BIYODIZEL: TARIHÇESI, ÖZELLIKLERI, TÜRLERI, AVANTAJLARI, DEZAVANTAJLARI - KIMYA - 2025

Biyodizel yakıt, düşük molekül ağırlıklı alkoller ile reaksiyona sokulması, bitkisel ve hayvansal yağlar elde edilir doğal kökenlidir. Bu reaksiyona transesterifikasyon denir; yani, yeni yağ asidi esterleri (mono alkil esterler olarak da adlandırılır) orijinal trigliseritlerden oluşturulur.

Diğer bağlamlarda, "transesterifikasyon" kelimesini kullanmak yerine, biyokütlenin alkollerle işlendiği için alkolizden geçtiği söylenir; aralarında ve ağırlıklı olarak metanol ve etanol. Bu biyoyakıt üretmek için metanol kullanımı o kadar yaygındır ki neredeyse onunla eş anlamlıdır.

Biyodizel pompası B5. Kaynak: Pxhere.

Biyodizel, dizel yakıt, dizel veya petrodizel kullanımı için yeşil bir alternatiftir (bileşiminin petrol hidrokarbonlarından oluştuğunu daha da vurgulamaktadır). Ancak dizel motorlarda performans açısından özellikleri ve kalitesi çok fazla farklılık göstermez, bu nedenle her iki yakıt da farklı oranlarda karıştırılır.

Bu karışımlardan bazıları biyodizelde daha zengin (örneğin B100) veya petrodizelde daha zengin (sadece% 5-20 biyodizel) olabilir. Böylelikle biyodizelin piyasaya sürülmesiyle motorin tüketimi yaygınlaşmakta; bir dizi etik, üretken ve ekonomik sorunun üstesinden gelmeden olmaz.

Basit bir bakış açısıyla, petrol, makineleri hareket ettirmek için yakabilen ve enerji üretebilen bir sıvı olarak elde edilebiliyorsa, neden doğal kökenli bir yağ olmasın? Ancak bu tek başına yeterli değildir: Fosil yakıtlarla rekabet etmek veya bu yakıtlara ayak uydurmak istiyorsanız kimyasal işlem görmelisiniz.

Bu işlem hidrojenle yapıldığında, bitkisel yağ veya hayvansal yağın rafine edilmesinden söz edilir; oksidasyon derecesi düşük veya molekülleri parçalanmış. Biyodizelde ise hidrojen yerine alkoller (metanol, etanol, propanol vb.) Kullanılmaktadır.

Tarih

Transesterifikasyon reaksiyonu

Biyoyakıtların karşılaşacağı ilk sorunun cevabı geçmişte keşfedilmişti. 1853'te iki bilim adamı, E. Duffy ve J. Patrick, Rudolf Diesel ilk çalışan motorunu çalıştırmadan çok önce, bir bitkisel yağın ilk transesterifikasyonunu gerçekleştirdi.

Bu transesterifikasyon işleminde, sıvı yağların ve / veya katı yağların trigliseridleri, yağ asitlerinin metil ve etil esterlerinin yanı sıra ikincil bir ürün olarak gliserol üretmek için alkollerle, özellikle metanol ve etanol ile reaksiyona girer. Reaksiyonu hızlandırmak için KOH gibi bazik bir katalizör kullanılır.

Yağların transesterifikasyonunun en önemli noktası, seksen yıl sonra G. Chavanne adlı Belçikalı bir bilim adamının, bitkisel yağların yüksek ve verimsiz viskozitesini azaltmak için bu reaksiyonu yeniden yönlendirmesidir.

Rudolf Diesel ve motoru

Dizel motor, 1890 yılında, daha 19. yüzyılın sonunda, buhar motorlarının sınırlamalarına yanıt olarak ortaya çıktı. Bir motordan istediğiniz her şeyi bir araya getirdi: güç ve dayanıklılık. Ayrıca her tür yakıtla çalıştı; ve Rudolf'un kendisinin ve Fransız hükümetinin hayranlığına göre, bitkisel yağlarla çalışabilirdi.

Trigliseridlerin enerji kaynakları olduğundan, yandıklarında mekanik iş üretebilecek ısı ve enerji açığa çıkaracaklarını düşünmek mantıklıydı. Dizel, çiftçilerin petrol sahalarından uzak yerlerde kendi yakıtlarını işleyebilmelerini memnuniyetle karşıladığı için bu yağların doğrudan kullanımını destekledi.

Dizel motorun ilk işlevsel modeli, 10 Ağustos 1893'te Almanya'nın Augusta kentinde yaptığı sunumda başarılı oldu. Rudolf Diesel bitkisel yağların fosil yakıtlara rakip olabileceğine sıkı sıkıya inandığı için motoru yer fıstığı yağıyla çalışıyordu; ama tıpkı daha sonraki işlemler olmaksızın kaba bir şekilde işlendikleri gibi.

Yer fıstığı yağıyla çalışan bu aynı motor, 1900'de Paris'teki Dünya Fuarı'nda tanıtıldı. Ancak, o zamana kadar petrol çok daha erişilebilir ve daha ucuz bir yakıt kaynağı olduğu için fazla ilgi görmedi.

petrodizele

Diesel'in 1913'teki ölümünden sonra, petrol rafinasyonundan mazot (dizel veya petrodizel) elde edildi. Ve bu nedenle, yer fıstığı yağı için tasarlanan dizel motor modeli, diğer bitkisel veya biyokütle yağlarından daha az viskoz olan bu yeni yakıtla çalışacak şekilde uyarlanmalı ve yeniden inşa edilmeliydi.

Petrodizel, en ucuz alternatif olarak birkaç on yıl boyunca bu şekilde galip geldi. Yağlarını toplamak için büyük hektarlık bitkisel kütleleri ekmek pratik değildi, bu da sonuçta çok viskoz oldu, motorlar için sorunlara neden oldu ve benzinle elde edilen aynı verime eşit değildi.

Bu fosil yakıtla ilgili sorun, atmosfer kirliliğini artırması ve aynı zamanda petrol faaliyetlerinin ekonomisine ve politikasına bağlı olmasıydı. Buna başvurmanın imkansızlığı göz önüne alındığında, bazı bağlamlarda, ağır vasıta ve makineleri harekete geçirmek için bitkisel yağlar kullanıldı.

II.Dünya Savaşı'nda Biyoyakıt

İkinci Dünya Savaşı'nda çatışmanın bir sonucu olarak petrol kıt kalmaya başladığında, birçok ülke tekrar bitkisel yağlara dönmeyi gerekli gördü; ancak tasarımlarının tahammül edemediği viskozite farkından dolayı yüzbinlerce motorun hasarıyla uğraşmak zorunda kaldılar (ve hatta su emülsifiye etseler bile daha azını).

Savaştan sonra milletler bir kez daha bitkisel yağları unutarak, sadece benzin ve petrodizel yakma uygulamasına yeniden başladılar.

Biyodizelin doğuşu

Viskozite sorunu, 1937'de etanolle işlenmiş hurma yağından yağlı asitlerin etil esterlerini elde etme yöntemi için patent alan Belçikalı bilim adamı G. Chavanne tarafından küçük ölçekte çözüldü.

Bu nedenle, biyodizelin resmen 1937'de doğduğu söylenebilir; ancak ekimi ve seri üretimi, Avusturya bir tarım üniversitesinde gerçekleştirilen 1985 yılına kadar beklemek zorunda kaldı.

Bu bitkisel yağların transesterifikasyona tabi tutulmasıyla, viskozite sorunu nihayet çözüldü, petrodizelin performansıyla eşleşti ve hatta bunun üzerinde yeşil bir alternatif oluşturdu.

Özellikleri

Biyodizelin özellikleri küresel olarak üretildiği hammaddeye bağlıdır. Üretim sürecine bağlı fiziksel bir görünüm olan altından koyu kahverengiye kadar değişen renklere sahip olabilir.

Genel anlamda yağlama özelliği iyi olan, motor gürültüsünü azaltan, ömrünü uzatan ve bakım için daha az yatırım gerektiren bir yakıttır.

120ºC'den daha yüksek bir tutuşma noktasına sahiptir, yani dış sıcaklık bunu aşmadığı sürece yangın riski yoktur; 52ºC'de bile yanabilen dizelde durum böyle değildir (yanan bir sigara için elde edilmesi çok kolaydır).

Benzen ve toluen gibi aromatik hidrokarbonların eksikliğinden dolayı, dökülme veya uzun süreli maruz kalma durumunda kanserojen bir risk oluşturmaz.

Aynı şekilde bileşiminde kükürt bulunmadığından SO ₂ veya SO ₃ kirletici gazlar üretmez . Dizel ile karıştırıldığında, doğal kükürt bileşiklerinden daha büyük bir yağlama özelliği verir. Aslında, kükürt istenmeyen bir elementtir ve dizel kükürtten arındırıldığında, biyodizel veya diğer katkı maddeleri ile geri kazanılması gereken yağlama özelliğini kaybeder.

Elde etme ve üretim

Biyodizel, transesterifiye bitkisel yağlardan veya hayvansal yağlardan elde edilir. Peki hangisi hammaddeyi oluşturmalı? İdeal olarak, daha küçük bir yetiştirme alanından daha fazla miktarda yağ veya katı yağ üreten; daha uygun bir ifadeyle, tarım arazinizin kapladığı hektarların sayısı olacaktır.

İyi biyodizel, küçük tarlalardan büyük miktarda yağ üreten bir mahsulden (tahıllar, tohumlar, meyveler vb.) Gelmelidir; aksi takdirde, mahsullerinin tüm ülkeleri kapsaması gerekecek ve ekonomik olarak uygun olmayacaktır.

Biyokütle toplandıktan sonra, yağın sonsuz işlemlerle çıkarılması gerekir; bunların arasında, örneğin, petrolü taşımak ve çözmek için süper kritik sıvıların kullanılması vardır. Yağ elde edildikten sonra, viskozitesini düşürmek için transesterifikasyona tabi tutulur.

Transesterifikasyon, yağın toplu reaktörlerde ultrason, süper kritik sıvılar, mekanik karıştırma vb. İle metanol ve bir baz ile karıştırılmasıyla elde edilir. Metanol kullanıldığında, yağ asidi metil esterleri (İngilizce kısaltması için FAME: Fatty Acid Methyl Ester) elde edilir.

Öte yandan etanol kullanılırsa yağ asidi etil esterleri (FAEE) elde edilecektir. Biyodizeli karakterize eden tüm bu esterler ve oksijen atomlarıdır.

Metanol ve gliserol

Metanol, ağırlıklı olarak biyodizel üretiminde hammadde olarak kullanılan alkoldür; ve gliserol ise diğer endüstriyel prosesleri desteklemek ve dolayısıyla biyodizel üretimini daha karlı hale getirmek için kullanılabilecek bir yan üründür.

Gliserol, üç DMARD oluşturmak için metanol ile değiştirilen orijinal trigliserit moleküllerinden gelir.

Biyodizel türleri

Farklı sıvı veya katı yağların kendi yağ asidi profilleri vardır; bu nedenle, her biyodizel, transesterifikasyonun bir sonucu olarak farklı mono-alkil esterlere sahiptir. Öyle olsa bile, bu esterler karbon zincirlerinin uzunlukları açısından neredeyse hiç farklılık göstermediğinden, ortaya çıkan yakıtlar, özellikleri arasında büyük salınımlar göstermez.

Dolayısıyla biyodizel için bir sınıflandırma yoktur, bunun yerine üretimi için seçilen yağ veya yağ kaynağına bağlı olarak farklı bir verimlilik ve karlılık vardır. Bununla birlikte, biyodizel-petrodizel karışımları vardır, çünkü her iki yakıt da karıştırılabilir ve birbiriyle karışabilir ve motor için yararlı niteliklerini sağlar.

Saf biyodizelin B100 olduğu söyleniyor; Bileşiminde% 0 petrodizel olan. Sonra başka karışımlar da var:

- B20 (% 80 petrodizel ile).

- B5 (% 95 petrodizel ile).

- B2 (% 98 petrodizel ile).

1996'dan önce üretilen otomobiller, solvent etkisi nedeniyle bozulan bazı bileşenleri değiştirmek zorunda kalmadan motorlarında B100 kullanamazlardı. Bununla birlikte, bugün bile fabrika garantilerinde yüksek konsantrasyonlarda biyodizele izin vermeyen araba modelleri vardır, bu nedenle B20'den daha düşük karışımların kullanılmasını tavsiye ederler.

avantaj

Aşağıda, biyodizelin petrodizele göre sahip olduğu ve onu çevreci ve çekici bir alternatif haline getiren bir dizi avantajın bir dökümü bulunmaktadır:

- Yenilenebilir ve genellikle atık olarak kaybolan bir hammadde olan biyokütleden elde edilir.

- Biyolojik olarak parçalanabilir ve toksik değildir. Bu nedenle kazara dökülmesi halinde toprakları veya denizleri kirletmeyecektir.

- Yüksek parlama noktası, depolarken ve taşırken daha güvenli hale getirir.

- Salınan CO ₂ bitkiler tarafından emilen miktarın aynısını temsil ettiği için sera gazı üretmez . Bu sayede Kyoto protokolüne de uymaktadır.

- Bitkisel yağ elde edilen mahsullerin ekimine yönelik kırsal faaliyetleri teşvik eder.

- Kızartma yağından bile üretilebilir. Bu nokta sizi büyük ölçüde memnun ediyor, çünkü yeraltı sularını bertaraf etmek ve kirletmek yerine ev içi veya restoranlardan geri dönüştürülmüş petrol daha fazla yeşil yakıt üretmek için kullanılabilir.

- Petrol ve türevlerinden uzun vadede bağımsız olmanın bir yolunu temsil eder.

- Yanarken daha az kalıntı bırakır.

- Bakteriyel algler, soya fasulyesi ve ayçiçeği tohumlarına ek olarak umut verici bir yenmeyen (ve çoğu için istenmeyen) biyodizel kaynağıdır.

Dezavantajları

Bu yakıtla her şey mükemmel değil. Biyodizel, petrol dizelinin yerini alacaksa aşılması gereken sınırlamalara da sahiptir. Kullanımıyla ilgili bu sınırlamalardan veya rahatsızlıklardan bazıları şunlardır:

- Daha yüksek katılaşma sıcaklığına sahiptir, yani düşük sıcaklıklarda jel haline gelir.

- Solvent gücü, 1990'dan önce monte edilen araçlarda bulunan doğal kauçuğu ve poliüretan köpüğü yok edebilir.

- Petrodizelden daha pahalıdır.

- Biyodizel hammaddesi olarak kullanıldıklarında katma değer içerdikleri için ürün ve gıda fiyatlarını artırır.

- Biyokütleye bağlı olarak, birçok hektarlık ekime ihtiyaç duyabilir, bu da bu amaca yabancı ekosistemlerin alınması anlamına gelir ve bu nedenle vahşi faunayı etkileyebilir.

- bu yanması sırasında kükürt gazları yol açmamakla birlikte, bu azot oksitlerin daha yüksek konsantrasyonlarda serbest etmez NO _x .

- Biyodizel üretimi için doyurucu kıtlık yerine büyük miktarlarda gıda kullanılacaktı.

Referanslar

1. Vikipedi. (2019). Biyodizel. En.wikipedia.org adresinden kurtarıldı
2. Penelope. (28 Aralık 2011). Biyodizel: avantajları ve dezavantajları. Twenergy. Twenergy.com'dan kurtarıldı
3. RENOVETEC. (2013). Biyodizel. Plantasdebiomasa.net'ten kurtarıldı
4. Van Gerpen Jon. (3 Nisan 2019). Biyodizel tarihi. Çiftlik Enerjisi. Elde edildi: farm-energy.extension.org
5. Scott Hess. (2019). Biyodizel nasıl çalışır? Howstuffworks. Auto.howstuffworks.com adresinden kurtarıldı
6. Pasifik Biyodizel. (2019). Biyodizel. Kurtarıldı: biodiesel.com