Загальні відомості. Складний ефір, вироблений із рослинного або тваринного жиру, який має властивості дизельного палива та призначений для використання як біологічне паливо

Складний ефір, вироблений із рослинного або тваринного жиру, який має властивості дизельного палива та призначений для використання як біологічне паливо, називається біодизелем.

Процес утворення ефірів жирних кислот із олії та спиртів у присутності каталізатора називається етерифікацією. Відомі метанолова та етанолова технології одержання біодизеля. Оскільки етанолова технологія дуже складна, на сучасному етапі застосовується метанолова. Для її здійснення рослинну олію змішують із метанолом у присутності каталізатора (КОН) за температури +35 - +40°С. В результаті реакції утворюється метиловий ефір і триатомний спирт гліцерин:

Гліцерин зливають, а метиловий ефір очищають від залишків метанолу (міститься до 1, 5 %), каталізатора (шляхом промивки метилового ефіру водою) і води.

Недоліком метанолової технології одержання ефірів жирних кислот є необхідність застосовувати в технологічному процесі метанолу, який за кольором, запахом і смаком подібний до етилового (винного) спирту. Одночасно, метанол є сильною отрутою, що впливає на нервову і серцево-судинну системи, зоровий нерв, сітківку ока. Летальна доза метанолу без попереднього прийому етанолу становить 50 мл. Метанол впливає на сітчасту оболонку очей, викликаючи (у разі видужання) зниження зору чи повну сліпоту. Небезпека розвитку сліпоти виникає вже після прийому 4-15 мл цієї отрути. Тому при користуванні метанолом необхідно суворо дотримуватися правил роботи з ним.

За своїми властивостями метиловий ефір вельми близький до дизельного палива, тому його використовують як замінник, інколи в чистому вигляді, але найчастіше у вигляді 2-30 відсоткової суміші з дизельним пальним.

Сировиною для виробництва біодизеля можуть слугувати будь-які жири: у США - соєва олія, в країнах Південно-Східної Азії - пальмова, в Індії - олія з горіхів ятрофи. В Європі найбільш прийнятною сировиною для виробництва метилового ефіру є ріпакова олія, яку можна переробляти на метиловий ефір без попередньої підготовки. Традиційна для України соняшникова олія в непереробленому вигляді непридатна для виробництва біодизеля, оскільки містить воски, які забивають фільтри паливної апаратури. Тому перед переробкою в біодизель її необхідно очищати від восків шляхом винтерізації (виморожування). Ведуться дослідження щодо використання інших олійних культур для виробництва біодизеля. Найбільш перспективними вважаються суріпка, рижій, гірчиця, олійний льон, редька, сафлор.

Вважається, що з 1 т насіння ріпаку можна одержати 300 кг (30 %) ріпакової олії, а з цієї кількості олії виробляють близько 270 кг біодизеля. Вихід гліцеролу (неочищеного гліцерину) при цьому становить 5-10 %. Після очищення з нього виробляють миючі засоби, рідке мило і фосфорні добрива, він може використовуватися на корм худобі. Гліцерол також можна застосовувати як паливо. Крім того, побічним продуктом виробництва біодизеля є макуха, яка залишається після видавлювання олії холодним способом. Вона багата на протеїни і жири (залишається до 30 %) і використовується на корм худобі та для виробництва комбікорму (безерукові й низькоглюкозидні, так звані 000-сорти). Макуху також можна використовувати як паливо для котельних установок.

Слід зазначити, що для виробництва біодизеля годиться не всяка олія. По-перше, олія має бути одержана тільки шляхом холодного видавлювання. Хоча при цьому вихід олії менший, проте її кислотність не перевищує норму. При нагріванні олії понад +50°С її кислотність різко зростає, що призводить до зниження якості виробленого з неї біодизеля. Щоб привести такий біодизель до норми, необхідно значно збільшити витрату каталізатора. По-друге, в олії недопустимі воски, які забивають паливну апаратуру, що здебільшого стосується соняшникової олії.

Біодизель, порівняно з дизельним пальним, має ряд переваг:

1) його джерелом є відновлювальні ресурси (рослини);

2) у вихлопних газах порівняно з дизельним пальним, менше: сірки - в 10-40 разів; шкідливих сполук і твердих часток - на 20-25 %; диму - на 50-80 %; СО - на 10-12 %. Вихлоп машини пахне смаженим насінням;

3) СО₂ у вихлопних газах рівно стільки, скільки споживається з атмосфери олійними рослинами;

4) має добрі змащувальні властивості;

5) зменшення біологічної шкоди: при потраплянні його в ґрунт чи воду мікроорганізми протягом місяця на 99 % переробляють біодизель;

6) збільшує цетанове число палива (56-58 проти 50 у мінерального дизельного пального);

7) має високу температуру спалаху (+110 °С), що робить його використання відносно безпечним.

Поряд з цим, біодизель має і свої недоліки:

1) збільшення в'язкості біодизеля при низьких температурах (нижче +7 - +10°С), що призводить до утворення кристалів воску, які закупорюють бензопроводи і фільтри всередині двигуна;

2) агресивність стосовно окремих ущільнюючих матеріалів, зокрема, гумових виробів, фарб і лаків, а також певних кольорових металів (алюмінію, цинку, міді та їх сплавів); цей недолік стосується біодизеля, неочищеного від залишків метанолу;

3) менша стійкість проти окислення та сприйнятливість до розвитку мікроорганізмів, що має значення при тривалому зберіганні;

4) за теплотою згоряння біодизель на 12 % поступається дизельному пальному (37, 2 МДж/кг у біодизеля проти 42, 5 МДж/кг у дизельного пального). Тому потужність двигуна знижується на 7 %, а витрата палива підвищується на 5-8 %;

5) продукти згорання містять на 10 % більше окису азоту.