تاریخ آخرین بروزرسانی: ۲۹ام فروردین ۱۴۰۰
سوخت‌های جایگزین
امروزه استفاده از موتورهای احتراق داخلی منجر به بهره برداری وسیع از منابع نفتی و اتمام سریع این منابع شده است. همچنین استفاده از منابع نفتی سبب افزایش گازهای گلخانه‌ای، تخریب لایه اوزون و آلودگی محیط زیست و اختلالات تنفسی در شهرهای بزرگ شده است. با ظهور این مشکلات، تحقیقات وسیعی برای یافتن سوخت‌های جایگزین مناسب در جهان انجام گرفته است.
برای مثال در مورد سوخت‌های جایگزین از روغن‌های گیاهی به عنوان سوخت در موتورهای دیزل استفاده شده است. این روغن‌ها مشکلاتی چون پایین‌بودن کیفیت اشتعال دارند؛ برای جایگزین نمودن روغن گیاهی به‌عنوان سوخت در موتورهای دیزل باید برخی از خواص آن را اصلاح کرد. برای این منظور باید روغن گیاهی به سوخت بیودیزل تبدیل شود. برای تولید سوخت بیودیزل از روغن‌های گیاهی، روش‌های متنوعی وجود دارد. معمول‌ترین روش، روش ترانس استریفیکاسیون میباشد. در این روش روغن گیاهی طی مراحل آماده سازی، حل کردن کاتالیزور در الکل، واکنش ترانس استریفیکاسیون، تیتراسیون، بازیافت متانول اضافی، تفکیک گلیسیرین از بیودیزل و آبشویی و خالص‌سازی بیودیزل به سوخت بیودیزل تبدیل شود. در این مقاله مراحل گوناگون تولید سوخت بیودیزل از روغن گیاهی توسط کیان پترولیوم بررسی می‌شود.
سوخت های بیولوژیک
پایان پذیری سوخت های فسیلی و بحران های زیست محیطی محققان را بر آن داشته تا به دنبال سوخت های جایگزینی باشندکه هم تجدیدپذیر بوده و هم آلودگی کمتری ایجاد کنند. سوخت های بیولوژیک و مخصوصا بیودیزل به عنوان یک سوخت جایگزین در موتورهای دیزل فعلی می باشد. بیودیزل استرهای اسید چرب است که از روغن های گیاهی یا چربی های حیوانی تولید بیودیزل می شود، اما این روغن ها به عنوان غذا مطرح بوده و نمی توانند منابع مناسبی برای تولید سوخت باشند. در این میان میکروجلبک ها با قابلیلت رشد سریع و تولید حجم بالای روغن می توانند به عنوان منبعی برای تولید بیودیزل، می توانند مطرح باشند. میکروجلبک ها نسبت به گیاهان روغنی دارای درصد روغن بیشتری می باشند و قابلیت پرورش در آب و هوای مختلف را دارند. فرآیند تولید بیودیزل از میکروجلبک شامل سه مرحله پرورش، روغن کشی و تبدیل روغن به بیودیزل می باشد
به دلیل اهمیت روز افزون نقش انرژی در جهان از یک طرف و تجدیدناپذیری سوخت های فسیلی و مسائل زیست محیطی ناشی از این دسته از سوخت ها از طرف دیگر، در سال های اخیر سرمایه گذاری و مطالعات چشمگیری به منظور تامین منابع مناسبی از سوخت های جایگزین در کشورهای مختلف جهان صورت گرفته است.
سوخت های زیستی
درمیان سوخت‌های جایگزین سوخت های زیستی یکی از مطلوب ترین مواد جایگزین معرفی شده است. به عنوان نمونه، با توجه به قوانین موجود، اتحادیه اروپا موظف شده است تا سال ۲۰۲۰ در حدود ۲۲% از سوخت های مصرفی در موتور خودروهای خود را از طریق سوخت های زیستی تامین کند.
خودروهای استفاده کننده از بیودیزل آلاینده های کمتری را نسبت به دیزل نفتی به محیط انتشار می دهند، اگرچه میزان مسافتی که به ازای مصرف هر گالن سوخت می پیمایند کمتر است. مشکلات عمده موجود در جهان در استفاده از موتورهای احتراق داخلی )درون سوز( تا به امروز بر روی پاکیزگی محیط زیست، گرمایش زمین و اقتصادی بودن مصرف سوخت بوده است. غلبه بر این مشکلات به طراحی های جدید، تحقیقات و تکنولوژی برای یافتن طرح جدید، تولید موتور جدید یا تغییر ترکیبات برای استفاده از سوخت جایگزین به جای گازوئیل و بنزین، تولید و استفاده از موادی که به محیط زیست آسیب نرسانند و دارای قدرت و بازده بالایی در مصرف باشند، نیاز دارند.
چربیهای بلااستفاده حیوانی و روغن سوخته ( که بعنوان ” شبه گریس“ شناخته میشوند) نیز منابع و ذخایر خوبی هستند. این منابع از روغن سویا ارزان‌ترند و به عنوان راهی برای کاهش هزینه‌های تامین مواد اولیه در نظر گرفته میشوند. بادام زمینی، پنبه دانه، گل آفتاب گردان و کنولا (گونه‌ای از دانه شلغم روغنی) نیز از منابع روغنی دیگرند. استرهایی که از هر یک از این منابع ساخته شده‌اند گرچه در میزان انرژی (مشابه اکتان بنزین) یا دیگر مشابهات فیزیکی کمی متفاوت باشنداما میتوانند با موفقیت در موتورهای گازوئیلی مورد استفاده قرار گیرند.
دستگاه تولید بیودیزل
این دستگاه شامل : میکسر،هواساز، مکنده مواد اولیه، جدا ساز، آبشویی و مهمترین بخش این سیستم خالص سازی و انجام واکنش فرایند است که توسط این سیستم اجرا می شود.
ویژگیهای فیزیکی بیودیزل
• وزن مخصوص ۸۸/۰
• ویسکوزیته ۲۰ درجه سلسیوس (سانتی استوک) ۵/۷
• عدد ستان (اندیس ستان) ۴۹
• نقطه اتصال فیلتر سرد (درجه سلسیوس) ۱۲
• ارزش حرارتی خالص (کیلوژول در لیتر) ۳۳۳۰۰
زیست سوخت ترکیب استرهای مونو الکیلی زنجیره بلند اسید‌های چرب است که از ترانس استریفیکاسیون انواع روغن‌های گیاهی و حیوانی با یک الکل، در حضور یک کاتالیست قلیاییِ همگن نظیر KOH و NaOH بدست می‌آید و الکل مورد استفاده به طور معمول، متانول یا اتانول است.
زمانی که تولید بیودیزل از روغن‌های خوراکی انجام می‌گیرد، قیمت آن بسیار بالا خواهد بود. انتخاب منابع اولیه ارزان و مناسب به عنوان خوراکِ واکنش، مانند روغن‌های مستعمل حاصل از پخت و پز، گامی موثر در این فرآیند است، زیرا با استفاده از این روغن‌ها، علاوه بر کاهش هزینه‌های مورد نیاز جهت تولید سوخت زیستی، اثرات سوء ناشی از این روغن‌های مستعمل بر محیط زیست نیز از بین می‌رود.
مزایای بیودیزل
- به علت دارا بودن نقطه اشتعال ۱۵۰ درجه سانتیگرادی نسبتاً غیرقابل اشتعال و بسیار ایمن‌تر از دیزل می باشد.
- بیودیزل را می توان با هر نسبتی حتی در نسبت پایین با سوخت های دیزل ترکیب کرد؛این کار موجب افزایش روان شدگی(سایش کمتر موتور) تا ۶۵ درصد می شود .
- سوخت های بیودیزل تقریبا همان قدرت اسب بخار ی که سوخت های دیزلی تامین می کند را فراهم می کند .
- مصرف سوخت های بیودیزل در موتور های دیزلی نسبت به سوخت های دیزلی ،هیدروکربن های نسوخته ،ذرات معلق و مونواکسید کمتری تولید می کند.
معایب بیودیزل
- عدم صرفه اقتصادی
- مشکلات فرآیندی تولید بیود دیزل
- تولید NOx بیشتر نسبت به سوخت دیزل به دلیل محتوای بالاتر اکسیژن بیودیزل
- اکسید شدن بیودیزل در معرض هوا
بر اساس استاندارد جهانی در تولید دیزل یورو ۵ بین ۸ تا ۱۰ PPM سولفور استفاده می شود در حالی که سوخت بیودیزل فاقد هرگونه سولفور است زیرا پایه اصلی آن گیاهی است.بررسی ها نشان می دهد سوخت بیودیزل ۶۰۰ درصد کمتر از سوخت دیزل و فسیلی، آلایندگی به همراه دارد.
جایگزینی صد درصدی بیودیزل به جای سوخت دیزل بسیار گران تمام می شود در حالی که می توان یک تا ۲۰ درصد بیودیزل را با گازوئیل ترکیب کرد.قیمت تمام شده تولید یک واحد سوخت بیودیزل ۴ برابر نسبت به تولید سوخت دیزل ارزان تر تمام می شود.
بر اساس مصوبه مجلس شورای اسلامی باید پنج درصد از سوخت کشور سوخت پاک باشد. ارزیابی های انجام شده نشان می دهد که برای تامین این سوخت به حدود ۶۷ کارخانه نیاز است .