BIODIESEL: HISTORIK, EGENSKAPER, TYPER, FÖRDELAR, NACKDELAR - KEMI - 2026

Den biodiesel bränslet är en naturligt ursprung som erhålls de reagerande vegetabiliska oljor eller animaliska fetter med lågmolekylära alkoholer. Denna reaktion kallas transesterifiering; det vill säga nya fettsyraestrar (även kallade monoalkylestrar) bildas av de ursprungliga triglyceriderna.

I andra sammanhang istället för att använda ordet "förestring" sägs det att biomassan genomgår en alkoholys, eftersom den behandlas med alkoholer; bland dem och främst metanol och etanol. Användningen av metanol för att producera detta biobränsle är så vanligt att det nästan är synonymt med det.

Biodieselpump B5. Källa: Pxhere.

Biodiesel är ett grönt alternativ för användning av dieselbränsle, diesel eller petrodiesel (framhäver ännu mer att dess sammansättning består av petroleumkolväten). Men deras egenskaper och kvalitet vad gäller prestanda i dieselmotorer skiljer sig inte för mycket, så att båda bränslena blandas i olika proportioner.

Vissa av dessa blandningar kan vara rikare på biodiesel (till exempel B100) eller rikare på petrodiesel (med bara 5-20% biodiesel). På detta sätt sprids dieselförbrukningen när biodiesel introduceras på marknaden. inte utan att först övervinna en serie etiska, produktiva och ekonomiska problem.

Ur en enkel synvinkel, om olja kan erhållas som en vätska som kan bränna och generera energi för att flytta maskiner, varför inte en olja med naturligt ursprung? Detta är dock inte ensamt: du måste få kemisk behandling om du vill tävla eller hålla jämna steg med fossila bränslen.

När denna behandling utförs med väte talar man om en förfining av vegetabilisk olja eller animaliskt fett; dess oxidationsgrad är låg eller dess molekyler är fragmenterade. Medan biodiesel används i stället för väte, används alkoholer (metanol, etanol, propanol, etc.).

Historia

Transesterifieringsreaktion

Svaret på det första problemet som biobränslen skulle möta upptäcktes tidigare. Redan 1853 uppnådde två forskare, E. Duffy och J. Patrick, den första omförestringen av en vegetabilisk olja, långt innan Rudolf Diesel startade sin första fungerande motor.

I denna transesterifieringsprocess reagerar triglyceriderna av oljor och / eller fetter med alkoholer, huvudsakligen metanol och etanol, för att producera metyl- och etylestrar av fettsyror, såväl som glycerol som en sekundär produkt. En basisk katalysator såsom KOH används för att påskynda reaktionen.

Den viktigaste punkten med omförestring av fetter är att åttio år senare skulle en belgisk forskare, kallad G. Chavanne, omdirigera denna reaktion för att minska den höga och kontraproduktiva viskositeten hos vegetabiliska oljor.

Rudolf Diesel och hans motor

Dieselmotorn kom fram 1890, redan i slutet av 1800-talet, som svar på ångmotorernas begränsningar. Det samlade allt du ville ha från en motor: kraft och hållbarhet. Det fungerade också med alla typer av bränsle; och till beundran av Rudolf själv och den franska regeringen kunde han arbeta med vegetabiliska oljor.

Som triglyceridkällor till energi var det logiskt att tänka att när de bränns skulle de släppa ut värme och energi som kan generera mekaniskt arbete. Diesel stödde den direkta användningen av dessa oljor, eftersom han välkomnade att jordbrukarna kunde bearbeta sina egna bränslen på platser mycket avlägsna från oljefält.

Dieselmotorns första funktionella modell var en framgång vid sin presentation den 10 augusti 1893 i Augusta, Tyskland. Dess motor körde på jordnötsolja, eftersom Rudolf Diesel trodde fast att vegetabiliska oljor kunde konkurrera med fossila bränslen; men precis som de behandlades på ett grovt sätt, utan efterföljande behandlingar.

Samma motor som körde på jordnötsolja presenterades på världsmässan i Paris 1900. Den väckte dock inte mycket uppmärksamhet eftersom oljan då var en mycket mer tillgänglig och billigare bränslekälla.

petrodiesel

Efter Diesels död 1913 erhölls dieselolja (diesel eller petrodiesel) från oljeraffinering. Därför måste dieselmotormodellen designad för jordnötsolja anpassas och byggas om för att arbeta med detta nya bränsle, som var mindre viskös än någon annan vegetabilisk eller biomassolja.

Så här rådde petrodiesel i flera decennier som det billigaste alternativet. Det var helt enkelt inte praktiskt att så stora hektar vegetabiliska massor för att samla in sina oljor, som i slutändan, så viskösa, slutade orsaka problem för motorerna och inte motsvarade samma utbyten som erhölls med bensin.

Problemet med detta fossila bränsle var att det ökade föroreningarna i atmosfären, och det var också beroende av oljeaktivitetens ekonomi och politik. Med tanke på omöjligt att ta till det, användes vegetabiliska oljor i vissa sammanhang för att mobilisera tunga fordon och maskiner.

Biobränsle under andra världskriget

När oljan under andra världskriget började bli knapp som en följd av konflikten fann flera länder det nödvändigt att återvända till vegetabiliska oljor; men de var tvungna att hantera skadorna på hundratusentals motorer på grund av skillnaden i viskositet som deras design inte kunde tolerera (och ännu mindre om de hade emulgerat vatten).

Efter kriget glömde nationerna återigen vegetabiliska oljor och återupptog praxis att bara bränna bensin och petrodiesel.

Födelse av biodiesel

Viskositetsproblemet hade lösts i liten skala av den belgiska forskaren G. Chavanne 1937, som beviljades patent för sin metod för att erhålla etylestrar av fettsyror från etanolbehandlad palmolja.

Det kan därför sägas att biodiesel formellt föddes 1937; men dess plantering och massproduktion var tvungen att vänta till 1985, genomförd vid ett österrikiskt jordbruksuniversitet.

Genom att utsätta dessa vegetabiliska oljor för omestring, löstes slutligen viskositetsproblemet, vilket matchade petrodiesels prestanda och till och med representerar ett grönt alternativ ovanför.

Egenskaper

Egenskaperna för biodiesel beror globalt på det råmaterial som det producerades med. Det kan ha färger från guld till mörkbrun, ett fysiskt utseende som beror på produktionsprocessen.

Generellt sett är det ett bränsle med god smörjning, vilket minskar motorbuller, förlänger dess livslängd och kräver mindre investeringar för underhåll.

Den har en tändpunkt högre än 120 ºC, vilket innebär att så länge utetemperaturen inte överskrider detta, finns det ingen risk för brand; Detta är inte fallet med diesel, som kan bränna även vid 52 ° C (mycket lätt att uppnå för en tänd cigarett).

På grund av bristen på aromatiska kolväten som bensen och toluen representerar det inte en karcinogen risk vid spill eller långvarig exponering.

På samma sätt har den inte svavel i sin sammansättning, så den producerar inte förorenande gaser SO ₂ eller SO ₃ . När den blandas med diesel ger den en större smörjande karaktär än dess naturliga svavelföreningar. I själva verket är svavel ett oönskat element, och när diesel avsvavlas förlorar det smörjning som måste återvinnas med biodiesel eller andra tillsatser.

Att få och producera

Biodiesel erhålls från transesterifierade vegetabiliska oljor eller animaliska fetter. Men vilken av dem borde utgöra råvaran? Helst den som genererar större mängder olja eller fett från ett mindre odlingsområde; att i mer lämpliga termer skulle det vara antalet hektar som din jordbruksmark upptar.

Bra biodiesel måste komma från en gröda (korn, frön, frukt etc.) som producerar stora volymer olja från små fält; annars skulle deras grödor behöva täcka hela länder och inte vara ekonomiskt hållbara.

När biomassan har samlats upp måste oljan extraheras genom oändliga processer; bland dem är till exempel användningen av superkritiska vätskor för att bära och lösa olja. När oljan har erhållits utsätts den för omestring för att minska dess viskositet.

Transesterifiering uppnås genom att blanda oljan med metanol och en bas i satsreaktorer, antingen under ultraljud, superkritiska vätskor, mekanisk omrörning etc. När metanol används erhålles fettsyrametylestrar (FAME, för dess förkortning på engelska: Fatty Acid Methyl Ester).

Om å andra sidan etanol används, kommer fettsyraetylestrar (FAEE) att erhållas. Det är alla dessa estrar och deras syreatomer som kännetecknar biodiesel.

Metanol och glycerol

Metanol är den alkohol som huvudsakligen används som råmaterial vid produktion av biodiesel; och glycerol, å andra sidan, är en biprodukt som kan användas för att stödja andra industriella processer och därför göra biodieselproduktion mer lönsam.

Glycerol kommer från de ursprungliga triglyceridmolekylerna, som ersätts av metanol för att skapa tre DMARD.

Typer av biodiesel

Olika oljor eller fetter har sina egna fettsyraprofiler; därför har varje biodiesel olika monoalkylestrar som ett resultat av transesterifiering. Trots detta, eftersom dessa estrar knappast skiljer sig i längden på sina kolkedjor, visar de resulterande bränslena inte stora svängningar mellan deras egenskaper.

Så det finns ingen klassificering för biodiesel, utan snarare en annan effektivitet och lönsamhet beroende på källan till olja eller fett som väljs för dess produktion. Det finns emellertid blandningar av biodiesel-petrodiesel, eftersom båda bränslena kan blandas och är blandbara med varandra, vilket ger deras fördelaktiga egenskaper för motorn.

Ren biodiesel sägs vara B100; vilket är lika med 0% petrodiesel i sin sammansättning. Sedan finns det andra blandningar:

- B20 (med 80% petrodiesel).

- B5 (med 95% petrodiesel).

- B2 (med 98% petrodiesel).

Bilar som byggdes före 1996 kunde inte använda B100 i sina motorer utan att behöva byta ut vissa komponenter som försämrades på grund av dess lösningsmedel. Men även i dag finns det bilmodeller som inte tillåter stora koncentrationer av biodiesel i sina fabriksgarantier, så de rekommenderar att du använder blandningar lägre än B20.

Fördel

Nedan följer en fördelning av en serie fördelar som biodiesel har jämfört med petrodiesel och som gör det till ett grönt och attraktivt alternativ:

- Det erhålls från biomassa, en råvara som är förnybar och som ofta går förlorad som avfall.

- Det är biologiskt nedbrytbart och giftigt. Därför kommer den inte att förorena jordar eller hav om det spills ut av misstag.

- Dess höga blixtpunkt gör det säkrare när du förvarar och transporterar den.

- Det producerar inte växthusgaser eftersom CO _{2 som} släpps representerar samma mängd som absorberas av växter. Tack vare detta följer det också Kyoto-protokollet.

- Uppmuntrar landsbygdsaktiviteter för att plantera grödor från vilka vegetabilisk olja utvinns.

- Det kan till och med tillverkas av stekt olja. Denna punkt gynnar dig mycket eftersom återvunnen olja, hushåll eller från restauranger, istället för att kasseras och förorenar grundvatten, kan användas för att producera mer grönt bränsle.

- Representerar ett sätt att bli oberoende på lång sikt av olja och dess derivat.

- Lämnar mindre rester när du bränner.

- Bakteriealger är, förutom sojabönor och solrosfrön, en lovande källa till oätliga (och oönskade för många) biodiesel.

nackdelar

Inte allt är perfekt med detta bränsle. Biodiesel har också begränsningar som måste övervinnas om den ska ersätta petroleumdiesel. Några av dessa begränsningar eller besvär med användningen är:

- Den har en högre stelningstemperatur, vilket innebär att det vid låga temperaturer blir en gel.

- Dess lösningsmedelskraft kan förstöra naturgummi och polyuretanskum som finns i bilar monterade före 1990.

- Det är dyrare än petrodiesel.

- Ökar priserna på grödor och livsmedel eftersom de har ett mervärde när de används som biodieselråvara.

- Beroende på biomassa kan den behöva många hektar odling, vilket skulle innebära att ekosystem tas främmande för detta syfte och därför påverka den vilda faunan.

- Även om det inte producerar svavelgaser under förbränningen frigör det högre koncentrationer av kväveoxider, NO _x .

- Stora mängder mat skulle användas, som i stället för mättande hungersnöd skulle användas för produktion av biodiesel.

referenser

1. Wikipedia. (2019). Biodiesel. Återställd från: en.wikipedia.org
2. Penelope. (28 december 2011). Biodiesel: fördelar och nackdelar. Twenergy. Återställd från: twenergy.com
3. Renovetec. (2013). Biodiesel. Återställd från: Plantasdebiomasa.net
4. Van Gerpen Jon. (3 april, 2019). Biodiesels historia. Farm Energy. Återställs från: farm-energy.extension.org
5. Scott Hess. (2019). Hur biodiesel fungerar. Hur saker fungerar. Återställs från: auto.howstuffworks.com
6. Pacific Biodiesel. (2019). Biodiesel. Återställd från: biodiesel.com