Статья "Биодизель как вид альтернативного и экологически чистого топлива"
статья на тему

Вовченко А.И.

Научный руководитель: преподаватель  Журавлев Ю.Ю.

Областное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

«Курский монтажный техникум» г.Курск

Биодизель как вид альтернативного и экологически чистого топлива

ХХ век стал веком быстрого технологического развития, который сопровождался беспрецедентным ростом энергопотребления, как в глобальном масштабе, так и в пересчете на душу населения. Дешевые энергоносители  позволили повысить качество жизни в экономически развитых странах. Современная энергетическая база по-прежнему остается преимущественно углеводородной. Из пяти основных источников энергии ведущим остается нефть. Проблема усугубляется продолжающимся ростом численности населения планеты, что заставляет задуматься о «пределах роста» цивилизации и перспективе экологической катастрофы для всего живого. Ряд стран Евросоюза уже начало решать эту проблему. С 2005 года Германия лидирует по производству биодизеля уже не первый год (она произвела более 1,669 т экологичного топлива). За ней идут Франция и Италия.

Экологичность топлива биодизеля заключается в том, что при попадании в воду оно не причиняет вреда растениям и животным, оно подвергается практически полному биологическому распаду - в воде и в почве микроорганизмы за 28 дней перерабатывают 99 % биодизеля, а значит, риск загрязнения рек и озер минимален. Более того, при сгорании биодизеля выделяется точно такое же количество углекислого газа, которое потребляло растение, ставшее исходным сырьем для производства масла, за весь период своей жизни. К тому же, биодизель в сравнении с обычным дизельным топливом почти не содержит серы.[1].

Технология производства   биодизельного топлива представляет собой сложный метиловый эфир с качеством дизельного топлива, производимый из масла растительного и животного происхождения и используемый в качестве биотоплива. Химическая формула – С13Н24. 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.

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.[2].

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.[2].

Физико-химические показатели биотоплива:

Для производства биодизеля сырьем являются любые растительные масла, твердые масла животного происхождения, отходы масложирового производства и 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.

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.[2].

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 – 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.

Достоинства данного вида топлива:

- Хорошие смазочные характеристики.  Минеральное дизтопливо при устранении из него сернистых соединений теряет свои смазочные способности. Биодизель, несмотря на значительно меньшее содержание серы характеризуется хорошими смазочными свойствами, что продлевает срок жизни двигателя. Это вызвано его химическим составом и содержанием в нем кислорода. Например, грузовик из Германии попал в Книгу рекордов Гиннеса, проехав более 1,25 миллиона километров на биодизельном топливе со своим оригинальным двигателем.

- Более высокое Цетановое число. Для минерального дизтоплива 42-45

Для биодизеля (метиловый спирт) не менее 51.

- Увеличение срока службы двигателя. При работе двигателя на биодизеле одновременно производится смазка его подвижных частей, в результате которой, как показывают испытания, достигается увеличение срока службы самого двигателя и топливного насоса в среднем на 60 %. Важно отметить, что нет необходимости модернизировать двигатель.[2].

- Высокая температура воспламенения. Точка воспламенения для биодизеля превышает 150º С, что делает биогорючее сравнительно безопасным веществом.

К недостаткам данного вида топлива можно отнести:

- В холодное  время года необходимо подогревать топливо, идущее из топливного бака в топливный насос, или применять смеси 20 % биодизеля и 80 % солярки марки В20.[2].

- Долго не хранится (около 3 месяцев).

- Производство топлива из растений занимает сельскохозяйственные площади.

Мир вступает в эру биоэкономики, то есть экономики, основанной на биотехнологиях, использующей возобновляемое сырье для производства энергии и материалов. В экологии биоэкономика позволяет предотвращать загрязнение окружающей среды, снижать объемы выбросов газов, вызывающих парниковый эффект, и других ядовитых веществ. Активное использование возобновляемых источников энергии из сельскохозяйственного сырья наблюдается в США, Японии, Бразилии, Китае, Индии, Канаде, странах ЕС. В.Г. Гусаков оценивая мировой опыт, а также учитывая собственные исследования, рассматривает использование биодизеля, как перспективное направление применения возобновляемых источников энергии в сельском хозяйстве Республики Беларусь [8, С.458].

В России пока еще не существует единой государственной программы развития биодизельного топлива, но создаются региональные программы, например Алтайская краевая целевая программа «Рапс – биодизель». В Липецкой области создана Ассоциация Производителей Рапсового Масла. Планируется строительство заводов по производству биодизеля в Липецкой области, Татарстане, Алтайском крае, Ростовской, Волгоградской, Орловской, Омской, Новгородской областях, а также в Краснодарском крае.

ОАО «РЖД» в 2006-2007 годах провела испытания биодизеля из рапсового масла на тепловозах депо Воронеж-Курский Юго-Восточной железной дороги. Представители РЖД заявили о готовности использовать биодизель в промышленных масштабах на своих тепловозах, что уже дарует надежду на лучшее будущее для нашей природы.

Литература и источники

1. Васильев, И.П. Экологически чистые направления получения и использования топлив растительного происхождения в двигателях внутреннего сгорания // Экотехнологии и ресурсосбережение. – 2005. - №1.
2. Козин, В.Г.,Башкирева, Н.Ю. Современные технологии производства компонентов моторных топлив:Учебное пособие - Казань, 2009.
3. Электронный журнал энергосервисной компании «Экологические системы» №8, июль 2010, с.458.