Biodizel: definicija, proizvodnja, uporaba in prednosti

Biodizel je vrsta goriva, ki nastane iz rastlinskega olja, živalskih maščob, nekaterih vrst alg in lahko tudi iz surovin, povezanih z odpadnimi vodami. Šteje se za obliko obnovljive energije, ker izvira iz živih organizmov. Uporablja se za pogon dizelskih motorjev v vozila in v posebnih preizkusih tudi za letali. Nadomešča dizelsko gorivo, ki izvira iz nafte, vrste fosilnega goriva.

Biogorivo, pripravljeno iz biomase, je drugačno, saj ne izhaja iz nafte in za proizvodnjo goriva uporablja drugačen kemični postopek.

Kako nastane biodizel (postopek proizvodnje)

Industrijsko se biodizel najpogosteje proizvaja z reakcijo transesterifikacije: trigliceridi iz olj ali maščob reagirajo z metanolom ali etanolom v prisotnosti katalizatorja (navadno NaOH ali KOH), pri čemer nastanejo estri maščobnih kislin (FAME) in stranski produkt glicerol. Osnovni koraki:

Priprava surovine: filtracija in odstranjevanje vode ter nečistoč; po potrebi nevtralizacija prostih maščobnih kislin.
Reakcija: nadzorovana temperatura in mešanje zagotavljata učinkovito pretvorbo v FAME.
Ločevanje in čiščenje: ločitev glicerola, pranje in sušenje biodizla za odstranitev ostankov katalizatorjev in alkohola.
Nadzor kakovosti: preverjanje skladnosti s specifikacijami (npr. vsebnost estrów, kislinsko število, voda, hladne lastnosti).

Surovine za biodizel

Rastlinska olja: repično, sojino, sončnično, oljna ogrščica – pogosto v zmernih podnebjih.
Odpadno jedilno olje: okoljsko najbolj zaželeno, saj podpira krožno gospodarstvo in zmanjšuje odpadke.
Živalske maščobe: loj, mast in druge industrijske frakcije.
Alge: potencialno visoki donosi olja; razvijajo se napredne tehnologije.
Snovi povezane z odpadnimi vodami: lipidi iz mulja in ostankov – perspektiva za prihodnost.

Uporaba in mešanice

Biodizel se uporablja čist (B100) ali kot mešanica z mineralnim dizlom, npr. B5/B7 (5–7 % biodizla), B20 (20 %) ali B30. Večina sodobnih dizelskih vozil brez prilagoditev uporablja nizke mešanice (npr. B7); pri višjih deležih je priporočljivo upoštevati navodila proizvajalca motorja. V prvi fazi uporabe lahko biodizel zaradi svoje topilne sposobnosti razrahlja usedline v rezervoarju, zato je smiselno pogostejše menjavanje filtrov goriva. V letalstvu se danes standardno uporabljajo druga trajnostna goriva, medtem ko je biodizel predmet le omejenih preizkusov.

Lastnosti in zmogljivost

Večja mazivost: zmanjšuje obrabo vbrizgalnega sistema.
Visoko cetansko število: pogosto ugodno za vžig in mirnejše delovanje motorja.
Nič ali zelo malo žvepla: prispeva k čistejšim emisijam.
Nižja energijska gostota: približno 8–10 % manjša od mineralnega dizla, kar se lahko pozna pri porabi.
Hladne lastnosti: višja točka motnosti in strjevanja; v mrazu so lahko potrebni aditivi ali nižji deleži biodizla v mešanici.
Higroskopnost in oksidacijska stabilnost: občutljiv na vlago in oksidacijo, zato je pomembno pravilno skladiščenje in po potrebi dodatek antioksidantov.

Prednosti

Zmanjšani življenjskociklični izpusti CO2: še posebej pri uporabi odpadnih olj in maščob.
Nižje emisije delcev, CO in ogljikovodikov: izboljšana kakovost zraka v urbanih središčih.
Biološka razgradljivost in nižja toksičnost pri razlitjih v primerjavi z mineralnim dizlom.
Lokalna proizvodnja: spodbuja podeželsko gospodarstvo in krepi energetsko varnost.
Krožno gospodarstvo: smiselna raba odpadnega jedilnega olja in industrijskih ostankov.

Izzivi in omejitve

Hladno vreme: tveganje za zamašitve filtrov in cevi; nujni so ustrezni aditivi ali ustrezna izbira deleža biodizla.
Skladiščenje: v temi, hladno in suho; priporočena uporaba v nekaj mesecih.
Materialna združljivost: starejša tesnila iz naravne gume lahko nabrekajo; sodobni materiali praviloma niso problematični.
Razpoložljivost trajnostnih surovin: pomembno je preprečevati posredne spremembe rabe zemljišč in krčenje gozdov; prednost imajo odpadne surovine.

Standardi kakovosti in varnost

Kakovost: skladnost z uveljavljenimi standardi zagotavlja zanesljivo delovanje (npr. zahteve glede vsebnosti estrów, vode, kislinskega števila, CFPP).
Skladiščenje in materiali: uporabljajo se čiste, zaprte posode iz nerjavečega jekla ali kompatibilnih polimerov; izogibamo se bakru in cinku, ki pospešujeta oksidacijo.
Glicerol: stranski produkt se lahko uporabi v kemijski in farmacevtski industriji po ustrezni predelavi.

Biodizel, obnovljivi dizel in druga biogoriva

Biodizel (FAME) je kemijsko drugačen od t. i. obnovljivega (parafinskega) dizla, ki nastaja s hidrob obdelavo olj in maščob ter je pogosto popolnoma zamenljiv z mineralnim dizlom (drop‑in). Oba sta biogorivi, vendar imata različne postopke proizvodnje in lastnosti. Za reaktivna letala se danes uporabljajo posebej certificirana trajnostna zračna goriva, ne klasičen biodizel.

Področja uporabe

Cestni promet: osebna in tovorna vozila, avtobusi (pogosto B7 ali B20).
Kmetijstvo in gradbeni stroji: učinkovita raba ob višjih deležih, kjer je zagotovljena podpora proizvajalca.
Pomorski promet in notranje plovbe: mešanice biodizla za zmanjšanje emisij v pristaniščih in na rekah.
Ogrevanje: v nekaterih kurilnih sistemih kot zamenjava ali dodatek kurilnemu olju.

Rafinerija biodizla v Avstriji, v bližini polj, na katerih je mogoče gojiti oljnice

Starejši dizelski mercedesi so priljubljeni za pogon na biodizel

V nekaterih državah je biodizel cenejši od običajnega dizelskega goriva

Prednosti in slabosti

Biodizel je veliko čistejši in manj onesnažen kot dizelsko gorivo, proizvedeno iz fosilnih goriv. Deluje tudi kot topilo (kot milo). Pravzaprav tako močno čisti motor, da lahko izvleče staro umazanijo iz motorja in zamaši filtre. Po zamenjavi filtrov je motor v redu.

V Združenih državah Amerike in nekaterih drugih državah novi zakoni določajo, da mora imeti navadno dizelsko gorivo nizko vsebnost žvepla. To zmanjšuje onesnaževanje, zlasti kisli dež, hkrati pa je gorivo manj spolzko. Dodajanje biodizla pomaga ohranjati spolzkost goriva in nemoteno delovanje motorja.

Večina biodizla izvira iz rastlin. To pomeni, da se veliko kmetijskih površin uporablja za gojenje rastlin za gorivo, namesto za prehrano živali in ljudi. Znanstveniki, kemijski inženirji in kmetijski inženirji preučujejo načine za uporabo alg in morskih rastlin za pridobivanje olja. To ne bi odvzelo kmetijskih zemljišč, ki se uporabljajo za pridelavo hrane. Nekaj biodizla pridobivajo tudi iz odpadnega olja in odpadne živalske maščobe, ki bi ju sicer zavrgli. NASA preizkuša biodizel iz piščančje maščobe za gorivo svojih letal.

Vsa dizelska goriva imajo težave pri zagonu motorja v hladnem vremenu, vendar ima biodizel večje težave. To lahko rešite z mešanjem biodizla in navadnega dizelskega goriva v ustrezni mešanici. Ali s segrevanjem goriva, preden ga motor uporabi. Za to je lahko v vozilu vgrajen grelnik.

Biodizel iz rastlin

Večina biodizla je izdelana iz oljnih semen. Oljna semena so vse vrste semen, ki imajo dovolj olja, da so uporabna za proizvodnjo rastlinskega olja.

V Braziliji so ricinusova zrna najboljše rastline za proizvodnjo biodizla. V Nemčiji se biodizel običajno proizvaja iz oljne ogrščice. V Združenih državah Amerike se običajno uporabljajo sojina in sončnična semena. Na Tajskem bo surovina najverjetneje iz palmovega olja, kokosovega olja, olja jatrofe in živalske maščobe. Drevesa jatrofa rastejo tudi v Indiji in Afriki.

Nekateri ljudje sami proizvajajo biodizel s predelavo starega olja, ki se uporablja v restavracijah za cvrtje hrane. Izpušni plini dišijo po ocvrtem krompirčku.

Biodizel iz alg

Nekega dne bo mogoče iz alg pridobiti več biodizla, kot ga danes pridobimo iz rastlinskega olja. Alge je mogoče gojiti na mestih, kjer hrane ni mogoče gojiti, zato ljudem ne bi jemale hrane. Vendar je zdaj še vedno predraga, vendar znanstveniki iščejo načine, kako bi postopek izboljšali.

Vprašanja in odgovori

V: Kaj je biodizel?

O: Biodizel je vrsta goriva, izdelana iz spremenljivega rastlinskega olja, živalske maščobe, posebnih vrst alg in morda celo odpadnih voda.

V: Ali je biodizel obnovljiv vir energije?

O: Da, biodizel velja za vrsto obnovljive energije, saj izvira iz živih rastlin in živali.

V: Za kaj se lahko uporablja biodizel?

O: Biodizel se lahko uporablja za pogon motorjev, običajno za vozila, vključno z letali.

V: Kaj nadomešča biodizel?

O: Biodizel nadomešča dizelsko gorivo, ki izvira iz nafte, vrste fosilnih goriv.

V: V čem se biogorivo, pripravljeno iz biomase, razlikuje od biodizla?

O: Biogorivo, pripravljeno iz biomase, se ne začne iz nafte in za proizvodnjo goriva uporablja drugačen kemični postopek, medtem ko je biodizel izdelan iz spremenjenega rastlinskega olja, živalske maščobe, posebnih vrst alg in morda celo odpadnih voda.

V: Ali je biodizel mogoče izdelati iz katere koli vrste rastline ali živali?

O: Biodizel je mogoče izdelati iz različnih virov, vključno z rastlinskim oljem, živalsko maščobo, posebnimi vrstami alg in morda celo odpadnimi vodami.

V: Ali je biodizel okolju prijazen?

O: Biodizel velja za okolju prijaznejšega od klasičnega dizelskega goriva, saj je narejen iz obnovljivih virov in povzroča manj škodljivih emisij.