etc.) som produserer store mengder olje fra små felt; Ellers ville avlingene deres være nødvendige for å dekke hele land og ville ikke være økonomisk levedyktige.

Når biomassen er samlet, må oljen deretter ekstraheres gjennom uendelige prosesser; blant dem er for eksempel bruken av superkritiske væsker til å bære og oppløse olje. Når oljen er oppnådd, blir den utsatt for transesterifisering for å redusere dens viskositet.

Transesterifisering oppnås ved å blande oljen med metanol og en base i batchreaktorer, enten under ultralyd, superkritiske væsker, mekanisk omrøring, etc. Når metanol brukes oppnås fettsyremetylestere (FAME, for dets forkortelse på engelsk: Fatty Acid Methyl Ester).

Hvis derimot etanol blir brukt, vil fettsyreetylestere (FAEE) oppnås. Det er alle disse esterne og oksygenatomene deres som kjennetegner biodiesel.

Metanol og glyserol

Metanol er alkoholen som hovedsakelig brukes som råstoff i produksjonen av biodiesel; og glyserol er derimot et biprodukt som kan brukes til å støtte andre industrielle prosesser og derfor gjøre biodieselproduksjon mer lønnsomt.

Glyserol kommer fra de originale triglyseridmolekylene, som erstattes av metanol for å lage tre DMARD-er.

Typer biodiesel

Ulike oljer eller fett har sine egne fettsyreprofiler; derfor har hver biodiesel forskjellige monoalkylestere som et resultat av transesterifisering. Likevel, siden disse estere knapt skiller seg i lengden på karbonkjedene, viser de resulterende drivstoffene ikke store svingninger mellom deres egenskaper.

Så det er ingen klassifisering for biodiesel, men snarere en annen effektivitet og lønnsomhet avhengig av kilden til olje eller fett som er valgt for produksjonen. Imidlertid er det blandinger av biodiesel-petrodiesel, fordi begge drivstoffene kan blandes og er blandbare med hverandre, noe som gir deres gunstige egenskaper for motoren.

Ren biodiesel sies å være B100; som tilsvarer 0% petrodiesel i sammensetningen. Så er det andre blandinger:

- B20 (med 80% petrodiesel).

- B5 (med 95% petrodiesel).

- B2 (med 98% petrodiesel).

Biler bygget før 1996 kunne ikke bruke B100 i motorene uten å måtte erstatte visse komponenter som ble dårligere på grunn av løsemiddelvirkningen. Men også i dag er det bilmodeller som ikke tillater store konsentrasjoner av biodiesel i fabrikkgarantiene, så de anbefaler å bruke blandinger lavere enn B20.

Fordel

Nedenfor er en oversikt over en rekke fordeler som biodiesel har i forhold til petrodiesel og som gjør det til et grønt og attraktivt alternativ:

- Det er hentet fra biomasse, en råvare som er fornybar og som ofte går tapt som avfall.

- Det er biologisk nedbrytbart og ikke-giftig. Derfor vil den ikke forurense jordsmonnet eller havene hvis det blir sølt ut.

- Det høye flammepunktet gjør det tryggere når du lagrer og transporterer det.

- Det produserer ikke klimagasser fordi CO _{2 som} frigjøres representerer den samme mengden som absorberes av planter. Takket være dette er det også i samsvar med Kyoto-protokollen.

- Oppfordrer til aktiviteter på landsbygda for å plante avlinger som vegetabilsk olje blir utvunnet fra.

- Den kan til og med produseres av stekt olje. Dette punktet favoriserer deg veldig fordi resirkulert olje, innenlands eller fra restauranter, i stedet for å bli kastet og forurenser grunnvann, kan brukes til å produsere mer grønt drivstoff.

- Representerer en måte å bli uavhengig på lang sikt fra olje og dets derivater.

- Etterlater mindre rester når du brenner.

- Bakterielle alger er, i tillegg til soyabønner og solsikkefrø, en lovende kilde til uspiselig (og uønsket for mange) biodiesel.

ulempene

Ikke alt er perfekt med dette drivstoffet. Biodiesel har også begrensninger som må overvinnes hvis den skal erstatte petroleumsdiesel. Noen av disse begrensningene eller ulempene ved bruken er:

- Den har en høyere størkningstemperatur, noe som betyr at det ved lave temperaturer blir en gel.

- Løsemiddelkraften kan ødelegge naturgummien og polyuretanskumet som finnes i biler samlet før 1990.

- Det er dyrere enn petrodiesel.

- Øker prisene på avlinger og mat fordi de har en merverdi når de brukes som biodieselråstoff.

- Avhengig av biomasse, kan det trenge mange hektar dyrking, noe som vil bety å ta økosystemer som er fremmed for dette formålet, og derfor vil påvirke den ville faunaen.

- Selv om det ikke produserer svovelgasser under forbrenningen, frigjør det høyere konsentrasjoner av nitrogenoksider, NO _x .

- Det ville bli brukt store mengder mat, som i stedet for mette hungersnød, ville bli brukt til produksjon av biodiesel.

referanser

1. Wikipedia. (2019). Biodiesel. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
2. Penelope. (28. desember 2011). Biodiesel: fordeler og ulemper. Twenergy. Gjenopprettet fra: twenergy.com
3. Renovetec. (2013). Biodiesel. Gjenopprettet fra: Plantasdebiomasa.net
4. Van Gerpen Jon. (3. april 2019). Historie om biodiesel. Gårdsenergi. Gjenopprettet fra: farm-energy.extension.org
5. Scott Hess. (2019). Hvordan biodiesel fungerer. Hvordan ting fungerer. Gjenopprettet fra: auto.howstuffworks.com
6. Pacific Biodiesel. (2019). Biodiesel. Gjenopprettet fra: biodiesel.com