Biodīzeļdegviela: definīcija, ražošana un pielietojums
Biodīzeļdegviela: uzzini definīciju, ražošanas procesu, ilgtspējīgus avotus un praktisko pielietojumu transportā un rūpniecībā.
Biodīzeļdegviela ir degvielas veids, ko iegūst, mainot augu eļļu, dzīvnieku taukus, īpašus aļģu veidus un, iespējams, pat notekūdeņus. Tā tiek uzskatīta par atjaunojamās enerģijas veidu, jo visu iegūst no dzīviem augiem un dzīvniekiem. To var izmantot dzinēju darbināšanai, parasti transportlīdzekļiem, tostarp lidmašīnām. Tas aizstāj dīzeļdegvielu, kas iegūta no naftas, fosilā kurināmā veida.
No biomasas gatavota biodegviela ir atšķirīga, jo tās ražošanā neizmanto naftu un degvielas ražošanai izmanto citu ķīmisko procesu.
Kas ir biodīzeļdegviela un kā tā darbojas
Biodīzeļdegviela parasti sastāv no taukskābju alkilēsteriem (piemēram, metilesteriem — FAME), kurus iegūst, pārveidojot taukus vai eļļas ar spirtu (visbiežāk metanolu) un katalizatoru. Šo procesu sauc par transesterifikāciju. Blakusprodukts ir glicerīns (glicerols), kas tiek izmantots ķīmijas nozarē vai attīrīts.
Ražošanas izejvielas
- Rafinētas augu eļļas (rapšu, sojas, saulespuķu u.c.)
- Dzīvnieku tauki (piem., beigto dzīvnieku tauki)
- Atstrādātas ēdiena eļļas (used cooking oil, UCO)
- Speciālas aļģu sugas un citi mikroorganismi
- Atsevišķos gadījumos — notekūdeņu vai industrijas atkritumu frakcijas pēc attīrīšanas
Galvenie īpašības rādītāji
- Degmaisījuma kvalitāte: biodīzeļam parasti ir augstāks cetāna skaitlis nekā parastajam dīzeļdegvielai, kas var uzlabot aizdedzi.
- Energijas saturs: mazliet zemāks nekā fosilajam dīzeļam — tas nozīmē nedaudz lielāku degvielas patēriņu tajā pašā darba režīmā.
- Emisijas: samazina smalko daļiņu (PM), CO un nespalīgu ogļūdeņražu emisijas, bet var palielināt NOx emisijas atkarībā no motoru iestatījumiem.
- Biodegradējamība un toksicitāte: biodīzeļs ir vairāk biodegradējams un mazāk toksisks nekā fosilais dīzeļs.
- Zema sēra saturs: parasti praktiski nesatur sēru, kas samazina sēra oksīdu emisijas.
Pielietojums un saderība
Biodīzeļdegvielu izmanto dažādos veidos:
- Kā neatkarīgu degvielu (B100) vai kā maisījumu ar parasto dīzeļdegvielu (B5, B20 utt.).
- Rīgas, lauksaimniecības tehnikā, autobusu parkos, kuģu un lokomotīvju sektorā, dīzeļģeneratoros un siltumapgādē.
- Avioindustrijā biodīzeļs tiek izmēģināts galvenokārt kā maisījums speciāli izstrādātos dzinējos vai testos — komerciāla plaša izmantošana aviācijā notiek ar īpašām atļaujām un sarežģītām sertifikācijām.
Savietojamība: daudzi mūsdienu dīzeļdzinēji var darboties ar zemākiem biodīzeļa maisījumiem (piem., B5) bez modifikācijām. Augstāki maisījumi vai B100 var prasīt materiālu nomaiņu (sūkņi, blīves), filtru biežāku nomaiņu un rūpīgāku uzraudzību.
Standarti un kvalitāte
Eiropā galvenais biodīzeļa standarts ir EN 14214, kas nosaka ķīmiskos un fiziskos parametrus (piemēram, skābības līmeni, sūknēšanas parametru, ūdens saturu). ASV izmanto ASTM D6751. Standartu ievērošana būtiski ietekmē drošu un efektīvu lietošanu.
Priekšrocības un trūkumi
- Priekšrocības: samazina atkarību no fosilajiem kurināmajiem, samazina noteiktas emisijas, biodegradējas, var izmantot vietējos resursus un atkritumus.
- Trūkumi: zemāks enerģijas blīvums, iespējamie NOx pieaugumi, aukstā laika problēmas (cietēšana, palielināta viskozitāte), materiālu saderības jautājumi un ilgtspējas problēmas (zemes izmantošana, pārtikas vai lauksaimniecības konkurence).
Ilgtspēja un vides ietekme
Lai biodīzeļs patiesi samazinātu kopējās siltumnīcefekta gāzu emisijas, svarīgi ņemt vērā pilnu dzīvotnes ciklu — no lauka līdz izplūdei (life-cycle analysis). Galvenās problēmas:
- Ilgtspējība: ražošana no pirmās paaudzes kultūrām (piem., palma, rapši) var izraisīt mežu izciršanu un oglekļa emisiju kā rezultātu.
- Pārtikas vs kurināms: kultūru izmantošana degvielas ražošanai var konkurēt ar pārtikas ražošanu un ietekmēt pārtikas cenas.
- Indirektā zemes izmantošana (ILUC): ja ražošanas dēļ lauksaimniecības platības tiek piespiestas paplašināties, tas var radīt papildu emisijas.
- Risinājumi: pāriet uz otrās vai trešās paaudzes izejvielām (atkritumu eļļas, atlikumi, mikroaļģes), izmantot HVO/renewable diesel tehnoloģijas vai sertificētas ilgtspējas shēmas (piem., ISCC, RSB).
Drošība, uzglabāšana un ekspluatācija
- Biodīzeļs ir taukains, mazāk toksisks un ātrāk biodegradējams nekā fosilais dīzeļs, tomēr jāievēro drošības prasības — izvairīties no tieša kontakta ar ādu, nodrošināt ventilāciju un pareizu atkritumu apsaimniekošanu.
- Glabāšana: uzglabāšana sausā, tumšā un vēsā vietā; jāizvairās no ūdens iekļūšanas, jo ūdens veicina mikrobu augšanu un biodīzeļs var degradēties.
- Filtrēšana un filtru apkope: atstrādātajām eļļām var būt nepieciešama papildu attīrīšana pirms transesterifikācijas, un dzinēja filtri jāmaina regulāri, īpaši pārejot uz augstākiem maisījumiem.
Regulācijas un atbalsta instrumenti
Daudzas valstis sniedz atbalstu biodīzeļa ražošanai un izmantošanai — subsīdijas, nodokļu atvieglojumus, obligātus biodegvielu maisījumus (piem., noteikts procents no tirgū pieļaujamās degvielas) un sertifikācijas prasības, lai nodrošinātu ilgtspēju.
Nākotnes virzieni
- Otrās paaudzes izejvielas (atkritumu eļļas, rezidūru materiāli) un trešās paaudzes risinājumi (aļģes) samazinās spiedienu uz lauksaimniecības zemi.
- Hidrotreating (HVO / renewable diesel) ražo alternatīvas, kas ķīmiski atšķiras no FAME un ir pilnībā saderīgas ar esošajiem dīzeļdzinējiem.
- Uzlaboti katalizatori un enzīmi transesterifikācijā, kā arī jaunas integrētas rūpnieciskas tehnoloģijas, kas samazina izmaksas un atkritumus.
Kopumā biodīzeļdegviela ir nozīmīgs instruments pārejai uz ilgtspējīgākiem enerģijas avotiem, taču tās reālā labuma gūšana prasa uzmanīgu izejvielu izvēli, skaidru regulējumu un uzlabotu tehnoloģiju ieviešanu, lai mazinātu neatbilstības un negatīvas blakusparādības.
Biodīzeļdegvielas pārstrādes rūpnīca Austrijā, netālu no laukiem, kuros var audzēt eļļas augu sēklas
Ar biodīzeļdegvielu var darbināt vecākus Mercedes dīzeļdzinējus.
Dažās valstīs biodīzeļdegviela ir lētāka par parasto dīzeļdegvielu.
Priekšrocības un trūkumi
Biodīzeļdegviela ir daudz tīrāka un rada mazāk piesārņojuma nekā dīzeļdegviela, kas ražota no fosilā kurināmā. Tā darbojas arī kā šķīdinātājs (tāpat kā ziepes). Patiesībā tā tik ļoti attīra dzinēju, ka var izvilkt vecos netīrumus no dzinēja un aizsērēt filtrus. Pēc filtru nomaiņas viss ir kārtībā.
Amerikas Savienotajās Valstīs un vairākās citās valstīs jaunie likumi nosaka, ka parastai dīzeļdegvielai jābūt ar zemu sēra saturu. Tādējādi tiek novērsts piesārņojums, jo īpaši skābie lietus, bet degviela kļūst arī mazāk slidena. Biodīzeļdegvielas pievienošana palīdz saglabāt degvielas slīdamību un dzinēja vienmērīgu darbību.
Lielākā daļa biodīzeļdegvielas tiek iegūta no augiem. Tas nozīmē, ka daudz lauksaimniecības zemes tiek izmantota augu audzēšanai degvielai, nevis dzīvnieku un cilvēku barošanai. Ir zinātnieki, ķīmijas inženieri un lauksaimniecības inženieri, kas pēta veidus, kā izmantot aļģes un sālsūdens augus, lai iegūtu naftu. Tas neaizņemtu lauksaimniecības zemi, kas tiek izmantota pārtikas audzēšanai. Turklāt daļa biodīzeļdegvielas tiek iegūta no atkritumeļļas un dzīvnieku tauku atkritumiem, kas citādi tiktu izmesti atkritumos. NASA izmēģina biodīzeļdegvielu, kas ražota no vistu taukiem, lai ar to darbinātu lidmašīnas.
Visām dīzeļdegvielām ir problēmas ar dzinēja iedarbināšanu aukstā laikā, bet biodīzeļdegvielai ir lielākas problēmas. To var atrisināt, sajaucot biodīzeļdegvielu un parasto dīzeļdegvielu pareizā maisījumā. Vai arī sildot degvielu pirms tās izmantošanas dzinējā. Šim nolūkam transportlīdzeklī varētu būt iebūvēts sildītājs.
Biodīzeļdegviela no augiem
Lielākā daļa biodīzeļdegvielas tiek ražota no eļļas augu sēklām. Eļļas augu sēklas ir jebkura veida sēklas, kurās ir pietiekami daudz eļļas, lai tās varētu izmantot augu eļļas ražošanai.
Brazīlijā rīcineļļas pupiņas ir labākie augi biodīzeļdegvielas ražošanai. Vācijā biodīzeļdegvielu parasti ražo no rapšu sēklām. Amerikas Savienotajās Valstīs parasti izmanto sojas pupas un saulespuķu sēklas. Taizemē izejvielas, visticamāk, iegūst no palmu eļļas, kokosriekstu eļļas, jatrofas eļļas un dzīvnieku taukiem. Jatrofas koki aug arī Indijā un Āfrikā.
Daži cilvēki paši ražo biodīzeļdegvielu, pārveidojot vecu eļļu, kas tiek izmantota restorānos ēdienu cepšanai. Izplūdes gāzes smaržo pēc frī kartupeļu kartupeļiem.
Biodīzeļdegviela no aļģēm
Kādu dienu no aļģēm varētu ražot vairāk biodīzeļdegvielas, nekā pašlaik ražo no augu eļļas. Aļģes var audzēt vietās, kur nav iespējams audzēt pārtiku, tāpēc tās neatņemtu pārtiku cilvēkiem. Taču pašlaik tas joprojām ir pārāk dārgi, taču zinātnieki meklē veidus, kā šo procesu padarīt labāku.
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir biodīzeļdegviela?
A: Biodīzeļdegviela ir degvielas veids, ko ražo no mainīgas augu eļļas, dzīvnieku taukiem, īpašiem aļģu veidiem un, iespējams, pat notekūdeņiem.
J: Vai biodīzeļdegviela ir atjaunojamais enerģijas avots?
A: Jā, biodīzeļdegviela tiek uzskatīta par atjaunojamo enerģijas avotu, jo to iegūst no dzīviem augiem un dzīvniekiem.
J: Kādiem nolūkiem var izmantot biodīzeļdegvielu?
A: Biodīzeļdegvielu var izmantot dzinēju darbināšanai, parasti transportlīdzekļiem, tostarp lidmašīnām.
J: Ar ko aizstāj biodīzeļdegvielu?
A: Biodīzeļdegviela aizstāj dīzeļdegvielu, ko iegūst no naftas, kas ir fosilās degvielas veids.
J: Ar ko no biomasas gatavotā biodegviela atšķiras no biodīzeļdegvielas?
A: No biomasas gatavota biodegviela nav iegūta no naftas, un degvielas ražošanai izmanto citu ķīmisko procesu, savukārt biodīzeļdegviela tiek ražota no mainīgas augu eļļas, dzīvnieku taukiem, īpašiem aļģu veidiem un, iespējams, pat notekūdeņiem.
J: Vai biodīzeļdegvielu var izgatavot no jebkura veida auga vai dzīvnieka?
A: Biodīzeļdegvielu var ražot no dažādiem avotiem, tostarp no augu eļļas, dzīvnieku taukiem, īpašiem aļģu veidiem un, iespējams, pat notekūdeņiem.
J: Vai biodīzeļdegviela ir videi draudzīga?
A: Biodīzeļdegviela tiek uzskatīta par videi draudzīgāku nekā tradicionālā dīzeļdegviela, jo tā tiek ražota no atjaunojamiem avotiem un rada mazāk kaitīgu izmešu.
Meklēt