Біодизель

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВСТУП 

 Актуальність пошуку альтернативних  джерел енергії зростає з кожним  роком.

Ріст цін на енергоносії  змушує людство переходити до застосування нових, поки що нетрадиційних, джерел енергії. Серед них важливе місце  належать відновлювальним джерелам енергії, або біоенергетиці. Природні поклади нафти, газу та вугілля не є безмежними, а використання енергоресурсів стрімко зростає. Тому вже всередині 70-х років минулого століття урядами багатьох країн почали впроваджуватись програми енергозбереження та використання альтернативних джерел енергії.

На сьогодні стоїть гостра проблема забезпечення  енергоносіями, оскільки із цим пов’язаний економічний розвиток країни, підвищення добробуту населення. Висока залежність України від імпорту енергоносіїв разом із високими цінами на них створює невпевненість у стабільному постачанні та є основною залучення альтернативних джерел енергії: біодизелю, біоетанолу, біогазу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Що таке біодизель?

Біодизель роблять з рослинного , найчастіше распового або пальмового , масла. Хімічно біодизель це метілестер жирних кислот. Змішують рослинне масло і метанол і в присутності каталізатора перетворять до гліцерину (як побічного продукту) і того самого метілестера , який і є біодизель. Плюси: як домішка до нормального дизеля не вимагає модифікування мотора , менше викидів при згорянні і знову таки технологія відпрацьована. Мінуси : не можна домішувати більше 5 % , тому що починає страждати мотор і для виробництва треба метанол , який отримують ага , з нафти.

Енергетичний потенціал біомаси в країні становить близько 23 млн т на рік. Лише з кукурудзи за валового збору 12 млн т ми можемо виробляти 8 млн т біопалива на рік. Джерелом цукру для ферментації можуть бути також рослинні відходи   та   інші   матеріали,   що   містять   целюлозу.   Але   найвигідніше   одержувати біоетанол із цукромістких культур шляхом переробки їх на етанол,   якою   в   Україні   є   цукрові   буряки.   Лише   відходів цукрової промисловості   в   Україні   через   відсутність   у   нас   значного   поголів’я сільськогосподарських тварин надзвичайно багато [1].

Україна щорічно споживає близько 200 млн. т. паливно-енергетичних ресурсів і відноситься до енергодефіцитних країн, через те, що покриває свої потреби в енергоспоживанні приблизно на 53 % і імпортує 75 % необхідного обсягу природного газу та 85 % сирої нафти і нафтопродуктів. Така структура ПЕР економічно недоцільна, породжує залежність економіки України від країн-експортерів нафти і газу і є загрозливою для її енергетичної та національної безпеки [4].

Сировинною базою для виробництва біодизеля слугує насіння олійних культур. Економічна доцільність виробництва біодизельного пального передбачає співставлення ефективності різних варіантів використання та переробки  сільськогосподарської продукції, враховуючи рівень цін на нафту, мінеральне дизельне паливо тощо. Ціни на біопаливо і сільськогосподарську сировину для його отримання, визначатимуться цінами на енергоносії, також залежно від територіального розміщення і технологій, використовуваних для виробництва біопалива. Найважливішим чинником економічної ефективності переробки сировини на біопаливо буде її собівартість та урожайність.

Біодизель можна використовувати як суміш із дизельним пальним в існуючих двигунах. Найпоширенішим у використанні є суміш біодизелю з часткою 20% у дизельному пальному – В20, також використовують і суміші з нижчою часткою біодизельного пального – 1%, 2%, 5%. Науково-дослідне господарство Національного університету біоресурсів та природокористування України використовує біодизельне пальне із часткою 10% у дизельному пальному. При низьких температурах чистий біодизель, а також сумішеві палива вимагають спеціальних антифризних засобів, тому що пальне розшаровується і утворюється лід. Недоліком також є висока гігроскопічність пального, тобто властивість поглинати вологу із атмосфери, що спричиняє корозію деталей паливної системи. Біодизель агресивний до резинових деталей, тому деякі двигуни необхідно видозмінювати, замінювати деталями з інших матеріалів  [1].

На сьогодні ріпак є однією з основних культур, олія з якої використовується для виробництва біодизеля в Україні. Україні, практично, набагато вигідніше експортувати ріпак, ніж переробляти його в біодизель, бо виробництво біопалива не прибуткове. Український споживач біопалива буде зацікавлений у переході на біодизель лише тоді, коли вартість його буде нижчою за дизельне паливо [2].

Головною перевагою біодизельного палива є його екологічна чистота. На відміну від пального, виробленого із нафтопродуктів, біодизель при попаданні в землю чи воду піддається повному біологічному розкладу, а рівень викидів вуглекислого газу в атмосферу при згоранні значно нижчий, порівняно із звичайним дизельним паливом, покращується мастильна властивість дизельного пального і підвищується цетанове число по відношенню до мінерального пального.  В Україні розвиток виробництва біодизелю знаходиться на стадії становлення, проте основною причиною стримування його поширення можна назвати відсутність стратегії, яка включала б механізми державного регулювання галузі, економічні пільги для виробників, споживачів біопального, соціальні та екологічні аспекти  [3].

Якість біодизелю відповідає вимогам, що прописані стандартами і нормами. В ЄС якість біодизелю керується нормою з листопада 2003 р. по всіх країнах «ЄС норма EN 14214». Вона є основною для дозволу виробникам автомобілів споживати біодизель. Контроль якості проводиться, починаючи від виробництва до реалізації, транспортуванні та застосуванні. З початку 2011 р. мають вступити нові правила імпорту насіння ріпаку до Європейського Союзу, згідно яких сировина для виробництва біопалива, повинна бути сертифікованою відповідно до вимог агровиробництва [4].

Нормативно-правова база України з організації виробництва біодизельного палива з ріпаку, соняшнику та інших олійних культур, дає можливість зробити такі висновки та пропозиції, у зв’язку з тим, що криза, яка склалася в сільському господарстві, гостра потреба його, зокрема, в енергозабезпеченні його паливом, значною мірою буде розв’язана за рахунок організації виробництва біодизеля на основі використання насіння олійних культур; сільськогосподарським підприємствам необхідно засвоювати сучасні технології європейських країн з вирощування ріпаку, використовувати високоврожайні сорти, щоб досягти високої урожайності; будувати заводи та установки при переробних підприємствах з виробництва біодизеля, недалеко їх розташувати відносно постачальників сировини, споживачів палива .

 

2. Переваги і недоліки біодизелю

Переваги:

Біодизель може бути виготовлений з будь-якого жиру або рослинної олії. Біодизель може використовуватись в будь-яких дизельних моторах без будь-яких модифікацій. Біологічне паливо може бути змішане зі звичайним дизельним паливом в будь-якій пропорції - навіть маленька кількість біодизелю означає більш чисту емісію і краще машинне змащування: 1% біодизелю збільшить змащування на 65%. Краще змащування означає менше зношування двигуна. Наприклад: - німецька вантажівка потрапила в Книгу Рекордів Гіннеса, проїхавши більш ніж 1,25 млн км (780 000 миль) на біодизелі зі своїм звичайним дизельним двигуном.

Висока температура запалювання робить біодизель набагато безпечнішим, ніж звичайне дизельне паливо. Точка запалювання біопалива більше 1000 С, що дозволяє назвати біопаливо відносно безпечною речовиною. Біодизельне паливо набагато краще для навколишнього середовища. При згоранні двигун працює на 75% чистіше, ніж на звичайному дизельному паливі. "Біологічна нешкідливість". У порівнянні з мінеральним мастилом, 1 літр якого здібний забруднити 1 млн. літрів питної води і призвести до загибелі водної флори і фауни, біодизель, як показують досліди, при попаданні у воду не спричинює шкоди ні рослинам, ні тваринам. Крім того, він піддається практично повному біологічному розпаду: у ґрунті або у воді мікроорганізми за 28 днів переробляють 99% біодизелю, що дозволяє говорити про мінімізацію забруднення рік і озер при переході водного транспорту на альтернативне паливо. Від біодизелю суттєво менше незгорілих вуглеводів, чадних газів і інших макро частин у вихлопних газах. Емісія деоксиду сірки усунена майже на 100%. Біодизель у порівнянні з мінеральним аналогом майже не містить сірки (<0,001%, мінеральний - <0,2%). Менше викидів СО2. При згоранні біодизелю виділяється рівно така ж кількість вуглекислого газу, яка була спожита із атмосфери рослиною, яка є вихідною сировиною для виробництва олії, за весь період її життя. Тим не менш, варто помітити, що назвати біодизель екологічно чистим паливом було б невірно. Він дає меншу кількість викидів вуглекислого газу в атмосферу, але не зводить їх нанівець. Відносно "чисте" паливо. В світовій практиці лімітується ряд компонентів вихлопних газів, серед них: монооксид вуглецю СО, не згорівші вуглеводи СП  окиси азоту NOX та сажа.   Недоліки: Залишковий метанол в паливі, якого згідно стандарту в паливі повинно бути не більше 0,2%, є потужним розчинником і буде викликати не лише розбухання резинових деталей, а й розчиняти забруднення в паливній системі. Тому біодизель роз'їдає прокладки та трубки з натуральної гуми (натуральна гума переважно використовуються в двигунах, виготовлених до 1992), хоча найвірогідніше, що ці деталі вже замінені на вироби з синтетичної гуми, котра не роз'їдається біодизелем. При використанні звичайного дизельного палива у двигуні та паливних трубках утворюється наліт. При переході на використання біодизелю цей наліт руйнується (так, як біодизель кращий розчинник ніж звичайне дизельне паливо) і засмічує паливні фільтри та інжектори. Тому при пробігу 1000—1500 км з моменту переходу на біодизель рекомендується заміна паливних фільтрів. Зберігати біодизель понад три місяці не рекомендується, оскільки він розкладається. Фінансовані виробниками нафтопродуктів дослідження доводять, що для двигунів, звичайне дизельне паливо є кращим ніж біодизель. Але це заперечують незалежні організації, які помітили що біодизель зменшує спрацювання двигуна. Для багатьох стандартних моделей автомобілів атестоване використання біодизелю. Температура за якої чистий (В100) біодизель починає гуснути значно коливається і залежить від суміші ефірів а відповідно від сировини що використовувалась для виробництва палива. Наприклад біодизель виготовлений з певних різновидів каноли починає гуснути при −10 °C. Біодизель виготовлений з тваринних жирів стає гелеподібним при +16 °C. Взимку використовується низькотемпературний біодизель, що містить домішки котрі значно знижують температуру загуснення біодизелю.

Останні п'ять років в Європі та Америці , а також в купі інших країн , спостерігається біодизельний бум. Все більше говорять про грандіозні інвестиціях в дослідження цього напрямку , диверсифікації джерел енергії , поновлюваних ресурсах і змісті СО2 в атмосфері. Насправді все виглядає поки не дуже оптимістично.

 

3. Виробництво біодизелю

Технологія виробництва біодизеля доволі проста: одержану після пресування олію очищають від побічних продуктів, за допомогою метилового спирту в присутності каталізатора з олії видаляється гліцерин, який є досить дорогим, чим дозволяє знизити загальні витрати на виробництво основного продукту (речовина, що використовується в косметології та інших галузях), і на виході отримується пальне – РМЕ (ріпаковий метилефір)

У ході додаткових заходів (очищення, дистиляції, кондиціонування) РМЕ звільняють від надлишків метанолу, каталізатора, додають присадки, що підвищують якісні показники біопалива (миючі присадки, антиоксиданти). Одержане біопаливо не тільки екологічно чисте, але й конкурентноспроможне та надійне в роботі. Побічний продукт – гліцерин можна використовувати як сировину в подальших хімічних перетвореннях, у тому числі разом із рослинною олією для одержання гліфталевих смол – сировини для отримання гліфталевих ґрунтів і емалей.

У промислових масштабах найбільш розповсюдженими у європейських країнах є дві технології одержання біодизеля: гомогенна та гетерогенна етерифікація ріпакової олії метанолом. Перевагами гомогенного технологічного процесу є: напівбезперервна технологія; легкість управління – повністю автоматизований процес; простота технології, яка не потребує центрифуг; можливість переробляти різні рослинні олії. Серед переваг гетерогенної етерифікації варто відзначити: безперервність технології, що базується на твердому каталізаторі (NaOMe), завантаженому у реактор; виняткова чистота одержуваного гліцерину (більше 98 %); дуже високий вихід біодизеля (99,9 % мас.); відсутність відходів виробництва малоцінних жирних кислот порівняно з гомогенною етерифікацією; відсутність відходів соляних потоків, що потребують утилізації; відсутність затрат на транспортування хімікатів, зокрема рідинного каталізатора і неорганічних кислот.

В умовах інтеграції України до ЄС тема біодизеля набуває особливої актуальності, адже згідно діючих директив ЄС по біодизелю (Biofuels Directive 2003/30/EC) з 2005 р. не менше 2 % всього об’єму дизельного палива повинні містити біодизель. Ця кількість буде збільшена до 5, 75 % мас. у 2010 р. Стимулюванням для впровадження технологій по виробництву біодизеля у Європі та в Україні є зниження податків, акцизних зборів та встановлення певних субсидій. Враховуючи збільшення частки автомобілів з дизельними двигунами, особливо в Європі, зростає надлишок товарних бензинів і недостача дизельного палива, тому виробництво біодизеля для ринку нафтопродуктів є набагато привабливішим, ніж високооктанові добавки на основі етилового спирту.

 

4. Економічна ефективність

У Європі біодизельна індустрія існує тільки завдяки грандіозним послабленням в оподаткуванні. Як видно , біопаливо все ще значно дорожче ніж викопне .

По-перше ціна на його виробництво все ще вище , ніж на нафту і всі розробки в цьому напралении швидше політично - , ніж економічно доцільні. По-друге , деякі експерти вважають , що сьогодні енергетичні витрати на виробництво навіть перевищують енергетичний виграш. По-третє , наприклад рапс , який поки ще важливе джерело біодизеля , довше 4х років рости на одному місці не може. Треба це теж якось враховувати. Крім того , пальмова олія дешевше і Європа , наприклад , захопилася закупівлями пальмового масла в країнах, що розвиваються , тепер Індонезія свої джунглі випалює під пальмові плантації.

Також можна зробити висновки про те, що в зв’язку з динамічністю цін на нафту, нафтопродукти, агро сировину та продукти харчування, проблеми визначеності напрямків виробництва біодизеля перебувають у стадії формування і потребують подальшого дослідження.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Дубневич Ю. Біопаливо із сільськогосподарської сировини в Україні / Ю. Дубневич // Львівський національний аграрний університет. – 2010. -  №12. – С. 32-34.

2. Лінник М.К. Перспективи виробництва біодизеля і субпродуктів із насіння олійних культур / М.К. Лінник // Науково‐технічний бюлетень Інституту олійних культур УААН. -  № 14. -  2009. – С. 269‐271

3. Оверченко Б. Перспективи та проблеми виробництва біодизелю в Україні / Б. Оверченко // Пропозиція. – 2009. – № 3. – С. 110-115.

4. Проскурина О.В. Перспективи виробництва і застосування біопалива в Україні / О.В. Проскурина // Теоретичні та практичні аспекти економіки та інтелектуальної власності. – 2011.- №1. – С.12-15.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПЛАН

ВСТУП

1. Що таке біодизель?
2. Переваги  і недоліки біодизелю
3. Виробництво біодизелю
4. Економічна ефективність

ВИСНОВКИ

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВИСНОВКИ