Научная статья на тему 'Экологическая безопасность применения биотоплив в дизелях'

Экологическая безопасность применения биотоплив в дизелях Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
911
168
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Ерохин М. Н., Девянин С. Н., Чумаков В. Л., Малашенков К. А.

Производство и использование топлив на основе растительных масел не представляет экологической опасности окружающей природе. Представленные результаты исследований по генотоксичности и канцерогенности отработавших газов дизелей показывают необходимость подключения к этой проблеме микробиологов и требуют проведения специальных исследовательских работ по данному вопросу.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по промышленным биотехнологиям , автор научной работы — Ерохин М. Н., Девянин С. Н., Чумаков В. Л., Малашенков К. А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Экологическая безопасность применения биотоплив в дизелях»

УДК 574 : 621.3

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ БИОТОПЛИВ В ДИЗЕЛЯХ

М.Н. Ерохин, ректор ФГОУ ВПО МГАУ, академик РАСХН, заслуженный деятель науки России, д. т. н., профессор, лауреат премии Правительства РФ С.Н. Девянин, зав. кафедрой «Тракторыг и автомобили», д.т.н., профессор В.Л. Чумаков, к.т.н., профессор К.А. Малашенков, к.э.н., доцент

Исходные продукты

Дизельное топливо (ГОСТ 308-82) жидкое нефтяное топливо в основном керосино-газойлевые фракции прямой перегонки нефти. Относится к ископаемым топливам, запасы которого ограничены:. Проливы дизельного топлива на почву приводят к гибели микрофлоры, и почва теряет продуктивность на длительное время. При его сгорании в цилиндрах дизелей кроме выделения токсичных компонентов (оксиды азота, углерода и серы, углеводороды, сажа и др.) образуется диоксид углерода С02, который накапливается в атмосфере и участвует в создании парникового эффекта.

Растительное масло. В качестве растительного масла для биотоплив в Европе используют в основном рапсовое масло, в США - соевое масло. Проливы масла на почву не приводят к ее серье(ным повреждениям. Диоксид углерода С02 образующийся при сгорании поглощается вновь масличными растениями при их выращивании (совершается кругооборот парникового газа).

Жирнокислотный состав рапсового масла имеет средние (начения по жирным кислотам (анимая второе место по мононенасыщенным жирным кислотам после оливкового масла.

Состав растительных масел приведен в таблице

Наименование масла Жирнокислотный состав масел и жирої

Насыщен- ные жирные кислоты Мононенасы щенные жирные кислоты Полиненасы- щенные жирные кислоты

Арахисовое 19% 48% 33%

Кокосовое 91% 7% 2%

Кукурузное 13% 29% 58%

Оливковое 15% 75% 10%

Пальмовое 51% 39% 10%

Подсолнечное 12% 16% 72%

Рапсовое 7% 61% 32%

Соевое 15% 23% 62%

Хлопковое 27% 19% 54%

Производство метиловых эфиров растительных масел

Метиловые эфиры1 растительных масел (рапсового, соевого, пальмового и др.) получают в результате протекания химических реакций растительного масла с метиловым спиртом в присутствии щелочи (обычно гидроксид калия КОН). В результате реакции получают дополнительно глицерин и не прореагировавшие компоненты, от которых очищают эфир растительного масла в процессе производства. Считается, что метиловый эфир растительного масла экологически менее опасен, чем нефтяное дизельное топливо.

Реакция переэтерификации рапсового масла метиловым спиртом в присутствии катализатора КОН

Получение смесевых топлив

Смесевые топлива получают путем смешивания дизельного топлива с растительным маслом. Оба компонента перемешиваются друг с другом в любых соотношениях бе( протекания химических реакций. Агрессивность получаемых смесевых топлив на окружающую природу в основном определяется количеством содержащегося в нем нефтяного топлива.

Экологические характеристики дизелей на биотопливах

Сравнительные экологические характеристики токсичности отработавших газов дизелей при работе на биотопливах и ди(ельном топливе пока(ывают, что эффект исполь(ования биотоплива (ависит от конструктивных особенностей дизеля и от режима его работы, а также от свойств биотоплива.

Работа отечественных дизелей на смесевых топливах проверялась на ди(елях во(душного и жидкостного охлаждения, с наддувом и бе( (Д-120, Д-243, Д-245, ВСН-6Д). Исследовались смеси различных концентраций рапсового масла и ди(ельного топлива. Результаты: исследований показали:

1. На смесевых топливах рапсового масла до 50% ди(ели мощностные характеристики бе( регулировки топливной аппаратуры:.

2. Изменение экологических характеристик дизелей при применении смесевого топлива зависит от

(ависимости от

дах

%

СхНу

%,

для одних для других

для одних для других

с концентрацией сохраняют свои дополнительной

конструктивных характеристик дизеля и его топливной аппаратуры. Для малых и средних концентраций рапсового масла (до 60%) нормируемые токсичные компоненты: изменяются в следующих пределах:

- Выбросы монооксида углерода СО

увеличиваются от 2 до 10 % исследованного дизеля.

- Выбросы оксидов азота ди(елей уменьшаются до 10 увеличиваются до 5 %.

- Выбросы углеводородов ди(елей уменьшаются до 35 увеличиваются до 5 %.

- Выбросы сажи уменьшаются от 5 до 50 %.

- В целом по всем нормируемым токсичным

компонентам исполь(ование смесевых топлив с концентрацией рапсового масла не более 50%

приводит к улучшению экологических характеристик ди(елей.

Использование высоких концентраций

рапсового масла (более 60%) без специальных регулировок и конструктивных переделок ди(елей приводит к увеличению выбросов всех нормируемых токсичных компонентов.

На представленном ниже рисунке показан характер и(менения пока(ателей ди(еля при увеличении концентрации рапсового масла в топливной смеси.

Влияние состава смесевого топлива на мощностные и экологические показатели дизелей

Работа отечественных дизелей на метиловых эфирах рапсового масла до настоящего времени серье(но не исследовалась в виду отсутствия производства такого топлива в России. Испытания дизеля жидкостного охлаждения с наддувом Д-245 на топливе, содержащем ра(личные концентрации метилового эфира рапсового масла в дизельном топливе (до 20%) показали его экологические преимущества по сравнению с работой на дизельном топливе, а именно:

- Выбросы монооксида углерода СО

уменьшились на 26%.

- Выбросы оксидов азота N0* уменьшились на 10 %.

- Выбросы углеводородов СхНу практически не и(менились.

- Дымность снизилась на 30 - 40 %.

Зарубежный опыт эксплу атации дизелей на эфирах растительных масел

Применение эфиров растительных масел за рубежом с каждым годом расширяется. Основная причина - дефицит нефтяных топлив. Экологические характеристики зарубежных дизелей при их работе на топливе с эфирами растительных масел также (ависят от конструктивных особенностей этих дизелей. Анализ влияния топлива на нормируемые токсичные компоненты: показывает:

- Выбросы монооксида углерода СО снижаются от 10 до 50% или в среднем до 24%.

- Выбросы оксидов азота N0* для одних

ди(елей уменьшаются до 5 % для других

увеличиваются до 15 % или в среднем возрастают до 8%.

- Выбросы углеводородов СхНу для одних

ди(елей уменьшаются до 70 %, для других

увеличиваются до 10 % или в среднем снижаются до 30%.

- Выбросы сажи уменьшаются от 40 до 50 % или в среднем на 46%.

- В целом по всем нормируемым токсичным компонентам исполь(ование метиловых эфиров растительных масел приводит к улучшению экологических характеристик ди(елей.

Заключение

Топлива для дизелей использующие растительные масла или эфиры этих масел в целом имеют лучшие экологические характеристики по нормируемым компонентам, чем нефтяные ди(ельные топлива при исполь(овании смесевых топлив с растительным маслом или эфиром масла с концентрацией не выше 60%.

Производство и исполызование топлив на основе растителыных масел не представляет экологической опасности окружающей природе.

При работе дизелей на этих топливах в целом обеспечиваются лучшие экологические

характеристики по нормируемым компонентам, чем на ди(елыном топливе при обеспечении требуемой концентрации смесевого топлива.

Представленные ре(улытаты исследований по генотоксичности и канцерогенности отработавших га(ов ди(елей пока(ывают необходимосты подключения к этой проблеме микробиологов и требуют проведения специалыных исследователыских работ по данному вопросу.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.