The bionafta Jedná se o palivo přírodního původu, které se získává reakcí rostlinných olejů nebo živočišných tuků s nízkomolekulárními alkoholy. Tato reakce se nazývá transesterifikace; to znamená, že nové estery mastných kyselin (také nazývané monoalkylestery) se tvoří z původních triglyceridů.
V jiných kontextech se místo slova „transesterifikace“ říká, že biomasa prochází alkoholýzou, protože je ošetřována alkoholy; mezi nimi a převážně methanol a ethanol. Použití methanolu k výrobě tohoto biopaliva je tak běžné, že je téměř synonymem.
Bionafta je zelená alternativa pro použití motorové nafty, motorové nafty nebo petrodieselu (ještě více zdůrazňuje, že její složení se skládá z ropných uhlovodíků). Jejich vlastnosti a kvalita, pokud jde o výkon v naftových motorech, se však příliš neliší, takže obě paliva jsou smíchána v různých poměrech.
Některé z těchto směsí mohou být bohatší na bionaftu (například B100) nebo bohatší na petrodiesel (s pouhými 5–20% bionafty). Tímto způsobem se spotřeba nafty šíří při uvádění bionafty na trh; ne bez předchozího překonání řady etických, produktivních a ekonomických problémů.
Z jednoduchého hlediska, pokud lze získat olej jako kapalinu schopnou spalovat a generovat energii pro pohyb strojů, proč ne olej přírodního původu? To však samo o sobě nestačí: musíte podstoupit chemické ošetření, pokud chcete konkurovat fosilním palivům nebo držet krok s nimi..
Když se toto ošetření provádí vodíkem, hovoří se o rafinaci rostlinného oleje nebo živočišného tuku; jeho stupeň oxidace je nízký nebo jeho molekuly jsou fragmentované. Zatímco v bionaftě se místo vodíku používají alkoholy (methanol, ethanol, propanol atd.).
Rejstřík článků
Odpověď na první problém, kterému by biopaliva čelila, byla objevena v minulosti. V roce 1853 dosáhli dva vědci E. Duffy a J. Patrick první transesterifikace rostlinného oleje, dokonce dlouho předtím, než Rudolf Diesel nastartoval svůj první funkční motor..
V tomto procesu transesterifikace triglyceridy olejů a / nebo tuků reagují s alkoholy, zejména s methanolem a ethanolem, za vzniku methylesterů a ethylesterů mastných kyselin, kromě glycerolu jako sekundárního produktu. K urychlení reakce se používá bazický katalyzátor, jako je KOH.
Nejdůležitějším bodem transesterifikace tuků je, že o osmdesát let později belgický vědec jménem G. Chavanne přesměruje tuto reakci na snížení vysoké a kontraproduktivní viskozity rostlinných olejů.
Dieselový motor se objevil v roce 1890, již na konci 19. století, jako reakce na omezení parních strojů. Spojilo vše, co jste od motoru chtěli: výkon a odolnost. Fungovalo to také s jakýmkoli druhem paliva; a k obdivu samotného Rudolfa a francouzské vlády mohl pracovat s rostlinnými oleji.
Jako triglyceridové zdroje energie bylo logické si myslet, že když budou spáleny, budou uvolňovat teplo a energii schopnou generovat mechanickou práci. Diesel podporoval přímé použití těchto olejů, protože uvítal, že zemědělci mohou zpracovávat svá vlastní paliva na místech velmi vzdálených od ropných polí..
První funkční model vznětového motoru měl úspěch, když byl představen 10. srpna 1893 v německé Augustě. Jeho motor běžel na arašídovém oleji, protože Rudolf Diesel pevně věřil, že rostlinné oleje mohou konkurovat fosilním palivům; ale protože byly zpracovány surovým způsobem bez dalších úprav.
Stejný motor, který běžel na arašídovém oleji, byl představen na světové výstavě v Paříži v roce 1900. Nepřilákal však tolik pozornosti, protože v té době byl olej mnohem dostupnějším a levnějším zdrojem paliva..
Po smrti Diesela v roce 1913 byla nafta (nafta nebo nafta) získávána z rafinace ropy. A tak musel být model dieselového motoru navržený pro arašídový olej upraven a přestavěn tak, aby pracoval s tímto novým palivem, které bylo méně viskózní než jakýkoli jiný rostlinný nebo biomasový olej..
Takto petrodiesel převažoval několik desetiletí jako nejlevnější alternativa. Jednoduše nebylo praktické zasít velké hektary rostlinných hmot, aby sbíraly své oleje, což nakonec, protože byly tak viskózní, nakonec způsobilo problémy motorům a nevyrovnalo se stejnému výkonu jako u benzínu..
Problém s tímto fosilním palivem spočíval v tom, že zvyšoval znečištění ovzduší a záviselo to také na ekonomice a politice ropných činností. Vzhledem k nemožnosti uchýlit se k němu byly v některých kontextech k mobilizaci těžkých vozidel a strojů použity rostlinné oleje..
Když během druhé světové války začal být ropa v důsledku konfliktu vzácný, několik zemí považovalo za nutné znovu se uchýlit k rostlinným olejům; ale museli se vypořádat se škodami stovek tisíc motorů kvůli rozdílu viskozity, který jejich konstrukce nemohla tolerovat (a ještě méně, kdyby měli emulgovanou vodu).
Po válce národy znovu zapomněly na rostlinné oleje a obnovily praxi spalování pouze benzínu a petrodieselu.
Problém s viskozitou v malém měřítku vyřešil belgický vědec G. Chavanne v roce 1937, kterému byl udělen patent na jeho způsob získávání ethylesterů mastných kyselin z palmového oleje upraveného ethanolem.
Lze tedy říci, že bionafta se formálně narodila v roce 1937; ale na jeho výsadbu a hromadnou výrobu bylo třeba počkat až do roku 1985, prováděného na rakouské zemědělské univerzitě.
Podrobením těchto rostlinných olejů transesterifikaci byl nakonec vyřešen problém s viskozitou, který se vyrovnal výkonu petrodieselu a dokonce nad ním představoval zelenou alternativu..
Vlastnosti bionafty globálně závisí na surovině, ze které byla vyrobena. Může mít barvy, které se liší od zlaté po tmavě hnědou, fyzický vzhled závisí na výrobním procesu.
Obecně jde o palivo s dobrou mazivostí, které snižuje hluk motoru, prodlužuje jeho životnost a vyžaduje méně investic do údržby..
Má bod vzplanutí vyšší než 120 ° C, což znamená, že pokud venkovní teplota nepřekročí toto, nehrozí nebezpečí požáru; něco, co se nestane u nafty, která může hořet i při 52 ° C (pro zapálenou cigaretu je to velmi snadné).
Vzhledem k nedostatku aromatických uhlovodíků, jako je benzen a toluen, nepředstavuje karcinogenní riziko v případě rozlití nebo dlouhodobé expozice..
Stejně tak ve svém složení nemá síru, takže neprodukuje znečišťující plyny SOdva ani SO3. Když je smíchán s naftou, dodává jí mazivější charakter než její přírodní sloučeniny síry. Síra je ve skutečnosti nežádoucím prvkem, a když je nafta odsířena, ztrácí mazání, které musí být získáno bionaftou nebo jinými přísadami..
Bionafta se získává z transesterifikovaných rostlinných olejů nebo živočišných tuků. Ale který z nich by měl tvořit surovinu? V ideálním případě ten, který generuje větší množství oleje nebo tuku z menší pěstitelské oblasti; že ve vhodnějším smyslu by to byl počet hektarů, které zabírají jeho obdělávané pole.
Kvalitní bionafta musí pocházet z plodiny (zrna, semena, ovoce atd.), Která produkuje velké objemy oleje z malých polí; jinak by jejich plodiny byly nutné k pokrytí celých zemí a nebyly by ekonomicky životaschopné.
Jakmile je biomasa shromážděna, musí být ropa extrahována nekonečnými procesy; mezi nimi je například použití nadkritických tekutin k unášení a rozpouštění oleje. Jakmile je olej získán, podrobí se transesterifikaci, aby se snížila jeho viskozita..
Transesterifikace se dosáhne smícháním oleje s methanolem a bází v dávkových reaktorech, a to buď ultrazvukem, nadkritickými tekutinami, mechanickým mícháním atd. Při použití methanolu se získají methylestery mastných kyselin (FAME): Methylester mastných kyselin).
Pokud se naopak použije ethanol, získají se ethylestery mastných kyselin (FAEE). Jsou to všechny tyto estery a jejich atomy kyslíku, které charakterizují bionaftu.
Metanol je alkohol používaný převážně jako surovina při výrobě bionafty; a glycerol, na druhé straně, je vedlejší produkt, který by mohl být použit na podporu jiných průmyslových procesů, a proto zvýšit ziskovost výroby bionafty.
Glycerol pochází z původních molekul triglyceridů, který je nahrazen methanolem za vzniku tří DMARD.
Různé oleje nebo tuky mají své vlastní profily mastných kyselin; každá bionafta má proto v důsledku transesterifikace různé monoalkylestery. Přestože se tyto estery stěží liší v délkách uhlíkových řetězců, výsledná paliva nevykazují velké oscilace mezi svými vlastnostmi..
Pro bionaftu tedy neexistuje žádná klasifikace, ale spíše jiná účinnost a ziskovost v závislosti na zdroji oleje nebo tuku, který je vybrán pro jeho výrobu. Existují však směsi bionafty a petrodieselu, protože obě paliva lze vzájemně mísit a jsou navzájem mísitelná, což poskytuje jejich příznivé vlastnosti pro motor..
Čistá bionafta je označována jako B100; což se rovná 0% petrodieselu v jeho složení. Pak existují i jiné směsi:
- B20 (s 80% petrodiesle).
- B5 (s 95% benzinu).
- B2 (s 98% benzinu).
Automobily vyrobené před rokem 1996 nemohly ve svých motorech používat B100, aniž by musely vyměňovat určité součásti, které se zhoršily v důsledku působení rozpouštědla. I dnes však existují modely automobilů, které ve svých továrních zárukách nepovolují vysoké koncentrace bionafty, proto doporučují používat směsi nižší než B20.
Níže je uveden rozpis řady výhod, které má bionafta oproti petrodieselu a které z ní dělají zelenou a atraktivní alternativu:
- Získává se z biomasy, suroviny, která je obnovitelná a která se často ztrácí jako odpad.
- Je biologicky odbouratelný a netoxický. Pokud tedy dojde k náhodnému rozlití, neznečistí půdy ani moře.
- Jeho vysoký bod vzplanutí umožňuje bezpečnější skladování a přepravu..
- Nevyrábí skleníkové plyny, protože COdva Uvolněné představuje stejné množství absorbované rostlinami. Díky tomu také vyhovuje kjótskému protokolu.
- Podporuje venkovské činnosti k pěstování plodin, ze kterých se získává rostlinný olej.
- Může být dokonce vyroben ze smaženého oleje. Tento bod jej velmi upřednostňuje, protože recyklovaný olej, domácí nebo z restaurací, místo toho, aby byl odstraněn a znečišťoval podzemní vodu, lze použít k výrobě více zeleného paliva.
- Představuje způsob, jak se dlouhodobě osamostatnit na ropě a jejích derivátech.
- Při spalování zanechává méně zbytků.
- Bakteriální řasy jsou kromě sójových bobů a slunečnicových semen slibným zdrojem nepoživatelné (a pro mnohé nežádoucí) bionafty.
S tímto palivem není všechno perfektní. Bionafta má také omezení, která je třeba překonat, má-li nahradit ropnou naftu. Některá z těchto omezení nebo nevýhod jeho použití jsou:
- Má vyšší teplotu tuhnutí, což znamená, že se při nízkých teplotách stává gelem.
- Jeho schopnost rozpouštědla může zničit přírodní kaučuk a polyuretanovou pěnu přítomnou v automobilech sestavených před rokem 1990.
- Je to dražší než petrodiesel.
- Zvyšuje ceny plodin a potravin, protože obsahují přidanou hodnotu, pokud se používají jako surovina pro bionaftu.
- V závislosti na biomase může potřebovat mnoho hektarů kultivace, což by znamenalo přijetí ekosystémů cizích tomuto účelu, a ovlivnilo by to tedy divokou faunu.
- Ačkoli při svém spalování neprodukuje plynné síry, uvolňuje vyšší koncentrace oxidů dusíku, NOX.
- Použilo by se velké množství potravin, které by se místo nasycení hladomorů používaly na výrobu bionafty.
Zatím žádné komentáře