Биодизельное топливо

Введение

Во всем мире все чаще говорят о необходимости использования альтернативных, возобновляемых и экологически чистых источников энергии. Невозобновляемость нефтяных ресурсов тревожит даже страны, которые сегодня радостно подсчитывают заработанные на экспорте нефтедоллары.Одной из распространенных альтернатив минеральному дизельному топливу во всем мире сегодня считают биодизель — топливо, синтезированное из растительных масел.

  2.Производство биодизеля

Биодизельное топливо (БдТ) представляет собой сложный метиловый эфир масляных кислот с качеством дизельного топлива, производимый из масла растительного или животного происхождения.

Для производства биодизельного топлива в мире в основном используются следующие виды сырья: в Европе - рапс, в США - соя, в Канаде - рапс , в Индонезии - пальмовое масло, на Филиппинах - пальмовое, кокосовое масла, в Индии, в Африке - соя, в Бразилии - соя, касторовое масло, в России - рапс.

При производстве биодизельного топлива в очищенное от механических примесей масло добавляют метиловый спирт и щелочь, которая служит катализатором реакции переэтерификации. Смесь нагревают до температуры 50 °С. После отстаивания и охлаждения жидкость расслаивается на две фракции - легкую и тяжелую. Легкая фракция представляет собой метиловый эфир рапсового масла (МЭРМ), или биодизель, тяжелая - глицерин. По своему молекулярному составу биодизель близок к дизельному топливу. Из 1 т семян рапса можно получить около 300 кг (3 0%) рапсового масла, а из этого количества масла - до 270 кг биодизельного топлива. Выход глицерина составляет при этом около 10%. Из него производят моющие средства, жидкое мыло и фосфорные удобрения.

Биодизель биологически легко расщепляем и не загрязняет воду.  Это значит, что ни для транспортировки, ни для хранения особенных предписаний не предусмотрено. Кроме того биодизель обладает рядом других полезных свойств:

1. Известно, что минеральное дизтопливо при устранении из него сернистых соединений теряет свои смазочные способности. Биодизель же, несмотря на "обделенность" серой, характеризуется хорошими смазочными показателями. Это обуславливается его химическим составом и содержанием в нем кислорода.

2. 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 30%.

3. Еще один технический показатель, интересный, скорее всего, для организаций, хранящих и транспортирующих  ГСМ: точка воспламенения. Для биодизеля ее значение превышает 100 °С, что позволяет назвать биогорючее относительно безопасным веществом.

Смесевое топливо по сравнению с метиловым эфиром рапсового масла имеет следующие преимущества: простая технология получения, реализуемая в сельскохозяйственном предприятии без накладных расходов, высокая стабильность в хранении, растворении на молекулярном уровне.

Метиловый эфир рапсового масла по физико-химической характеристике (вязкость - зольность) ближе к дизельному топливу, при его использовании не нужен подогрев топлива, в меньшей степени образуются отложения на деталях цилиндропоршневой группы. Качество метиловых эфиров рапсового масла нормируется европейским стандартом ЕМ 14.214.2003 (ЕС).

Основные преимущества использования биодизеля

1. Биодизель является единственной альтернативой топлива, которая может использоваться в любых обычных, немодифицированных дизельных двигателях. Условия хранения не отличаются от таковых для обычного дизельного топлива. 
 
2. Биодизель может использоваться в чистом виде, либо в смеси в любом соотношении с нефтяным дизельным топливом. Самой распространенной является смесь из 20% биодизельного топлива и 80% нефтяного дизельного топлива (европейское обозначение такого топлива "B20"). 
 
3. В жизненном цикле производства и использования биодизельного производится примерно на 80% меньше выбросов диоксида углерода и почти на 100% меньше - диоксида серы. Сгорание биодизельного топлива происходит при сокращении более чем на 90% количества несгоревших углеводородов, и на 75-90% ароматических углеводородов. Выбросы оксидов азота в зависимости от двигателей и процедуры тестирования оцениваются практически в тех же цифрах, что и для минерального дизтоплива. Есть данные, что за счет снижения мутагенности, биодизельное топливо на 90% уменьшает риск развития рака. 
 
4. Биодизельное топливо состоит из 11% (по весу) кислорода и не содержит серы. Использование биодизеля может продлить жизнь дизельных двигателей, так как он имеет более высокие, чем у нефтяного дизельного топлива, смазывающие характеристики, в то время как остальные (потребление топлива, автовоспламенение, мощность и крутящий момент) сопоставимы. 
 
5. Биодизельное топливо безопасно для использования и транспортировки, поскольку оно является биологически чистым, как сахар, в 10 раз менее токсичено, чем поваренная соль, и обладает высокой температурой воспламенения (около 150 градусов по Цельсию против 55 для нефтяного дизельным топливом). 
 
6. Биодизель может быть изготовлен из широкого арсенала сырья (различные возобновляемые масличные культуры, таких, как соя, кукуруза или рапс). 
 
7. Биодизель является проверенным видом топлива с более чем двадцатилетней историей эксплуатации в Европе и США. 
 
8. При сгорании в дизеле, биодизельное топливо заменяет запах выхлопных газов на приятный запах попкорна или французского картофеля.

3.Применение и распространение  биодизеля в мире и России.

В настоящее время в России и за рубежом, помимо применения чистого биодизельного топлива, рассматриваются практические аспекты использования в дизельных двигателях биотоплива из растительного сырья следующих видов:натуральное рапсовое масло (в чистом виде) - исследования показали, что оно обладает плохими пусковыми свойствами при пониженной температуре, а из за наличия свободных кислот более агрессивно к конструкционным и уплотнительным материалам, имеет склонность к окислению при хранении биотопливо из смеси рапсового масла с дизельным топливом - в пропорции 75% рапсового масла и 25% дизельного топлива данная смесь обладает наилучшим соотношением баланса энергии (39,8 Гдж);биотопливо из смеси дизельного топлива и метилового эфира рапсового масла (МЭРМ).

Производство дизельного биотоплива в мире непрерывно растет. За 15 лет (с 1991 по 2006 г.) оно выросло с 11 тыс, до 4,5 Млн т. По данным ЕС, рост инвестиций в производство биотоплива запланирован в большинстве стран. С 2004 г. руководство ЕС субсидирует фермеров, производящих сырье для биотоплива (выращивающих рапс), из расчета 45 евро/га. Для обеспечения предусмотренной директивой Евросоюза 2003/30 Е от 8 мая 2003 г. доли потребления биотоплива в 2010 г. в размере не менее 5,75% понадобится 12,5 млн т масла и жиров, в том числе 7,9 млн т рапсового масла (рис. 100). Будут построены 40 новых заводов. дефицит масла, покрываемый за счет импорта, составит около 1,6 млн т.

Оценка потребности Евросоюза в производстве биодизеля в 2010 г. позволит довести его долю в совокупном потреблении дизельного топлива до 5,75%.

Лидерами в производстве биодизеля, кроме Германии, являются Франция, Италия, США, Чешская Республика.

В США в 2006 г. действовало около 150 установок для производства дизельного биотоплива из соевого масла (90%), а также из других масел, включая животный жир.

В Италии производство биодизеля осуществляется примерно на 20-25% из собственного сырья (подсолнечное и соевое масло), а остальное - из импортируемого рапсового масла.

В Великобритании в 2005-2006 гг. предложено дизельное топливо смешивать с подсолнечным маслом. Оно на 20% было дешевле дизельного топлива.

Французские потребители пошли по пути использования смешанного дизельного топлива с небольшой растительной добавкой (около 3 0%). Это не требует затрат на модификацию двигателей под новые стандарты.

В России не существует единой государственной программы развития биодизельного топлива, но создаются региональные программы, например Алтайская краевая целевая программа «Рапс — биодизель». В Липецкой области создана Ассоциация Производителей Рапсового Масла.

Планируется строительство заводов по производству биодизеля в: Липецкой области, Татарстане, Алтайском крае, Ростовской области, Волгоградской области, Орловской области, Краснодарском крае, Омской области.

ОАО «РЖД» в 2006—2007 годах провела испытания биодизеля из рапсового масла на тепловозах депо Воронеж-Курский Юго-Восточной железной дороги. Представители РЖД заявили о готовности использовать биодизель в промышленных масштабах на своих тепловозах .

В России в промышленных объемах производятся высокоэнергетические масличные культуры (подсолнечник, рапс, соя, сурепица и др.), пригодные для выработки дизельного биотоплива.

4.Производство биодизеля в Орловской области

На прошедшей в мае в Орле Ярмарке Инвестиций о намерении построить в Орловской области завод по производству биодизеля заявила московская компании ЗАО "Тэнд Т-трейд". Как следует из инвестиционного соглашения, завод будет ежегодно выпускать до 100 тыс. т биодизеля, Орловские чиновники утверждают, что инвестор уже провел предварительный раунд переговоров с экспортерами о поставках в страны Европы как сырья для производства биодизельного топлива, так и готового продукта. 
В Центральной России лидером по производству рапса является Орловская область. В этом году рапс возделывается в этом регионе на 60 тыс. га, что почти вдвое больше прошлогоднего. Для сравнения - такие же площади занимает рапсовый клин в Краснодарском крае и Ставрополье вместе взятых, в Татарстане (лидере по производству этой культуры в Поволжье) - 30 тыс. га. При этом в ряде хозяйств Орловской области урожайность превышает более 20 ц. с га (при средней по стране - 10-12 ц.). Эксперты прогнозируют, что в этом году на Орловщине будет собрано около 80 тыс. семян рапса. А как сообщил начальник отдела растениеводства управления сельского хозяйства и продовольствия Орловской обладминистрации Борис Вороничев, посевы рапса в области будут расширены до 150 тыс. га. Отметим также, что на территории региона находится завод растительных масел ОАО "Орелрастмасло", который входит в пятерку лидеров-производителей рапсового масла в стране. 
 
Использование рапсового масла в качестве горючего возможно в двух видах. Наиболее распространенный способ использования - в качестве добавки к обычному дизельному топливу (добавки до 7% не требуют доработки двигателя). Можно заправлять двигатели и "чистым" рапсовым маслом, что, однако требует специальной микроволновой установки, а также определенной модернизации двигателя и топливной системы. Однако в любом случае необходима первичная переработка - производство рапсового масла. Несмотря на постоянное увеличение урожая рапса, мощностей для переработки семян сейчас также недостаточно. Кроме упомянутого ОАО "Орелрастмасло", на территории Черноземья рапсовое масло производят еще два масло-экстракционных завода: в Воронежской области - Верхнехавский и в Белгородской области - Валуйский КРМ. Поэтому строительству заводов по производству биодизеля, кроме увеличения рапсового клина, будет предшествовать строительство новых масложировых комбинатов, ориентированных на выработку рапсового масла, либо - модернизация существующих маслобоен с тем, чтобы они могли перерабатывать семена как подсолнечника, так и рапса. Как сообщил один из инициаторов липецкого проекта "Либойль", вице-президент Топливной ассоциации Артур Шахов, в планах компании - строительство "рапсового" масложирового комбината в Липецкой области в течение ближайших двух лет, после чего ассоциация сможет приступить непосредственно к строительству завода биотоплива. 
Однако генеральный директор Торгового дома "Орелрастмасло" Сергей Круглов перспективы по производству биодизеля в регионе оценивает как вполне реальные. "Россия одна из немногих стран, где выращивается только одна масличная культура - подсолнечник. Появление дополнительных культур неизбежно, а самые большие перспективы из них, по нашим оценкам, у рапса, - пояснил господин Круглов, - и мы предполагаем, что в ближайшем будущем производство и переработка масличных будут испытывать значительный рост за счёт этой культуры".  

Заключение 
Таким образом рост предложения со стороны сельхозпроизводителей будет формироваться за счёт высокой рентабельности при производстве рапса. Однако в России нет традиции использования рапсового масла в домашнем хозяйстве (несмотря на то, что по ряду показателей оно значительно превосходит "традиционное" подсолнечное), поэтому, несмотря на прогнозируемое повышение и розничных продаж, и объемов промышленной переработки на нужды пищевых производств, интерес к переработке рапса со стороны маслодобывающих предприятий и дальнейший рост производства масла будет происходить за счёт значительного спроса на этот продукт в Европе для производства биодизеля.