Биодизель: изготовление, использование, виды

Биодизель — экологически чистое, биоразлагаемое, простое в эксплуатации топливо, признанное полноценной заменой солярки. Оно отличается плавным и своевременным возгоранием и обеспечивает лучшую производительность двигателя.

Производство биодизельного топлива

Биологическое горючее состоит из смеси сложных спиртовых эфиров — триацилглицеридов, которые образуются из растительных масел или животных и кормовых жиров во время химической реакции с метанолом (метилгидратом) — одноатомным спиртом. Этот технологический процесс называется переэтерификацией. В ходе производства также выделяется глицерин, который удаляется. Основа биодизиля — метиловые эфиры жирных кислот. И хотя выпуск биодизеля не требует дорогостоящего оборудования, серьезных финансовых затрат, все равно только соблюдение определенных условий позволит получать экологичное, чистое топливо.

На первых этапах использования биологического сырья были попытки залить в машинный бак растительное масло и животные жиры напрямую, без переработки. Но последствия применения такого топлива были неутешительными:

• быстрый отказ топливной системы из-за закупорки трубок высокого давления;
• неплавное и неполное сгорание масла;
• ухудшение защитных свойств технической смазки из-за несовместимости с маслами и жирами;
• появление отложений и нагара на поршнях, кольцах, форсунках.

Вывод был однозначным: в чистом виде растительное масло и животные жиры в дизельных двигателях с непосредственным впрыском долго использовать нельзя. В результате был разработан алгоритм получения биодизельного топлива, которое не вредит механизмам.

Производство биодизеля состоит из следующих этапов:

• В реакторных колоннах смешивают очищенное от примесей масло и метиловый спирт, который играет роль щелочного катализатора. Пропорции метанола и масла варьируются в диапазоне 1:4 — 1:20.
• Смесь нагревают до 50–60 °С — происходит химическая реакция.
• Получившийся продукт охлаждают и отстаивают. В результате образуются две фракции — легкая и тяжелая. Легкая состоит из сложных эфиров (биодизель) с цетановым числом 56–85 пунктов (у солярки 50–52 пункта) и хорошей воспламеняемостью. Тяжелая содержит глицериновую составляющую.
• Промывают и очищают от продуктов омыления метиловый эфир. Иначе топливо забьет фильтры, образует отложения смол и нагар в камере сгорания и деталях поршневой группы.
• Высушивают метиловые эфиры, чтобы избавиться от воды. Если этого не сделать, в ней могут развиться микроорганизмы, и биотопливо потеряет свои свойства.

Сырье

Исходным материалом для биотоплива могут выступать различные растительные масла или животный жир. Самое дешевое сырье, дающее к тому же максимальный процент выхода биотоплива, — масло из рапса. 150 га, засаженных рапсом, принесут больше 180 т масла, из которого можно получить 198 000 л биодизеля. Рапс культивируют европейские страны. В США для этих производственных целей возделывают сою, в Индонезии используют пальмовое масло, в Бразилии — касторовое из клещевины.

Быстрый прогресс технологий разделил существующие виды биологического топлива на поколения. То, что считалось ноу-хау двадцать лет назад, в настоящее время устарело. На данный момент разработано три поколения биодизеля:

1. Из сельскохозяйственных культур, богатых углеводами и жирами. К ним относятся рапс, подсолнечник, картофель и кукуруза.
2. Из отходов, содержащих жир (пищевая промышленность), сложный полимер лигнин (домашний скот), полисахариды целлюлозы (деревопереработка.
3. Из липидов микроводорослей, на 77 % состоящих из масляных жиров. Такая технология производства биодизеля в 100 раз эффективнее получения биотоплива из сельхозпродуктов.

Топливо первых поколений еще продолжает использоваться, но исследования технологов нацелены на поиск более выгодных альтернатив.

Достоинства биодизеля

• уменьшение в выхлопных газах количества двуокиси углерода на 80 %;
• отсутствие неприятного запаха;
• повышенные смазочные свойства, увеличивающие срок службы дизельного двигателя и топливного насоса на 60 %;
• использование без присадок, стимулирующих возгорание;
• противонагарные свойства;
• простая организация производства (под силу даже небольшому фермерскому хозяйству);
• возобновляемость и дешевизна сырья;
• отсутствие непригодных отходов (жмыхом можно кормить скот);
• пожаробезопасность, так как температура возгорания составляет 150 °С.

Недостатки

• небольшой срок хранения — всего 3 месяца, затем начинаются процессы разложения;
• деструктивное влияние на резиновые изделия;
• нестабильная работа при отрицательных температурах из-за образования кристаллов воска;
• агрессивное воздействие на лакокрасочное покрытие транспортного средства.

Использование

В настоящее время биодизель применяется как в чистом виде, так и в качестве добавки к солярке в количестве 5–35 %. Чистый биодизель замерзает при температуре –5 °С, поэтому его можно использовать только при плюсовой температуре, заменяя летнюю марку солярки. Если же добавлять всего 1–2 % биогорючего, то оно будет выступать как смазывающая составляющая дизельного топлива.

Главными потребителями биодизеля выступают США и страны Евросоюза. В Соединенных штатах биотопливо используют армия, департамент энергетики, городской транспорт и другие службы, холдинги, компании.

В России же пока только планируют строительство заводов по выпуску биодизеля общей мощностью 2,5 млн тонн. Главное препятствия для налаживания выпуска биогорючего — высокий акциз на биоэтанол: 59 руб/л. Поэтому пока инвестиции в производство биодизеля теряют всякий смысл.