Рапсовое биотопливо Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

УДК 631.3.

РАПСОВОЕ БИОТОПЛИВО

Н.С. Киреева, ассистент, Ульяновская ГСХА

Известно, что около 90% механической энергии, которую использует в своей деятельности человечество, вырабатывается двигателями внутреннего сгорания, среди которых значительную долю занимают дизельные ДВС.

В последнее время большое количество зарубежных научно-исследо-ва-тельских центров моторостроительных фирм проводят исследования, направленные на решение задач обеспечения экономии топлива и замены традиционных жидких углеводородных нефтяных топлив топливами ненефтяного происхождения. Альтернативные топлива можно классифицировать по следующим признакам:

• по составу - спирты, эфиры, эстеры, водородные топлива с добавками;

• по агрегатному состоянию - жидкие, газообразные, твердые;

• по объемам использования - целиком, в качестве добавок;

• по источникам сырья - из угля, торфа, сланцев, биомассы, горючего газа и др.

Одним из наиболее перспективных альтернативных топлив является биотопливо, а также смеси биотоплива с дизельным топливом в различных пропорциях (биодиты).

Биотопливо, в качестве альтернативного топлива, широко используется в США, Бразилии и странах Евросоюза. Наибольшее распространение среди топлив растительного происхождения получило биотопливо, приготовленное на основе рапсового масла.

Первые положительные испытания МЭРМ были проведены в Визельбурге (Австрия). В этой же стране в Зильберберге в 1985 г. был построен первый опытный завод по производству биодизельного топлива. Первые стандарты на биодизельное топливо также были разработаны и опубликованы в Австрии в 1990г. и стали впоследствии международными. В Германии в результате обширной работы, проведенной совместно

с представителями производителен двигателей и рапсового масла, исследовательскими институтами, эксплуатационными службами и представителями министерств, был разработан стандарт качества для рапсового масла, используемого в качестве топлива. С 2000 г. «Стандарт качества для используемого в качестве топлива рапсового масла» является основой для двигателестроителей и тех, кто использует рапсовое масло. Производимое биотопливо должно отвечать норме Немецкого промышленного стандарта EN 14214.

Топливный потенциал масличных культур на 1 т сырья значительно выше, чем у других культур. Расчеты показывают, что затраты на производство рапсовых семян составляют 17700 МДж/га, на извлечение масла

- 700 МДж/га, энергия, полученная от масла

- 22200 МДж/га. Таким образом, энергетическая прибыль с каждого гектара составляет 3800 МДж (по энергетической ценности это соответствует 110 л дизельного топлива).

Исходя из литературных данных и проведенных исследований можно выделить основные преимущества биодита:

• возобновляемость;

• замкнутый круговорот углекислого газа;

• использование соломы рапса в качестве топлива в фермерском хозяйстве;

• отсутствие серы и токсичных веществ;

• незначительный выброс загрязнителей (за исключением закиси азота);

• рапсовое масло - самое распространенное растительное мало и наиболее устойчиво к влиянию низких температур (без добавок минимум до минус 10єС);

• рапс задерживает питательные веще ства в п очве, улучшает ее ст руктуру, поддерживает плодородие почвы, хорошо перерабатывает органические удобрения;

• при производстве рапсового масла получают такие ценные побочные продукты,

как глицерин и жмых;

• рапс - отличный медонос (с 1 га посевов пчелы собирают до 90 кг меда);

• рапсовое масло нетоксично, не загрязняет грунтовые воды и водоемы (при утечках полностью разлагается в почве в течение трех недель), обеспечивает рекультивацию радиоактивно зараженных земель;

• рапсовое масло - самое безопасное горючее (точка воспламенения 325еС);

• использование биотоплива не снижает ресурс двигателя, снижает эмиссию вредных веществ на 25-50 %, до минимума парниковый эффект, освобождает (хотя бы частично) от нефтяной зависимости.

Главные недостатки этого вида топлива:

закоксовывание форсунок, отложения углерода в камере сгорания и смолистых веществ на фильтрах;

• быстрый износ колец;

• повышенное выделение закиси азота (на 12% больше для дизелей с неразделенной камерой сгорания и на 10% - для дизелей с вихревой камерой) в сравнении с традиционным дизельным топливом;

• биотопливо из рапсового масла более агрессивно по отношению к резиновым деталям автомобиля или трактора и лакокрасочному покрытию кузова, чем обычное дизельное топливо.

• так как МЭРМ является кислородосодержащим соединением, то низшая теплота сгорания эфиров несколько меньше, чем у дизельного топлива и, как следствие, уменьшенный на 2,5% эффективный КПД.

Для приближения свойств растительных масел к традиционному дизельному топливу возможны следующие способы обработки масла:

УдК 631.3

• смешение его с дизельным топливом;

• создание микроэмульсий со спиртами, водой;

• разработка и введение присадок (гексилнитрат, лубризол и др.);

• глубокая очистка от смолистых и парафиновых составляющих;

• обработка в присутствии спиртов (переэтерификация);

• переработка в углеводороды за счет деструкции молекул триглицеридов.

Для облегчения использования рапсового масла в двигателях возможно его перемешивание с дизельным топливом, чтобы путем уменьшения вязкости добиться более благоприятных условий распыления и уменьшить нагарообразование. В Швеции при испытаниях тракторов «Вольво» на двигателе без турбонаддува после 700 часов работы на смеси 33% РМ и 67% ДТ было обнаружено значительное образование нагара на деталях двигателя, а на двигателе с турбонаддувом после 1000 ч - незначительное.

В экономическом плане биотопливо пока дороже дизельного топлива нефтяного происхождения. Так, например, стоимость рапсового масла сейчас составляет 18 руб./ л без учета затрат на переработку масла в биотопливо и затрат на переоборудование двигателей автотракторной техники. Но если учесть в денежном выражении ущерб, наносимый окружающей среде, человеку и животным, вредными веществами, содержащимися в отработавших газах от сгорания дизельного топлива, то биотопливо в этом случае предпочтительнее традиционного моторного топлива.

качество дизельного топлива

Л.Г. Татаров, к.т.н., доцент, О.Н. Степанидина, ассистент, Ю.С. Тарасов, аспирант, Ульяновская ГСХА

Очень часто приходится слышать нарекания на некачественный бензин. Гарантии, что Вы заправляетесь хорошим топливом, нет даже на АЗС крупных нефтяных компаний. Нефтеперерабатывающие заводы производят топливо соответствующее отечественным

требованиям, согласованным со всеми заинтересованными сторонами, в т.ч. и автопроизводителями. Однако эти требования не совсем такие, как в Европе. Основную массу автобензинов в России вырабатывают по ГОСТу и техническим условиям (ТУ).