Правда и мифы о биодизеле. Как получают биодизель с помощью технологий GlobeCore

В последние десятилетия развитые страны мира уделяют все больше внимания замене традиционного дизельного топлива альтернативным, биологическим. Это горючее, называемое биодизелем, получают из масел различных технических (рапс) и естественных (пальма) культур по сравнительно простой технологии. Неудивительно, что разные мастера – умельцы быстро подхватили эту идею и организовали у себя дома небольшое производство биодизеля для личных нужд. Разберемся же, как происходит переработка растительных масел в горючее, и каким образом можно наладить данный процесс в домашних условиях.

Как производится дизельное биотопливо?

Сырьем для этого вида топлива могут служить любые культуры, из которых получают большое количество растительного масла. Чаще всего это рапс и соя, их переработка дает максимальный выход сырья и, соответственно, конечного продукта в виде биодизеля.

В дело идут и животные жиры, являющиеся отходами мясокомбинатов, кожевенных заводов и других предприятий. Также годятся перегоревшие растительные масла из ресторанов и прочих заведений общественного питания.

Следует отметить, что биодизель из масла растительного и животного происхождения производится по относительно простой технологии. Основные этапы технологического процесса выглядят следующим образом:

• грубая и тонкая очистка сырья (масла) от мельчайших примесей;
• смешивание масла и метилового спирта с добавлением щелочного катализатора в реакторе. Пропорции сырья и метанола – 9: 1, катализатором служит гидроксид натрия или калия;
• нагрев до 60 °С и перемешивание при этой температуре в течении примерно 2 часов. Этап носит название этерификации;
• полученная субстанция отстаивается в отдельной емкости и расслаивается на 2 вещества – глицериновая фракция и собственно биодизель;
• вещества разделяются в сепараторе, после чего горючее проходит термическую обработку с целью выпаривания из него воды.

Примечание. Глицериновая фаза – это еще не чистый глицерин, для его выделения субстанцию надо дополнительно переработать. Так что схема полного цикла выглядит куда сложнее:

Технологическое оборудование для производства биодизеля тоже не отличается высокой сложностью и представляет собой несколько емкостей, соединенных между собой трубопроводами, а также насосы – главный и несколько дозирующих. Поскольку на предприятиях все этапы автоматизированы, то реактор и другие резервуары оборудованы датчиками температуры и уровня, а насосами управляет контроллер. Все данные о протекающем процессе выводятся на дисплей оператора.

Производство в домашних условиях

Первая и одна из главных проблем – где взять достаточное количество сырья. Хорошо, если вы фермер и выращиваете рапс либо являетесь владельцем ресторана, где остаются отходы растительных жиров. Если же доступа к источнику недорогого сырья у вас нет, то и делать биодизель своими руками вы не сможете. Покупать масла будет нерентабельно, особенно учитывая проблему вторую – качество топлива.

Чтобы смело использовать в любых автомобилях или отопительных котлах произведенный в домашних условиях биодизель, надо обеспечить качество продукта. Иначе вы столкнетесь с бесконечными ремонтами и очистками ваших двигателей и форсунок котлов. А для этого технология должна быть организована и выверена на высоком, а не кустарном уровне. В свою очередь, это приведет к тем же затратам, чья окупаемость – под вопросом.

С низким качеством биодизеля могут на долгое время примириться старые автомобили и трактора с неприхотливыми двигателями и топливными системами. То же касается отопительных капельных печей и котлов с горелкой Баббингтона, нетребовательных к качеству горючего. На этот случай подойдет простейшая установка для производства биодизеля, при других раскладах технологию придется усложнить. Итак, для сборки установки потребуется:

• 3 емкости из пластика, 2 из них большие и одна поменьше;
• 5 шаровых кранов;
• трубы и фитинги (тройники, колена);
• электрический ТЭН с терморегулятором;
• насос.

Чтобы освоить производство биодизеля в домашних условиях, надо установить емкости на металлические подставки горловиной вниз, а сверху проделать закрывающиеся отверстия для заливки компонентов. Можно использовать и металлические бочки или самодельные баки из стальных труб большого диаметра. Внизу каждого сосуда надо приделать штуцер, а к нему прикрутить кран, после чего соединить все элементы между собой трубами, как показано на рисунке:

Средняя емкость будет служить реактором, куда необходимо встроить ТЭН. В другой большой бак заливается масло, а в малый – метиловый спирт. Предварительно к метанолу добавляется каустическая сода, играющая роль катализатора. Открыв краны таким образом, чтобы вещества из вспомогательных емкостей попадали в реактор, включается насос и ТЭН, чей термостат настроен на температуру 60 °С.

В видеоролике ведущий программы Top Gear Джереми Кларксон рассказывает и показывает, как сделать биодизель в домашних условиях :

О плюсах и минусах биодизеля

Основная масса достоинств этого вида горючего относится к снижению выбросов в окружающую среду. Если смотреть на вопрос глобально, то количество углекислого газа, образовавшегося при сгорании топлива, теоретически равняется тому объему, что потребили из воздуха масличные культуры. Можно считать, что выдерживается баланс, но только при сжигании биодизеля в котлах, их КПД довольно высок. А вот эффективность ДВС – всего 60%, там помимо углекислого образуется и угарный газ, загрязняющий атмосферу.

В составе топлива очень мало серы, из-за чего использование биодизеля наносит куда меньший вред окружающей среде. При попадании в воду горючее не загрязняет ее, а постепенно разлагается микроорганизмами. Ну и двигатель на растительной солярке работает лучше, ибо его цетановое число (51) выше, чем нефтяного топлива (42-45). Из минусов стоит отметить:

• более высокую стоимость по сравнению с традиционным горючим;
• невозможность длительного хранения, спустя 3 месяца начинается процесс его разложения;
• большие посевные площади для выращивания сырья.

При производстве своими руками образуются технологические отходы биодизеля в виде глицериновой фазы, которые невозможно переработать в домашних условиях. Да и само топливо, добытое дома, не сравнится по качеству с заводским и может создать много проблем во время эксплуатации ДВС. Поэтому умельцам, занимающимся этим делом, можно посоветовать как можно тщательнее фильтровать масло перед загрузкой в бак, это касается и конечного продукта.

Заключение

Как выяснилось, изготовление биодизеля не такое уж и простое дело, как может показаться. Особенно если ориентироваться на советы, взятые из интернета. Это вовсе не значит, что домашнее производство горючего невозможно, просто оно потребует значительных вложений и усилий.

Биодизель - это метиловый эфир, получаемый в результате химической реакции из любых растительных масел и животных жиров. Биодизель химически является смесью метиловых (или этиловых) эфиров жирных кислот. Исходное сырье (жиры) химически являются глицериновыми эфирами жирных кислот.
Главное преимущество биодизеля – это то, что его производят из ресурсов, которые быстро восстанавливаются.
Биодизель подвергается практически полному биологическому распаду: в почве или в воде микроорганизмы за месяц перерабатывают 99% биодизеля. Этот продукт безопасен настолько, что даже обычная кухонная соль может быть признана более токсичной.
Биодизель-это главный прорыв в сфере альтернативных топлив. Он безопасен, эффективен и чист. Он прост в приготовлении и использовании, что не может быть в такой же мере сказано о других топливах, альтернативных или минеральных.
Биодизель-это удивительное открытие, которое может произвести коренные изменения в мыслях людей и сделать их менее зависимыми от тех топлив, которые вредны для окружающей среды, ограничены в количестве и дорого стоят, в отличие от биодизеля.

Биодизель, рапс

Особая привлекательность рапса состоит в том, что он как высокоэнергетическая культура служит наиболее перспективным сырьем для производства биологического горючего.

В России, на Украине, в Беларуссии и других странах СНГ благодаря особым природно-климатическим условиям, обеспечивается достатояно высокая урожайность этой культуры. Рапсовое масло является самым дешовым из растительных масел. Кроме рапса для производства можно использовать и другие маслосодержащие культуры - подсолнечник, кукурузу, и др., однако рапс технологически проще и экономически выгоднее. Сгорание 1 грамма биодизеля дает 9,5 тыс. каллорий. Это огромный энергетический потенциал.

Биодизельное топливо (биодизель, biodiesel) - относительно новый вид экологически чистого топлива. Производится биодизель, как правило, из растительного масла и поэтому является возобновляемым источником энергии. Биодизель может использоваться в обычных двигателях внутреннего сгорания без изменения их конструкции. Возможно применение биодизеля как самостоятельного вида топлива, так и в смеси с обычным (минеральным) дизельным топливом.
Биодизель (biodiesel) - это метиловый эфир, получаемый в результате химической реакции из любых растительных масел и животных жиров. Биодизель химически является смесью метиловых (или этиловых) эфиров жирных кислот. Исходное сырье (жиры) химически являются глицериновыми эфирами жирных кислот.
Биодизель представляет собой жидкость золотистого или темно-коричневого цвета в зависимости от исходного сырья. Он практически не смешивается с водой, так как обладает низкой плотностью, не превышающей 0,88 г/см3. Вязкость этого Технологии и оборудование по производству биодизельного топлива 8
альтернативного топлива практически идентична вязкости топлива, которое производится из нефтепродуктов.
Применяется на автотранспорте в чистом виде и в виде различных смесей с дизельным топливом. В США смесь дизельного топлива с биодизелем обозначается буквой B; цифра при букве означает процентное содержание биодизеля. В2 - 2 % биодизеля, 98 % дизельного топлива. В100 - 100 % биодизеля.
Применение смесей не требует внесения изменений в двигатель.

Технология производства биодизеля :

Первый этап - посадка и сбор рапса: обеспечение качественными семенами до... закупки рапса.
Второй этап - прием сырья: проводится тестирование сырья на содержание эруковой кислоты, примесей сорняков и влажности. От этого зависит стоимость сырья.
Следующий этап: Сырье (семена рапса) поступает в маслобойку, где масло отделяется от маслового шрота. Шнековые прессы Reinartz. Производительность от 40 до 1800 кг в час. Шрот используется в комбикормовой промышленности. Затем масло передается в этирификационную установку. Молекулы жира, входящие в состав рапсового масла, состоят из триглицеридов, соединений трехвалентного спирта глицерина с тремя жирными кислотами. Для получения метилового эфира к рапсовому маслу добавляется метанол (в соотношении 9:1), и небольшое количество щелочного катализатора. Процесс эритификации происходит в специальных колоннах. В результате химической реакции образуется метиловый эфир или биодизель, и как побочный продукт - глицерин. Глицерин доочищенный до 99,8% незаменим в косметологической и фармацептической отраслях. При его переработке получается сульфат кальция, который успешно применяется на полях в качестве удобрения. На отделенные жирные кислоты тоже есть спрос.

Используя правильную технологию и лучшие сорта рапса можно собрать до 2-4 тонн с одного гектара, а при переработке 2-3 тонн семян получить около 1 тонны биодизеля.
Полученный из рапса биодизель отличается хорошей воспламеняемостью, что обеспечивается более высоким цетановым числом, чем у обычного дизельного топлива ("нефтяного") 56.58 вместо 50.52.
При сгорании при сравнении с обычным дизельным горючим выделяется на 10% меньше двуокиси углерода и на 50% меньше сажи.

Мировым лидером по селекции рапса является Германия. Ее сорта занимают почти половину плошадей в странах Европейского содружества. Производство биодизеля в Германии увеличивается каждый год на 40-50%.
Главные экспортеры рапса - Европа, Канада и Австралия; импортеры - Китай, Мексика, Япония. Бангладеш, Пакистан и ряд других стран.

Химический процесс получения биодизеля

Для получения биодизеля используют любые виды растительных масел - подсолнечное, рапсовое, льняное и т.д. При этом биодизель полученный из разных масел имеет некоторые отличия. Так, например пальмовый биодизель имеет наибольшую калорийность, но и самую высокую температуру фильтруемости и застывания. Рапсовый биодизель несколько уступает пальмовому по калорийности, но лучше переносит холод, потому более всего подходит для европейских стран и России.
Химически биодизель - это метиловый эфир, являющийся продуктом реакции этерификации растительного масла при температуре около 50 °C в присутствии катализатора.
Сам процесс, в принципе, достаточно прост. Нужно уменьшить вязкость растительного масла, чего можно достичь различными способами. Любое растительное масло - это смесь триглицеридов, т. е. эфиров, соединенных с молекулой глицерина с- трехатомным спиртом (C3H8O3). Именно глицерин придает вязкость и плотность растительному маслу. Задача при приготовлении биодизеля- удалить глицерин, заместив его на спирт. Этот процесс называется трансэтерификацией.

Реакция в целом выглядит так,
CH2OC=OR1
CHOC=OR2 + 3 CH3OH → (CH2OH)2CH-OH + CH3COO-R1 + CH3COO-R2 + CH3OC=O-R3
CH2COOR3
Триглицериды+метанол→ глицерол+эфиры, МА «Навигатор» Технологии и оборудование по производству биодизельного топлива 10
Где R1, R2, R3: алкильные группы.
В результате применения метанола образуется метиловый эфир, в результате использования этанола- этиловый эфир.
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.
В качестве щелочи берется гидроксид калия КОН или гироксид натрия - NaOH. Для начинающих рекомендуется использовать именно NaOH.

Европейский стандарт качества DIN EN 14214.
ТУ У 24.1-34582279-002:2006 "БИОТОПЛИВО ДИЗЕЛЬНОЕ"
№ п/п

Показатель Значение Метод определения
1 Цетановое число, не меньше 56 по ГОСТ 3122 или EN ISO 5165
2 Кинематическая вязкость при температуре 40ºС, мм2/с, в пределах 3,5-5,0 по ГОСТ 33 или EN ISO 3104
3 Плотность при температуре 15ºС, кг/м3 в пределах 860-900 по ГОСТ 3900 или ISO 3675:1993
4 Температура вспышки ºС, не менее 120 по ДСТУ 4455
5 Массовая часть серы, %, не более 0,001 по ГОСТ 19121
6 Коксуемость 10%-го остатка, не более 0,3 по ГОСТ 19932 или EN ISO 10370
7 Зольность, %, не более 0,02 по ГОСТ 1461 или ДСТУ ISO 6884 или ISO 3987
8 Содержание воды, %, не более 0,05 по ГОСТ 2477 или ДСТУ ISO 662 или ДСТУ ISO 8534 или
EN ISO 12937
9 Испытания на медной пластине выдерживает по ГОСТ 6321 или ISO 2160
10 Стабильность окисления при температуре 110ºС, часов, не менее 6,0 по ДСТУ ISO 6886 или EN 14112:2003
11 Кислотное число, мг KOH на г, не более 0,50 по ДСТУ 4350 или EN 14104:2003
12 Йодное число, г йода на 100г, не более 120 по ГОСТ 2070 или ДСТУ ISO 3961:2004 или EN 14111:2003
13 Массовая часть эфиров, %, не менее 96,5 по ДСТУ ISO 5508
14 Массовая часть метилового эфира линолеиновой кислоты, %, не более 12,0 по ДСТУ ISO 5508
15 Массовая часть метанола, %, не более 0,20 по ДСТУ ISO 5508
16 Массовая часть моноглицерида, %, не более 0,80 по ДСТУ ISO 5508
17 Массовая часть диглицерида, %, не более 0,20 по ДСТУ ISO 5508
18 Массовая часть триглицерида, %, не более 0,20 по ДСТУ ISO 5508
19 Массовая часть свободного глицерина, %, не более 0,02 по ДСТУ ISO 5508
20 Общий глицерин, %, не более 0,25 по ДСТУ ISO 5508
21 Массовая часть фосфора, %, не более 10,0 по ДСТУ ISO 5508
22 Содержание механических примесей отсутствуют по ГОСТ 6370

Преимущества использования биодизеля по сравнения с обычным дизтопливом.

Главное преимущество биодизеля – это то, что его производят из ресурсов, которые быстро восстанавливаются (запасы нефти, например, практически невосстановимы). К примеру, данный вопрос является очень актуальным для коллективных хозяйств, которые занимаются переработкой масла, у всех встает больной вопрос, где взять солярку к началу сезона. Ответ прост, сделать биодизель из своего же сырья и быть полностью автономными в потреблении топлива.

Растительное происхождение. Подчеркнем, что биодизель не обладает бензоловым запахом и изготавливается из масел, сырьем для которых служат растения, улучшающие структурный и химический состав почв в системах севооборота. Сырьем для производства биодизеля могут быть различные растительные масла: подсолнечное, рапсовое, соевое, арахисовое, пальмовое, хлопковое, льняное, кокосовое, кукурузное, горчичное, касторовое, конопляное, кунжутное, отработанные масла (использованные, например, при приготовлении пищи), а также животные жиры.

Экология. Сильной стороной биодизеля так же является то, что он при сгорании выбрасывает в атмосферу гораздо меньше вредных газов (биодизель в сравнении с минеральным аналогом почти не содержит серы (< 0,001 %, тогда как минеральное дизтопливо < 0,2 %)). В мировой практике лимитируется ряд компонентов выхлопных газов, среди них: монооксид углерода СО, несгоревшие углеводороды, окислы азота NOX и сажа. Очевидны преимущества биодизеля по показателям продуктов сгорания: монооксида углерода, углеводородов, остаточных частиц и сажи. В ЕС производство биодизеля давно получило поддержку правительства, так как рассматривается как стратегическое направление развития топливной отрасли.

Биологическая безвредность. По сравнению с минеральным маслом, 1 литр которого способен загрязнить 1 млн литров питьевой воды и привести к гибели водной флоры и фауны, биодизель, как показывают опыты, при попадании в воду не причиняет вреда ни растениям, ни животным. Кроме того, он подвергается практически полному биологическому распаду: в почве или в воде микроорганизмы за месяц перерабатывают 99% биодизеля, что позволяет говорить о минимизации загрязнения рек и озер при переводе водного транспорта на альтернативное топливо.

Меньше выбросов СО2. При сгорании биодизеля выделяется ровно такое же количество углекислого газа, которое было потреблено из атмосферы растением, являющимся исходным сырьем для производства масла, за весь период его жизни. Тем не менее, следует заметить, что назвать биодизель экологически чистым топливом было бы неверно. Он дает меньшее количество выбросов углекислого газа в атмосферу, чем обычное дизтопливо, но все таки это не нулевой выброс.

Хорошие смазочные характеристики. Известно, что минеральное дизтопливо при устранении из него сернистых соединений теряет свои смазочные способности. Биодизель же, несмотря на значительно меньшее содержание серы, характеризуется хорошими смазочными свойствами. Это обуславливается его химическим составом и содержанием в нем кислорода.

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.

Высокая температура воспламенения. Еще один технический показатель, интересный для организаций, хранящих и транспортирующих ГСМ: точка воспламенения. Для биодизеля, ее значение превышает 150°С, что позволяет назвать биогорючее относительно безопасным веществом. Тем не менее, это не означает, что к нему можно относиться с халатностью

К достоинствам биодизеля можно отнести:

· 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 нём кислорода. Например,
грузовик из Германии попал в Книгу рекордов Гиннеса, проехав более 1,25
миллиона километров на биодизельном топливе со своим оригинальным
двигателем.

Рентабельность производства биодизеля

Со 150 га. можно собрать 400 тонн рапса из которого получится 180 тонн масла, 210 тонн жмых.
После переработке 180 тонн масла в биодизель образуется побочный продукт - глицерин в количестве 27,5 тонн.
Биодизеля получаем в количестве 198000 литров.
Для производства потребуется 20000 литров спирта, 2160 кг. катализатора.

28000 литров биодизеля оставляем на собственные нужды.

170000 топлива реализуем по цене 20 руб. за 1 литр = 3400000 руб.
210 тонн жмых реализуем по цене 5 руб. за 1 кг. = 1050000 руб.
27,5 тонн глицерина реализуем по цене 25 руб за кг. = 687500 руб.

выручка составит в размере 5137500 руб.

затраты:
20000 литров спирта по цене 49 руб. за 1 литр = 980000 руб.
2160 кг. катализатора по цене 23 руб за 1 кг. = 49680 руб.
з/п 3 чел. по 15000 руб. в месяц за год = 540000 руб.
электроэнергии 32000 кВт по цене 4,5 руб за 1 кВт = 144000 руб.

итого: 1713680 руб.

Заключение

Биодизель и его производство - это одно из самых перспективных и выгодных
направлений для малого бизнеса , оно позволяет получать высокие прибыли, при
этом сохраняется благоприятная экологическая среда. Цикл производства
практически безотходный, сырье может выращиваться на используемых землях.
После производства биотоплива остается жмых, который используют в качестве
корма для животных и глицериновая фаза, которая при очистке превращается в
чистый глицерин.
Доходность этого производства весьма велика, прибыль составляет разницу между
затратами на сырье и суммой, полученной от реализации топлива. Рентабельность
это вида бизнеса высокая, ведь спрос на биотопливо возрастает день ото дня.

Наличие биологических видов топлива в энергетическом балансе каждой страны становится все более актуальным вопросом в контексте энергетической и экологической безопасности. Поэтому сельское хозяйство играет важную роль источника поставки сырья не только для пищевой промышленности, но и для энергетической отрасли. Учитывая большой аграрный потенциал Украины, можно частично обеспечить себя собственными биоэнергетическими ресурсами, что будет способствовать уменьшению зависимости от импорта энергоносителей и улучшению окружающей среды.

Лучшее понимание рынка биотоплива и перспектив его роста требует рассмотрения базовых характеристик биодизеля и растительных масел, учитывая особенности технологического процесса.

Биодизель - это тип топлива из возобновляемых источников. Его обычно производят из масличных культур, животных жиров, а также в качестве альтернативы используют масляные отходы пищевой промышленности.

В качестве сырья для производства биодизеля чаще всего используют семена рапса. До недавнего времени в севооборотах рапс занимал незначительное место - сеяли его преимущественно на технические нужды для легкой и пищевой промышленности. Сегодня эта культура имеет приоритетное значение прежде всего для сельскохозяйственных предприятий, учитывая высокую рентабельность производства.

Со­няш­ник в Ук­раїні ви­ро­щу­ють для ви­ко­ри­с­тан­ня у про­до­вольчій га­лузі, а ріпак і соя по­тенційно мо­жуть на­бу­ти ши­ро­ко­го технічно­го за­сто­су­ван­ня як си­ро­ви­на для ви­роб­ництва біопа­ли­ва. У 2014 р. ва­ло­вий збір ріпа­ку ста­но­вив близь­ко 2198 тис. т, що на 6,5% мен­ше від до­сяг­ну­то­го рівня в 2013 р., хо­ча це май­же вдвічі більше, ніж у по­пе­редні про­аналізо­вані періоди (рисунок).

Произведенные в Украине семена полностью экспортируются, незначительная их часть остается для внутреннего потребления. Так, в 2014-м экспорт рапса составил 1900 тыс. т, что соответствует около 84,3% общего предложения семян, тогда как внутренняя переработка составила лишь 6,8% (внутреннее потребление - 153 тыс. т) (таблица).

Таким образом, можно сказать, что внутренний спрос на семена рапса незначителен, поскольку для продовольственных целей используется подсолнечник, а для производства биотоплива не создано достаточно условий - экономических, технических, законодательных.

Однако повышение мировых цен на семена масличных культур и растительного масла должно способствовать и в дальнейшем расширению площадей, а также увеличению их валовых сборов. Биодизель производят с помощью химической реакции растительного масла и этанолового или метанолового спирта в процессе этерификации. Метанол распространен в использовании, поскольку сравнительно дешевле этанола (доля в процессе производства составляет 7,5%). При использовании этанола могут возникнуть некоторые трудности с отделением побочной продукции (глицерина) от биодизеля и увеличиться энергетические затраты.

По техническим признакам биодизель характеризуется как метиловый эфир олеиновой кислоты. Рапсовое масло является доминирующим сырьем в Европе для его производства. В США биодизель производят в основном из соевого масла, несмотря на то, что оно присутствует в таком количестве, как все другие растительные масла и жиры вместе взятые. В тропических и субтропических странах выращивают большое количество масличных культур, в частности для производства биодизеля используют пальмовое, кокосовое масло и ятрофу.

Где используют биодизель?

Биодизель без труда можно использовать как смесь с дизельным топливом в современных двигателях. Широкую популярность приобрела смесь биодизеля с долей 20% в дизельном топливе (В20), хотя используют и смеси с более низкой долей биодизеля - 1, 2, 5%. Чистый биодизель (В100) пользуется высоким спросом во многих странах, особенно в Германии. Однако при низких температурах он, как и смесевые топлива, влечет применение специальных антифризных средств безопасности, поскольку топливо расслаивается с образованием слоев льда. Недостатком также является гигроскопичность горючего, то есть его свойство поглощать влагу из атмосферы, что вызывает коррозию элементов топливной системы. Биодизель агрессивен по отношению к резиновым деталям, поэтому некоторые двигатели приходится видоизменять.

В целом, биодизельное топливо безопасно в использовании, поддается биологическому расщеплению. Его применение способствует уменьшению выбросов оксида углерода, углеводородов и других токсичных газов в атмосферу, улучшению смазочного свойства дизельного топлива и повышению цетанового числа к минеральному горючему.
Качество биодизеля должно соответствовать требованиям, которые прописаны стандартами и нормами. Например, в ЕС качество такого вида топлива определяет действующая с ноября 2003 года во всех странах ЕС норма EN 14214, в Германии - DIN EN 14214. Эти нормы являются основополагающими для производителей автомобилей о разрешении на выпуск двигателей, потребляющих биодизель. В Германии этот стандарт входит как техническая база в постановление правительства «О требованиях к топливу и его маркировке». Контроль качества проводится, начиная от производства до реализации, транспортировки и применения. В Германии биодизель можно продавать только того качества, которое соответствует этой норме. Соблюдение требований качества регулярно проверяют соответствующие ведомства федеральных земель. Кроме государственного контроля, в Германии создана Рабочая группа по менеджменту качества биодизеля (нем. Arbeitsgemeinschaft Qualitа..tsmanagement Biodiesel e.V. (AGQM)), члены которой осуществляют пятиступенчатый контроль системы качества биодизеля (на добровольных началах). Из имеющихся около 1900 автозаправочных станций в эту группу входит более 1300, причем качество биодизеля отслеживается от производства до потребления. Требование качества по этой системе даже выше, чем того требуют европейские нормы.

В качестве горючего используют также растительное масло, однако свойства рапсового масла по сравнению с дизельным топливом существенно отличаются, главным образом, высокой вязкостью при низких температурах. Растительное масло нельзя использовать для обычного дизельного двигателя - для этого он требует специального переоборудования или даже замены на так называемый Ельсбетт-двигатель (англ. - Elsbett engine, производное от фамилии инженера-разработчика).

По многим техническим причинам смешивать растительное масло с традиционным горючим сложно. Однако некоторые тропические растительные масла, например кокосовое, которое более насыщено, позволяется смешивать непосредственно с дизтопливом. В тропических регионах есть большой потенциал для использования смеси растительного масла с дизельным топливом без технического переоборудования двигателя. Однако производители двигателей не предоставляют гарантий работы двигателям на растительном масле. Кроме того, развитие современных двигателей ведется в направлении совершенствования систем электронного управления двигателей и регулирования процесса сгорания, которые, как правило, не пригодны для работы на растительном масле.

Как стимулировать производство биотоплива?

Для стимулирования развития производства биотоплива правительства многих стран внедряют механизмы поддержки этого направления и дальнейшего развития отрасли на кратко- или долгосрочной перспективы. Поставленные цели и ожидаемые результаты от применения биологических видов топлива отличаются от страны к стране, но в целом они объединены тройной мотивацией:

Исчерпаемостью нефти и растущей зависимостью страны от ее импорта, а также повышением цен на нефтепродукты;

Ростом выбросов углерода и других вредных веществ как главных факторов изменения климата и равновесия в экосистеме;

Развитием новых рынков для сельского хозяйства.

По нашему мнению, важно определить приоритеты развития биотопливной отрасли и цели государственной политики в этой сфере, что непременно повлияет на разработку и принятие соответствующих законодательных решений и будет способствовать наращиванию производства отдельных видов биотоплива.

Насущная необходимость развивать альтернативные источники энергии внутри страны связана с острыми проблемами современности - высокой зависимостью от импорта энергоносителей, что влияет на нестабильность цен и сказывается на благосостоянии населения страны, а также с обострением экологической ситуации в связи с ежегодным увеличением выбросов вредных веществ в атмосферу.

Поэтому в этом контексте важную роль в развитии биологических видов топлива играет сельское хозяйство, поскольку именно сырье растительного происхождения используют как источник для их производства. В свою очередь, усиление конкуренции за сырьевые ресурсы сельского хозяйства со стороны промышленного производства биотоплива приводит к острым дискуссиям правительств многих стран по диверсификации сельскохозяйственного производства.

О. Ма­кар­чук , канд. экон. на­ук, до­цент, НУБиП Ук­раины

Такой термин, как «биодизель», большинству понятен чисто интуитивно. Но зачастую при этом происходит определенная путаница. Ничего страшного, но все-таки лучше обойтись без нее и разобраться, что же такое биодизель.

Вернемся к ДВС

При работе в его цилиндрах происходит сгорание бензина или дизельного топлива. То и другое является продуктом переработки нефти, запасы которой ограничены, кроме того, при сжигании этих видов горючего образуются вещества, наносящие вред людям и окружающей среде. Одним из вариантов, позволяющим избежать подобного, является применение биодизеля как топлива для двигателей.

Надо пояснить, что оно собой представляет. Дело в том, что производство биодизеля основано на использовании животных жиров и растительного масла как исходного сырья. Можно провести простую аналогию – из нефти получают бензин и солярку, из масла или жира возможно получение топлива для работы ДВС.

Небольшое уточнение – в качестве горючего для работы моторов могут применяться разные вещества, например тот же самый спирт, получаемый из опилок, но в данном случае мы рассматриваем топливо именно для дизельных двигателей, а сырьем для биодизеля, так называется этот вид горючего, служат масло или остатки жира.

Как можно использовать биологическое топливо?

Использование жира и масла в качестве горючего может осуществляться такими способами:

• Напрямую, заливая масло в бак. Недостатком такого подхода будет неполное его сгорание, смешивание со смазкой и ухудшение ее смазочных свойств, а также появление отложений на форсунках, кольцах, поршнях из-за повышенной вязкости растительного топлива.
• Смешивая его с керосином или дизельным топливом.
• Путем преобразования растительного масла, источником получения которого может быть рапс, кукуруза, подсолнечник и т.д., и в итоге получение биодизеля.

Наиболее сложной из упомянутых считается технология преобразования масла, но тем не менее, она настолько проста, что легко реализуется, благодаря чему можно получить биодизель в домашних условиях.

Так что же такое биодизель?

Фактически биодизель является смесью эфиров, в основном это метиловый эфир, как результат химической реакции. К его достоинствам следует отнести:

1. растительное происхождение, благодаря возможности выращивания растений мы получаем возобновляемый источник топлива;
2. биологическая безопасность, биодизель является экологически безвредным, его попадание в окружающую среду не наносит ей никакого вреда;
3. меньший уровень выбросов двуокиси углерода и других отравляющих веществ;
4. незначительное содержание серы в выхлопных газах моторов, использующих биодизель;
5. хорошие смазочные характеристики.

По сути дела, растительное масло – это смесь эфиров с глицерином, который придает ему вязкость. Процесс производства биодизеля основан на том, что надо удалить глицерин и заменить его спиртом. Стоит отметить, что недостатком такого топлива является необходимость его подогрева при низких температурах или применения смеси биодизеля и обычной солярки.

Технология производства биодизеля

Технология производства биодизеля достаточно проста. Обычно его изготовление осуществляется из различных сортов растительного масла. Для этого может быть использован рапс, соя, кукуруза и т.д., общий список веществ, пригодных для получения исходного сырья достаточно значителен. Для производства биодизеля также подходит масло, оставшееся после приготовления пищи. Схему подобного процесса можно увидеть на приведенном рисунке

Раз мы рассматриваем топливо растительного происхождения, то и технология его изготовления должна охватывать процесс выращивания исходного сырья. Наиболее подходящим для этого считается рапс, как требующий меньших затрат на получение. Хотя сейчас появляются большие перспективы у биодизеля из водорослей. При этом не занимается земля для выращивания культуры на топливо, и величина себестоимости биодизеля будет ниже, чем в других случаях.

Так вот, семена (рапс, соя, подсолнечник и т.д.) после проверки качества поступают на маслобойку. Оставшийся после производства масла шрот может быть использован комбикормовой промышленностью, а полученное масло, как предусматривает технология, идет на дальнейшую обработку. Она называется этерификацией, и после ее проведения, метиловых эфиров в составе биодизеля должно содержаться более девяноста шести процентов.

Сама технология проста, что делает возможным организацию производства биодизеля в домашних условиях. К маслу добавляется метанол (9:1), и в качестве катализатора – небольшое количество щелочи. Метанол может быть получен из опилок, а также вместо него допускается применять изопропиловый спирт или этанол. Процедура этерификации проходит в условиях повышенной температуры и занимает до нескольких часов. После окончания реакции в емкости наблюдается расслоение жидкости – сверху биодизель, внизу глицерин.

Глицерин удаляется (сливается снизу) и может использоваться в качестве сырья в каких-то других процессах. Получившийся биодизель надо очистить, порой вполне достаточно бывает выпаривания, отстаивания и последующей фильтрации. Подробней промышленный процесс производства приведен на видео.

Получение биодизеля в домашних условиях

Как видно из представленного описания, технология производства достаточно проста и позволяет изготавливать биодизель своими руками, вплоть до того, что в домашних условиях можно получать топливо, и порой не только для собственных нужд. Причины, по которым можно взяться за подобную работу, у каждого могут быть разными, но не касаясь их, стоит отметить, что во всем мире потребление биодизеля только растет.

Когда в домашних условиях изготавливают биодизель своими руками, главной проблемой будет не вопрос его производства, а обеспечение качества готовой продукции. Поставщиками сырья могут стать предприятия общественного питания, у которых в достаточном объеме есть использованное масло, и его можно купить по доступной цене. Выращиванием рапса стоит заниматься при потреблении биодизеля в большом количестве, например, для реализации на сторону или наличия большого парка техники.

При организации производства в домашних условиях наиболее актуальными будут проблемы:

• Плохой выход, т.е. из первоначального сырья получается не более девяноста трех процентов готовой продукции. Обусловлено это может быть особенностями используемой в домашних условиях установки или режимами переэтерефикации.
• Некачественная фильтрация. Подобный процесс достаточно сложный, и для получения в домашних условиях качественного биодизеля, ему надо уделить особое внимание. Для этого используются специальные технологии или адсорбенты.

Непосредственно с установкой по производству подобного топлива, можно ознакомиться на видео.

Существуют и другие варианты установок для производства в домашних условиях биодизеля, изготавливаемые промышленным способом.

Перспективы использования биодизеля

Как уже отмечалось, производство такого топлива только растет. И хотя сырьем для этого служит растительное масло, его получают в разных местах из разных культур. В Европе – рапс, в Индонезии – пальмовое масло, в Америке – соя, и т.д.

Однако наиболее перспективным считается получение биодизеля из водорослей . Для их выращивания могут использоваться как отдельные пруды, так и специальные биореакторы, а также участки морского побережья. Кроме того, при этом не только растет производство топлива, но и освобождаются земли для выращивания продуктов питания.

Хотя биодизель изготавливается из растительного масла, а не из опилок, он является отличным заменителем обычной солярки. Особенно в условиях ограниченных запасов нефти. И кроме того, нельзя исключать такого его достоинства, как возможность производства в домашних условиях. Несмотря на то, что при промышленном производстве он получается дороже солярки, тем не менее, является отличным альтернативным видом топлива для дизелей.