بیودیزل چیست؟
بیودیزل چیست؟
بیودیزل (منو اکلیل استر) یک سوخت گازوئیلی پاک است که از منابع طبیعی و قابل تجدید مانند روغن های گیاهی ساخته می شود. بیودیزل درست مانند گازوئیل نفت در موتورهای احتراقی کار می کند و برای این کار اصولاً هیچگونه تغییر موتوری لازم نیست. بیودیزل، ظرفیت و دامنه کار گازوئیل را حفظ می کند.
استفاده از بیودیزل در یک موتور گازوئیلی معمولی منجر به کاهش اساسی هیدروکربن هاینسوخته، منواکسید کربن و ذرات معلق می شود. خروج اکسیدهای نیتروژن بسته به سیکل کاری و روش های آزمایشی، کمی کاهش و یا افزایش می یابد. با بکاربردن این سوخت، از سهم کربن موجود در ذرات معلق کاسته می شود (چون اکسیژن موجود در بیودیزل احتراق کامل به CO2 را ممکن می سازد).
بخش سولفات از بین می رود (زیرا در این سوخت اصلاً سولفور وجود ندارد) اما قسمتی محلول یا هیدروکربن به همان صورت باقی می ماند یا افزایش پیدا می کند، بنابراین بیودیزل باتکنولوژی جدیدی مانند کاتالیست ها (که از ذرات محلول گازوئیل می کاهند نه کربن جامد) وEGR (با کربن کمتر عمر موتور بیشتر می شود) بسیار خوب کار می کند.ویژگی های شیمیایی: ویژگیهای فیزیکی بیودیزل بسیار شبیه گازوئیل معمولی است. با این حال،ویژگیهای خروجیهای اگزوز بیودیزل بهتر از گازوئیل معمولی است
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
بیودیزل چگونه ساخته می شود؟
بیودیزل را میتوان از روغنهای گیاهی تازه و یا مستعمل و چربی حیوانات تولید کرد. این گازوئیل از منابع داخلی قابل تجدید بوجود می آید. این سوخت، قابل تجزیه بیولوژیکی است و هنگامیکه بعنوان یک جزء ترکیبی مورد استفاده قرار می گیرد، نیازمند حداقل تغییرات در موتور است و نسبت به گازوئیلی که جایگزینش می شود، سوختی پاک است.روغن های گیاهی می توانند برای تولید ترکیبات شیمیائی- که استر خوانده می شوند- ، با یک الکل (معمولاً متانول) ترکیب شوند. زمانیکه این استرها به منظور سوخت مورد استفاده قرار میگیرند،بیودیزل خوانده شوند. گلیسیرول (که در داروسازی و تولید لوازم آرایش نیز مورد استفاده قرار می گیرد) به عنوان یک محصول فرعی تولید می شود اخیراً بیودیزل طی فرایندی با نام Transesterification تولید شود.
در این فرآیند ابتدا روغن گیاهی( یا چربی حیوانی) از فیلتر عبور داده می شود، سپس برای از بین بردن اسیدهای چرب آزاد،با قلیا فرآیند می گردد؛ بعد با یک الکل (معمولاً متانول) و یک کاتالیزور (معمولاً هیدروکسید سدیم یا پتاسیم) ترکیب می شود. تری گلیسریدهای روغن برای تشکیل استرها و گلیسرول واکنش شیمیایی انجام می دهند و بعداً از یکدیگر جدا شده و مورد تصفیه قرار می گیرند. بیشتر تمایلاتی که امروز برای تولید بیودیزل وجود دارد ناشی از ظرفیت بسیار بالای تولید سویا،تولیدات مازاد و کاهش قیمت ها است. متیل سویات، یا سوی دیزل که از واکنش متانول با روغن سویا حاصل می شود، اصلی ترین شکل بیودیزل در آمریکاست.
چربیهای بلااستفاده حیوانی و روغن سوخته ( که بعنوان " شبه گریس" شناخته می شوند) نیز منابع و ذخایر خوبی هستند. این منابع از روغن سویا ارزان ترند و به عنوان راهی برای کاهش هزینه های تامین مواد اولیه در نظر گرفته می شوند. بادام زمینی، پنبه دانه، گل آفتاب گردان و کنولا (گونه ای از دانه شلغم روغنی) نیز از منابع روغنی دیگرند. استرهایی که از هر یک از این منابع ساخته شده اند گرچه شاید در میزان انرژی عدد ستان (مشابه اکتان بنزین) یا دیگر مشابهات فیزیکی کمی متفاوت باشند اما می توانند با موفقیت در موتورهای گازوئیلی مورد استفاده قرار گیرند.
بازار بیودیزل
بیودیزل سوختی تقریباً ناشناخته است و برای رسیدن به استفاده تجاری گسترده، باید از موانع گوناگونی بگذرد. این سوخت می بایست قبل از هرگونه ورود به بازار، بر موانع نظارتی فائق آید و قیمت آن نیز رقابتی تر شود.به نقل از سازمان سوخت های طبیعی آمریکا، با انگیزه بالای دولت، تولید بیودیزل از دانه های روغنی می تواند به حدود 2 میلیارد بشکه در سال برسد که این رقم حدود 8 درصد مصرف بزرگراهی گازوئیل در اوایل این قرن است. بیودیزل با بازار کنونی اش احتمالاً به عنوان سوخت مورد استفاده در ناوگان اتوبوس و کامیون های سنگین لحاظ می شود ( که در ابتدا به صورت ترکیب با گازوئیل فسیلی با استاندارد 20 درصد است.) اخیراً، هر گالن متیل سویات بیش از 2 دلار قیمت دارد و قیمت آن با گازوئیل که 65 تا 70 سنت درگالن است رقابت می کند. هزینه های تامین مواد اولیه علت 90 درصد از هزینه های مستقیم تولیدند که هزینه سرمایه و برگشت سرمایه را نیز شامل می شوند به عنوان مثال، برای تولید یک گالن بیودیزل به 7،3 پوند روغن سویا نیاز داریم که قیمت آن حدود 20 سنت برای هر پوند است.بنابراین فقط هزینه های تامین مواد برای تولید هر گالن متیل سویات، حداقل 1،50 دلار است که این رقم بدون احتساب هزینه های بازاریابی است.
تلاش می شود که با توسعه گیاه های پیوندی سویا که دارای روغن بیشتری هستند، بتوان این هزینه ها را کاهش داد. برای مثال، دانه های سویا، حدودا 20 درصد روغن دارند در حالیکه دیگر دانه های روغنی دارای بیش از 50 درصد روغن اند. ذخیره روغن دانه های شلغم روغنی اروپا که مورد استفاده قرار می گیرند حدوداً 40 درصد است
بیودیزل چیست؟
بیودیزل چیست؟
بیودیزل
ها سوختهایی هستند که از روغن ها و چربی ها بدست می آیند. این سوختها به
خاطر این که پایه گیاهی و حیوانی دارند مورد توجه بسیاری از کشورها قرار
گرفته اند. هم اکنون آلمان به تصویب قوانینی در استفاده از 5 در صد
بیودیزل در سوخت دیزل مصرفی اقدام کرده و بسیاری دیگر کشورها هم تحقیقات
خود را در این زمینه انجام می دهند.
با تمام شدن سوختهای فسیلی باید به دنبال سوختهای تجدید پذیر بود.
استفاده روزافزون از سوختهای فسیلی، افزایش قیمت محصولات نفتی و کاهش
ذخایر موجود محققان را در جهت یافتن منابع جدید انرژی غیر نفتی ترغیب
نموده است. در حال حاضر میزان تقریبی حجم ذخایر نفتی جهان به اندازه ای
است که چنانچه روند تکیه بر سوختهای فسیلی ادامه یابد در آینده نزدیک جهان
با مشکلات زیادی در موارد زیست محیطی و کمبود مواد اولیه مواجه خواهد شد.
عمده ترین مصرف سوختهای فسیلی در موتورهای احتراق داخلی می باشد. انواع
موتورهای اشتعال تراکمی که با سوخت دیزل و موتورهای اشتعال جرقه ای که
عمدتا با بنزین کار میکنند از این سوختها مصرف می کنند. این موتورها که از
انواع آنها به عنوان منبع نیروی محرکه برای انجام کارهای مختلف استفاده می
شود، سهم عمده ای در مصرف سوختهای یاد شده دارند. سوختهای جایگزین
موتورهای اشتعال جرقه ای گاز مایع، گاز طبیعی فشرده و انواع الکلها بوده و
بکارگیری آنها مزایا و معایب متعددی به همراه دارد. در رابطه با موتورهای
دیزل، سوختهای جایگزین بدلیل منشا حیاتی آنها به نامهای بیودیزل یا
بیوفیول نامیده می شوند. لذا بیودیزل به طیف وسیعی از سوختها گفته می شود
که از انواع روغنهای گیاهی و چربیهای حیوانی تهیه می شوند. امروزه روغنهای
گیاهی علاوه بر مصارف غذایی، از دیدگاههای تولید انرژی و تهیه مواد خام
صنعتی از اهمیت بالایی برخوردار می باشند. فرآیند شیمیایی تهیه این سوختها
شامل واکنش روغن و الکل در حضور یک کاتالیزور است که منتهی به تولید استر
اسیدهای چرب موجود در روغن اولیه می شود. این امر باعث بهبود خواص فیزیکی
و شیمیایی این مواد می گردد. بنابراین بیودیزلها عبارت از استرهای
منوالکیل اسیدهای با زنجیره بلند می باشد.
این نوع سوختها از جنبه های تجزیه پذیری ،جایگزینی سریع مواد اولیه و
سازگاری های زیست محیطی از اهمیت بسزایی برخوردار می باشد. عمده ترین مزیت
این سوختها در مقایسه با سوختهای مرسوم بالا بودن عدد ستان ، قابلیت آنها
در کاهش آلودگی ها بواسطه عدم وجود سولفور و مقدار کمتر هیدروکربن های
نسوخته می باشد.
وجود منابع متعدد در جهت تولید و عدم نیاز به تغییر زیاد در ساختار
موتورهایی که از این سوختها استفاده می کنند از مزایای دیگر این سوختها به
شمار می رود.عمده ترین مشکلات در راه تهیه این سوختها مسائل اقتصادی و کسب
مقبولیت بیشتر در بازار مصرف می باشد که با اعمال روشهای نوین تولید برطرف
خواهد گردید.
وضعیت موجود تولید سوخت بیودیزل
نام بیودیزل اولین بار در آمریکا در سال 1992 به وسیله National SoyDiesel
Development Board که هم اکنون به نام National Biodiesel Board نامیده می
شود تعیین شد. این موسسه پیشقدم در تجاری کردن بیودیزل در آمریکا می باشد.
از نظر شیمیایی، بیودیزل منو الکیل استر با زنجیره اسید چرب دراز است که
از منابع تجدیدپذیر لیپید به وجود می آید. این سوخت می تواند در موتورهای
دیزل(اشتعال تراکمی) با اندکی تغییر و یا بدون تغییر و اصلاح در آن مورد
استفاده قرار گیرد. بیودیزل تجدیدپذیر، غیر سمی و بدون گوگرد و ترکیبات
آروماتیک است.
بیودیزل متیل یا اتیل استر روغنهای گیاهی و حیوانی است. از زمانی که روغن
سویا سهم عمده ای از روغن تولیدی در آمریکا را تشکیل داد توجه به این روغن
به عنوان ماده اولیه برای تولید بیودیزل گسترش پیدا کرد. بیودیزل هم اکنون
با درصد های مختلفی با سوختهای دیزل ترکیب می گردد. میزان ترکیب تابعی از
شرایط اقتصادی، قوانین زیست محیطی پذیرفته شده، توانایی و قابلیت مواد به
کار برده شده و خصوصیات احتراق است. بیشترین توجه به ترکیب 20 درصد
بیودیزل با سوخت دیزل می باشد و این نسبت دارای مزایای بیشتری است.
استرالیا و آلمان تنها کشورهایی هستند که بیودیزل را به صورت خالص مورد
استفاده قرار می دهند. بیودیزل را همچنین می توان به عنوان یک سوخت گرمایی
موثر استفاده نمود. 90 درصد تولید بیودیزل در ایتالیا بدین منظور اختصاص
یافته است.
در حال حاضر در آلمان حدود 9/1 میلیون هکتار انواع دانه های روغنی کشت می
شود وتقریبا"2/8 درصد سوختهای موتورهای دیزل از این راه فراهم می گردد. در
کل اروپا با اتخاذ سایت های منطقه ای و استفاده از انواع دانه های روغنی
این میزان تا سال 2005 به 17-15 درصد کل سوخت مصرفی موتورهای دیزل را شامل
خواهد شد. در طی 15 سال گذشته روند حاکم بر مصرف انرژی جهانی بر مبنای
استفاده از سوختهای جایگزین بوده و در سال 1992 مصوبه سیاست انرژی جهانی
دولتها را موظف کرده تا سال 2005 میزان 5/7 درصد از سوختهای موتورهای فعلی
را با سوختهای غیر نفتی جایگزین نموده و این رقم تا سال 2010 بایستی به 25
درصد افزایش یابد.هزینه تولید این نوع سوختها در اروپا بطور متوسط 85/0
الی 1 دلار برای هر لیتر می باشد که از این میان تنها 5 الی 25/6 سنت برای
هر لیتر هزینه تبدیل روغن به بیودیزل بوده و مابقی هزینه تولید روغن خام
می باشد.
متیل یا اتیل استرها می توانند از روغنهای گیاهان و درختان، چربی حیوانات
و یا از روغنها و چربی های پسماند تولید گردند. این روغنها با یک
الکل(معمولاً متانول یا اتانول) مخلوط می گردند و یک کاتالیزور مانند
هیدروکسید سدیم همراه با آن مورد استفاده قرار می گیرد. نتیجه چنین واکنشی
(در دما و فشار تعیین شده) تولید استر و گلیسرین است. گلیسرین محصول جانبی
باارزشی است و در صنایع صابون سازی، تولید مواد غذایی و آرایشی استفاده می
گردد (مثلاً در خمیردندان گلیسرین به عنوان ماده ضدیخ زدن آن استفاده می
شود).
راندمان کار بیودیزل شبیه به سوخت دیزل است. البته بیودیزل دارای اندکی
کمتر انرژی در هر گالن نسبت به دیزل شماره 2 و انرژی بیشتر، از دیزل شماره
1 است. آزمایشها نشان داده اند که راندمان در هنگام استفاده از بیودیزل در
خودروها بسیار شبیه به سوخت دیزل است.
در اروپا بیودیزل از روغنهای محصولات کشاورزی تولید و به صورت گسترده ای
در انواع خودروهای دیزل استفاده می گردد ولی در آمریکا پیدا کردن بیودیزل
آسان نیست. بیودیزل در هاوایی درموسسه Pacific Biodiesel, Ins از بازیافت
روغنهای خوراکی مصرف شده، تولید و در ادوات دیزل، خودروها و کشتیها
استفاده می گردد. با جمع آوری روغنهای پسماند از رستورانها برای این مرکز،
بیش از 40 تن روغن پسماند در ماه ذخیره می گردد.
در ایران نیز تولید سوختهای گیاهی از فاضلاب و زباله هایی که منبع آلی
دارند، در سطح آزمایشی انجام شده است. دستگاههای تولید سوختهای گیاهی در
مواردی طراحی و ساخته شده اند. به علت واردات بنزین ( در سال 1383 بالغ بر
3 میلیارد دلار واردات بنزین بوده است) و کاهش منابع نفتی در کشور ما نیز
به صورت کلان به این سوختها توجه شده به طوری که در برنامه چهارم توسعه
کشور نیز تمهیداتی برای توجه به تحقیق در مورد این سوختها اندیشیده شده
است.
کمیسیون کتاب سفید اروپا در نوامبر 1997 به منظور مسائل جهانی، اختصاص 12
درصد از کل انرژی مصرفی را تا سال 2010 به انرژی های تجدیدپذیر پیشنهاد
داد. اولین فاکتوری که برای این منظور لازم است، پخش بیوفیول به بیش از 18
میلیون تا سال 2010 می باشد. بدین منظور هیات کمیته اتحادیه اروپا برای
اولین مرحله فروش 2 درصد بیوفیول مایع را مناسب دانست.
اخیراً، کمسیون اروپا(EU) پیشنهاد ایجاد قانون جدیدی برای استفاده از
سوختهای تجدیدپذیر برای حمل و نقل نموده و این کار با تنظیم و افزایش
بودجه بیوفیولها مانند بیودیزل و بیواتانول صورت گرفت. قانون تنظیمی در
نوامبر 2001 شامل یک طرح و دو پیشنهاد جهت رسیدن به میزان حداقل استفاده
از بیوفیول در سوختهای مربوط به حمل و نقل و اجازه برای کاهش میزان مالیات
از بیوفیول ایجاد گردید. در این قانون حداقل درصد بیوفیول از سال 2005
تعیین شده است
با توجه به گرایش به سوختهای تجدید پذیر بسیاری از کارخانجات تولید خودرو
نیز سعی کرده اند تا در تولیدات جدید خود قابلیت استفاده از این این نوع
سوختها را قرار دهند. به عنوان مثال در جدول(3) فهرست سازندگان خودرویی که
در تولیداتشان امکان استفاده از بیودیزل را فراهم آورده اند آورده شده است.
جدول3 : نام کارخانجات تولید خودرو و نوع خودرو که قابلیت استفاده از بیودیزل را دارا می باشند.
نام سازنده نوع خودرو اطلاعات تکمیلی
Audi personal cars all TDI-models since 1996
Case – IH tractors all models since 1971
BMW personal car model 525 tds since 1997
Claas combines, tractors warranties exist
Faryman Diesel engines warranties exist
Fiatagri tractors for new models
Ford AG tractors for new models
Holder tractors warranties exist
Iseki tractors series 3000 and 5000
John Deere tractors warranties since 1987
combines warranties since 1987
KHD tractors warranties exist
Kubota tractors series OC, Super Mini, O5, O3,
Lamborghini tractors serie 1000
Mercedes-Benz personal cars series C and E 220, C 200 and 220 CDI, a.o.
lorry, bus series BR 300, 400, Unimog since 1988, a.o.
Same tractors since 1990
Seat personal cars all TDI-series since 1996
Skoda personal cars all TDI-series since 1996
Steyr tractors since 1988
boat series M 16 TCAM and M 14 TCAM
Valmet tractors since 1991
Volkswagen personal cars all TDI- series since 1996
personal cars all new SDI-series (EURO-3)
Volvo personal cars series S80-D, S70-TDI and V70-TDI
تحقیقات نشان می دهند که از روغنها می توان به عنوان سوخت جایگزین در
موتورهای دیزل استفاده نمود هر چند استفاده مستقیم از روغنهای گیاهی(یا به
صورت مخلوط با سوخت دیزل) در موتورهای با پاشش مستقیم و غیر مستقیم با
مشکل همراه است. تحقیقات زیادی در استفاده مستقیم از روغنها به عنوان سوخت
دیزل صورت گرفته است.
پژوهشگر ایرانی موفق به تولید "بیودیزل" از دانه های روغنی شد
ایسنا : مصرف فزاینده سوخت که کاهش محتوم ذخایر تجدیدناپذیر نفت و گاز و
افزایش قیمت آنها را در پی دارد، در کنار توجه فزاینده به مسائل زیست
محیطی سال هاست که کشورهای مختلف جهان را به سمت تولید سوخت های جایگزین و
پاک سوق داده است.
به گزارش خبرنگار پژوهشی خبرگزاری دانشجویان ایران(ایسنا) مهندس عباس
قنبرزاده، مبتکر طرح تولید بیودیزل در معرفی این طرح می گوید: بیودیزل
(منو اکلیل استر) یک سوخت گازوئیلی پاک است که از منابع طبیعی و قابل
تجدید مانند روغن های گیاهی ساخته می شود. مخلوطهایی حاوی تا 20 درصد
بیودیزل (80 درصد گازوئیل) می توانند در تمام موتورها و خودروهای گازوئیلی
استفاده شوند و مخلوط هایی با نسبت های بالاتر بیودیزل – تا صددرصد
بیودیزل خالص – هم می توانند در موتورهای ساخته شده از سال 1994 به بعد با
اندک تغییراتی و یا حتی بدون نیاز به آنها مورد استفاده قرار بگیرند که
البته حمل و نقل و ذخیره سازی آنها نیازمند تمهیدات خاصی است.
وی درباره تفاوت ها و امتیازات استفاده از بیودیزل در مقایسه با گازوئیل
به ایسنا گفت: یکی از تفاوت های اساسی بین ترکیبات بیودیزل و دیزل در
محتوای اکسیژن آنهاست. میزان اکسیژن موجود در دیزل صفر است در حالی که
بیودیزل حاوی 12-10 درصد وزنی اکسیژن است که باعث کاهش دانسیته انرژی و
انتشار ذرات معلق می شود.
به علاوه میزان گوگرد موجود در بیودیزل حداکثر ppm 10 است که درصد
آلایندگی آن نسبت به گازوییل مصرفی که حداقل حدود 50 ppm (گازوئیل اروپا)
گوگرد دارد به مراتب کمتر است و البته میزان گوگرد گازوئیل مصرفی ایران
بیش از ppm 500 است. گوگرد موجود در سوخت در سیستم اگزوز موتور به
اکسیدهای گوگرد و سپس بخشی از آن به اسید سولفوریک تبدیل می شود. مهندس
قنبرزاده اضافه کرد: گازوئیل معمولا 40-20 درصد حجمی ترکیبات آروماتیک
دارد که باعث افزایش انتشار آلاینده های مختلف می شود در حالی که بیودیزل
اساسا عاری از آروماتیک هاست.
در گازوئیل هیچ پیوند دوگانه (الفینی) وجود ندارد در حالی که در بیودیزل
به دلیل وجود قابل ملاحظه محل های غیر اشباع، پایداری در مقابل اکسیداسیون
کم می باشد. وی خاطرنشان کرد: استفاده از بیودیزل در یک موتور گازوئیلی
معمولی به کاهش اساسی هیدروکربن های نسوخته، منواکسید کربن و ذرات معلق
منجر می شود. با استفاده از این سوخت، از سهم کربن موجود در ذرات معلق هم
کم می شود. این مبتکر، افزایش ایمنی و کاهش بو و دوده تولیدی در هنگام
استفاده و افزایش روانکاری موتور را از دیگر مزایای کاربرد بیودیزل عنوان
و اضافه کرد: از طرف دیگر، میزان انرژی حاصل از سوختن واحد بیودیزل، 33300
کیلوکالری و میزان کالری ناشی گازویل حدود 24000 کیلوکالری است.
مهندس قنبرزاده درباره نحوه تولید بیودیزل گفت: بیودیزل براساس واکنش های
شیمیایی تولید می شود که طی آن زنجیرهای اسیدهای چرب موجود در روغن ها و
چربی ها شکسته می شود و ترکیبات شیمیایی به نام استرهای متیل اسید چرب را
به وجود می آیند. گلسیرول هم که در صنایع بهداشتی و آرایشی کاربرد دارد به
عنوان محصول فرعی این واکنش تولید می شود. بیودیزل را می توان از روغن های
گیاهی مثل سویا، بادام زمینی، پنبه دانه، گل آفتاب گردان و کنولا ( گونه
ای از دانه شلغم روغنی ) به صورت تازه یا مستعمل(روغن مصرف شده در آشپزی)
و چربی های حیوانی و حتی پیه تولید کرد که به این ترتیب، خصوصیات سوخت
بیودیزل به طور قابل ملاحظه ای به زنجیرهای اسیدهای چرب موجود در خوراک
مورد استفاده برای استریفیکاسیون بستگی دارد. به عبارت ساده شاید بتوان
گفت در ساخت بیودیزل مشابه فرایندی که طی میلیون ها سال در اعماق زمین
انجام شده تا گیاهان به منابع سوخت فسیلی تبدیل شوند، تحت شرایط خاص دما و
فشار با استفاده از کاتالیزورها و واکنشگرهای شیمیایی طی مدتی بسیار کوتاه
انجام می شود.
وی با بیان این که تاکنون نمونه های مختلفی از سوخت بیودیزل را با استفاده
از انواع روغن های آفتاب گردان، سویا و نارگیل و جاتروفا تولید کرده است،
خاطرنشان کرد: استفاده از بیودیزل همچنین بازار جدیدی برای کشاورزان و
تولیدکنندگان دانه های روغنی ایجاد می کند. یکی از نکات برجسته این طرح
که مورد توجه محققان طرح قرار گرفته استفاده از دانه های روغنی گیاهان
غیرخوراکی نظیر جاتروفاست که می توانند در طرح های کویرزدایی استفاده شوند
در حالی که منبع تولید بیودیزل در سایر کشورها عمدتا دانه های روغنی
خوراکی هستند. وی با اذعان به این که هزینه های تولید بالا و همچنین وجود
سایر بازارهای مصرف برای منابع مورد استفاده تاکنون مانع از تولید
بیودیزل ها در مقیاس انبوه بوده است، اظهار کرد: با افزایش قیمت نفت خام
از بشکه ای 50 دلار به بالا دارای توجیه اقتصادی می باشد و الان که به 135
دلار رسیده کاملا توجیه پذیر است به طوری که کشورهایی مثل عربستان هم
درصدد وارد کردن این تکنولوژی برآمده اند.
مهندس قنبرزاده در پایان با تاکید بر این که با استفاده از تکنیک ابداعی
وی، امکان تولید سوخت های زیستی با کیفیت بالاتر برای جایگزینی بنزین هم
وجود دارد، اظهار کرد: از آنجا که برای تولید انبوه بیودیزل باید مجتمعی
عظیم در حد یک پالایشگاه ساخته شود، حمایت دستگاه های دولتی ذی ربط از
اجرای این طرح که منافع متعددی برای کشور دارد می تواند بسیار راهگشا
باشد. در این راستا پیگیری های متعددی در سازمان ها و وزارتخانه های مختلف
و بخش های مربوطه در حوزه های پژوهشی و فن آوری ریاست جمهوری انجام شده که
امیدواریم با به نتیجه رسیدن این پیگیری ها شاهد راه اندازی واحد صنعتی
تولید بیودیزل در داخل کشور باشیم.
مهندس منوچهر لطفی آزاد، مشاور صنعتی این طرح هم در تشریح روند پیگیری این
طرح به ایسنا گفت: تحقیقات ساخت بیودیزل از سال 83 توسط مهندس قنبرزاده
انجام شده و در سال 84 به اطلاع کمیسیون های صنایع، انرژی و محیط زیست
مجلس رسیده و در سال 85 به وزارت نفت اعلام و در سال 86 طی نامه های متعدد
به ریاست جمهوری در دستور کار مسوولان ذی ربط از جمله در معاونت
برنامه ریزی وزارت نفت، موسسه تحقیقات سازمان جنگل ها و مراتع و وزارت
صنایع قرار گرفته و پژوهشکده مهندسی وزارت جهاد کشاورزی قرار گرفته است.
همچنین مجوز احداث نخستین واحد تولید بیودیزل کشور از سوی شرکت گسترشیمی
از وزارت صنایع اخذ شده است. وی در عین حال خاطرنشان کرد: با توجه به
گستردگی طرح تولید بیودیزل باید به این طرح به عنوان طرحی ملی و
اولوی تدار توجه شود که می تواند علاوه بر نقش شایانی که در تامین سوخت
پاک و تجدیدپذیر در کشور داشته باشد با جذب سرمایه های بخش خصوصی، ضمن
سوددهی بالا و جلوگیری از خروج ارز به اشتغال زایی در بخش صنعت و کشاورزی
و توسعه کویرزدایی کمک کند. این امر توجه بیشتر و جدیت مسولان را طلب
می کند.
ویژگی و مزایای سوخت های بیودیزل
بحران فزاینده انرژی در جهان صنعتی امروز با شتاب تندی همه کشورهای جهان را بیش و کم به چالشی عظیم کشانده است و منافع ملی جوامع در عرصه های بین المللی بر این فرآیند بیشتر دامن می زند و معادلات اقتصادی، فرهنگی و اجتماعی کشورهای مختلف را از موازنه می اندازد.
بحران فزاینده انرژی در جهان صنعتی امروز با شتاب تندی همه کشورهای جهان را بیش و کم به چالشی عظیم کشانده است و منافع ملی جوامع در عرصه های بین المللی بر این فرآیند بیشتر دامن می زند و معادلات اقتصادی، فرهنگی و اجتماعی کشورهای مختلف را از موازنه می اندازد. برآیند ایندو از یک طرف و کمبود، میرایی و تجدید ناپذیری سوختهای فسیلی از دیگر سو، اندیشمندان و محققان حوزه های مختلف علوم را به تنگنای فکری واداشته و گروههای تحقیقاتی به دنبال راهکارهای عملی برای فائق آمدن برمشکلات و تبعات بحران انرژی در عرصه های مختلف صنعتی و اجتماعی هستند.
در حاشیه رایزنی های گروههای همسو یا مخالف در مسائل استراتژیک انرژی در پشت درهای بسته، تنور داغ آزمون گزینه های مختلف برای جایگزینی سوختهای نفتی و آلاینده محیط زیست در برخی موارد از بوته آزمایش گذر کرده و در مرحله عملیاتی قرار گرفته است. در بطن صنعت و تکنولوژی جهان سناریویی در حال شکل گیری است و رویکرد عمیقی از سوی کشورهای صاحب صنعت متوجه انرژی های تجدید پذیر نظیر آب، باد، انرژی زمین، خورشید و هیدروژن شده است. در این میانه بیودیزل ها نیز به طور جدی به توسعه اضلاع این چند ضلعی انرژی گام نهاده اند و نهضت فراگیری برای استفاده از آن در حوزه انرژی با شتاب فزآینده ای آغاز شده و در فهرست های برجسته شده نهادهای بین المللی انرژی قرار گرفته است.
● انرژی
انرژی در اشکال مختلف مانند گرما، نور، حرکت و صدا یافت می شود، اما همه آنها در دو گروه عمده جای می گیرند: سنتیک و پتانسیل.
انرژی الکتریکی، تابشی، حرارتی، حرکت و صوت از نوع سنتیک هستند و انرژی های شیمیایی، مکانیکی ذخیره شده، هسته ای و ثقلی، فرم پتانسیل انرژی محسوب می شوند. راه های مختلف زیادی وجود دارند که با بهره گیری از آنها می توانیم انرژی های فراوان اطراف خود را ذخیره، تبدیل، تقویت و استفاده کنیم. انرژی قابل رویت نیست و فقط آثار آن قابل تجربه است و از اینرو به چنگ انداختن آن معمولاً کار دشواری است. برای مثال انرژی حرارتی با تابش منتقل می شود و هدایت آن با فرآیندی متفاوت روی می دهد. اما تفاوت اصلی آنها (برای مثال نسبت به سرعت فرآیند انتقال) به ندرت قابل درک است. مشابه آن، انرژی الکتریکی و نور بوسیله موج منتقل می شوند، در حالیکه ایندو پروسه های متفاوتی هستند. منابع انرژی می تواند به سه کلاس فسیل، تجدیدپذیر و شکافت هسته ای گروه بندی شود. سوختهای فسیلی سالیان پیش تشکیل شده اند و قابل تجدید نیستند. منابع انرژی فسیلی شامل نفت خام، زغال سنگ، قیر، گاز طبیعی، سنگهای رسی نفتی و ماسه های حاوی قطران است. منابع انرژی قابل تجدید شامل آب، باد، خورشید، گرمای درونی زمین، دریا و هیدروژن است. منابع عمده انرژی حاصل از شکافت هسته ای از اورانیوم و توریوم است. پیش بینی می شود که تا سال۲۰۴۰ تقریباً نیمی از انرژی مصرفی جهان از منابع تجدید شدنی تامین خواهد شد و الکتریسیته تولیدی از منابع تجدید پذیر بیش از۸۰ درصد کل منبع الکتریسیته جهان را تشکیل خواهد داد.
● مفهوم بیودیزل
کمبود سوختهای فسیلی موجود و محدود بودن منابع آن به برخی مناطق جهان، افزایش تشعشعات آلاینده زیست محیطی از احتراق سوختهای فسیلی و افزایش بهای آنها، استفاده از منابع بیوتوده را بسیار جذاب و در خور توجه ساخته است.
کارشناسان اظهار می کنند که نفت موجود و منابع گاز برای فقط چند دهه کوتاه کافی خواهند بود. مطابق با افزایش تقاضای انرژی و لزوم جایگزینی منابع نفتی، سوختهایی نظیر بیودیزل و بیواتانول طلایه داران تکنولوژیهای جایگزین هستند و از اینرو راهکار مناسب و قابل پیشرفت برای مصرف در موتورهای احتراقی، بی تردید انواع بیودیزل است.
بیودیزل بطور خلاصه به عنوان استرهای مونوالکیلی روغنهای نباتی یا چربیهای حیوانات تعریف می شود. بیودیزل بهترین کاندیدای جایگزین برای سوختهای دیزلی در موتورهای دیزلی است. بیودیزل شبیه سوختهای نفتی می سوزد، در حالی که آلایندگی به مراتب کنترل شده تری دارد. از طرف دیگر بیو دیزل احتمالاً کارآیی بهتری از بنزین دارد. بیودیزل همچنین توان بالقوه زیادی را برای موتورهای تراکم احتراقی ارایه می دهد. سوخت دیزل می تواند با بیودیزل که از روغنهای نباتی ساخته می شود جایگزین شود. بیودیزل امروزه بطور عمده از روغن سویا، دانه خردل و روغن خرما حاصل می شود.
ارزش گرمایی بیودیزل ها نسبتاً زیاد است. مقدار ارزش گرمایی بیودیزل ها(۳۹ تا۴۱ MJ/kg ) اندکی کمتر از بنزین (۶۴MJ/kg) ، سوختهای نفتی (۴۳MJ/kg) یا نفت خام (۴۲ MJ/kg) است اما از زغال سنگ(۳۲ تا۳۷ MJ/kg ) زیادتر است.
بیودیزل خالص یا۱۰۰ درصد، بیودیزل سوخت محسوب می شود که بصورت B۱۰۰ یا سوخت خالص معرفی می شود. بیودیزل مخلوط، ترکیبی از بیودیزل خالص با دیزل نفتی است. مخلوط های بیو دیزل بصورت BXX بیان می شوند که در آن XX نشان دهنده مقدار درصد بیودیزل در آن مخلوط است. مثلاً B۸۰ موید این است که۸۰ درصد آن سوخت بیودیزل و۲۰ درصد آن پترودیزل است.
بیو دیزل به سوختهایی اطلاق می شود که منشاء بیولوژیکی دارند و یک عنوان کلی است که به گستره ای از سوختهای اکسیژن دهی شده با پایه استری(که از منابع بیولوژیکی تجدیدپذیر نشات می گیرد) نسبت داده می شود. بیودیزل ممکن است از روغن های آلی و چربیها تولید شود. از دیدگاه علم شیمی، بیودیزل به استرهای منوالکیل با زنجیرهای بلند اسید چرب که از بیولیپیدهای تجدید پذیر مشتق می شوند منسوب می شود. بیودیزل بطور نمونه از طریق واکنش روغن نباتی یا چربی حیوانی با متانول یا اتانول در حضور کاتالیزور برای حصول متیل یا اتیل استر (بیودیزل) و گلیسیرین تولید می شود. استرهای متیل یا اتیل اسید چرب یا همان بیودیزل از روغنهای طبیعی و چربیها تولید می شود. معمولاً متانول بر تبادل استری به اتانول ترجیح داده می شود، به خاطر اینکه متانول از اتانول ارزان تر است. گلسیرین تولیدی نیز در صابون سازی مصرف می شود. جدول۱ مشخصات فنی بیودیزل ارایه می دهد.
فرآیند ترانس تبادل استری و تولید بیودیزل با استفاده از آنزیم در معادلات زیر آمده است.
● چرا بیودیزل؟
بیودیزل سوخت تجدید پذیری است که با واکنش شیمیایی الکل و سبزیجات یا روغنهای حیوانی، چربیها یا گریسها ساخته می شود. از طریق فرآیند پالایش موسوم به واکنش تبادل استری، گلیسیرین را که یک محصول فرعی بوده و برای موتور خودرو مناسب نیست، حذف می کنند. گلیسرین حذف شده می تواند برای تهیه صابون استفاده شود. بیودیزل می تواند در بسیاری از موتورهای دیزلی بصورت خالص یا مخلوط با سوختهای نفتی در مقادیر مختلف استفاده شود. به ویژه در مخلوطی با۸۰ درصد بیودیزل و۲۰ درصد سوخت نفتی، بطور چشمگیری تابشهای سرطانی و گازهایی را که در گرم شدن زمین سهیم می شوند، کاهش می دهد.
● سوخت ایمن و تمیز
بیودیزل سلامت اپراتورهایی را که با این سوخت سروکار دارند، تضمین می کند. همچنین جایگزین تمیزی برای سوختهای نفتی است و در زمره سوختهای سبز قرار می گیرد. بیو دیزل از چربیها و روغنهای تجدید پذیر نظیر روغنهای ماهی تابه رستوران ها توسط برخی شرکتها (از جمله شرکت Pacific در آمریکا) تولید می شود.
بیودیزل می تواند در خودروهایی که تحت سیاست اعتباری کنترل انرژی عمل می کنند، استفاده شود. بیودیزل در موتورهای تراکم احتراقی موجود در بازار اعم از سبک تا سنگین همانند سوختهای نفتی استفاده می شود و نیازی به هیچگونه مدیفیکاسیون موتور وجود ندارد. بیودیزل ظرفیت عملکردی، بازده و محدوده کاری دیزل های نفتی را دارا بوده و پشتیبانی می کند. نه تنها هیچگونه تغییر ماهیتی در موتور خودرو لازم نیست بلکه هیچ نیازی به تغییر خودروها، قطعات یدکی، ایستگاههای سوخت گیری و مهارت های خاص برای مکانیک ها نیز لازم نخواهد بود. شیلنگ خودروها پس از۶ ماه اول کارکرد با بیودیزل نیازمند بررسی و چک آپ است. همچنین جایگزینی شلنگ های غیرسازگار ضروری است که اینکار نیز چندان سخت و هزینه بر نیست. مخلوط های۲۰ درصد یا کمتر ممکن است اثر نامطلوب اندکی روی شلنگ های غیرسازگار داشته باشند.
بیودیزل تشعشعات آلاینده زیست محیطی را تقلیل می دهد
بیودیزل با۲۰ درصد مخلوط دیزل نفتی استفاده می شود. مبدل های کاتالتیکی موجود در اگزوز خودروها آلایندگی آنها را به حداقل می رسانند. در نتیجه مواد خاص به۳۱ درصد، دی اکسید کربن به۲۱ درصد و کل هیدروکربن ها به۴۷ درصد کاهش می یابد. بیودیزل مصرفی با مخلوط نفتی همچنین نشر سولفور و آروماتیک ها را نیز کاهش می دهد. استفاده از B۱۰۰ مواد سرطان زا و آلاینده ها را بیشتر کاهش می دهد. بیودیزلها بدلیل ایمن بودن، سازگاری با محیط زیست و سهولت حمل و نقل در جاهای مختلف استفاده می شوند. صنعت دریایی آمریکا۱۰درصد از مصرف سوختی خود را از بیودیزل تامین و از آن در ماموریتهای دریایی، قایقهای نوساخت و تعمیری، کشتیهای تجاری داخلی و کشتیهای تجاری اقیانوس پیما و ناوگان پاسبان ساحلی استفاده می کند. بیودیزل سوختی جایگزین با ضریب ایمنی بالا به حساب می آید، چون دارای نقطه اشتعال بالاتری از دیزلهای موجود است. از سوی NFPA در زمره سوختهای غیرقابل اشتعال کلاس بندی شده است و نیازی به نصب برچسب مواد خطرناک برروی آنها در موقع بارگیری و حمل و نقل وجود ندارد. بیودیزل در موتورها به سهولت می سوزد و موقعی که با حداقل مقدار کمتر از۲ درصد با سوخت نفتی دارای سولفور یا سولفور خیلی کم مخلوط می شود نرمی و روانی آن در سطوحی برابر با سوختهای نفتی حاوی مقادیر بسیار زیاد سولفور افزایش می یابد. استفاده از بیودیزل و مخلوطهای آن تغییرات قابل توجهی در بوی ترکیبات خروجی از اگزوز دارد. اگر بیودیزل اکسیژن دهی شود در اینصورت احتراق کاملتری نسبت به پترودیزلها در موتور صورت می پذیرد.
نویسنده: اصغر لسانی
منابع:
۱- Biodiesel، ۲۰۰۸، Springer، IS۸N ۹۷۸-۱-۸۴۶۲۸-۹۹۴-۱
۲- Pacific Biodiesel Corporation
۳- Related Biodiesel Webpages
ماهنامه نفت پارس
17