Biodiésel
Características:
1) El contenido de humedad es alto, hasta 30-45. La humedad ayuda a reducir la viscosidad del aceite y mejorar la estabilidad del aceite, pero reduce el poder calorífico del aceite.
2) 2) El valor de pH es bajo, por lo que el dispositivo de almacenamiento está hecho preferiblemente de; materiales resistentes a los ácidos;
3) La densidad es mayor que la del agua y la proporción con el agua es de aproximadamente 1,2;
4) Tiene tendencia a "envejecer" y no debería. calentarse por encima de 80°C y debe protegerse de la luz y el aire;
5) Buen rendimiento de lubricación.
6) Excelentes características de protección ambiental: bajo contenido de azufre, bajas emisiones de dióxido de azufre y sulfuro, la biodegradabilidad del biodiesel es tan alta como 98 y la tasa de degradación es el doble que la del diesel común, lo que puede reducir en gran medida el riesgo de fuga accidental.
7) Buen rendimiento de arranque del motor a baja temperatura;
8) Buen rendimiento de seguridad: alto punto de inflamación, seguro de transportar, almacenar y usar. ;
Método de fabricación
Un método para sintetizar biodiesel a partir de materias primas petroleras; biodiesel preparado a partir de aceite animal y su método de preparación: biodiesel y aditivos para biocombustibles para producir gasóleo ligero a partir de residuos; aceites animales y vegetales y su aplicación: Proceso y dispositivo de licuefacción de biomasa de bajo costo y no contaminante. Proceso y dispositivo de pirólisis de biomasa de baja energía: Un método para preparar biodiesel mediante pirólisis rápida de microalgas: Extracción de gasolina a partir de plásticos de desecho, aceite usado y caldera de despolimerización de aceites vegetales usados y diésel, un método para preparar gas mediante gasificación de biomasa y un dispositivo de reacción de gasificación; un método para extraer productos derivados del petróleo a partir de residuos de aceites vegetales; un método para preparar gas de síntesis mediante pirólisis por plasma de biomasa gasificada e hidrólisis de amilasa; métodos heterótrofos para preparar biodiesel a partir de algas; un método para producir combustible líquido a partir de biomasa; un proceso para producir fueloil a partir de restos de aceite vegetal, un método para preparar bioaceite a partir de residuos de hidrólisis de biomasa y un método de producción para extraer gasolina y diésel a partir de aceite vegetal; residuos de residuos Dispositivos y métodos para regenerar fueloil a partir de petróleo; métodos para eliminar coloides del diésel craqueado catalíticamente: nuevos procesos respetuosos con el medio ambiente para refinar fueloil a partir de caucho de desecho (plásticos de desecho, aceite de motor de desecho), refinación química de materia insoluble oxidada total. y coloides en métodos diésel; aditivos para evitar la decoloración y gelificación de diésel y métodos de gasolina para el tratamiento de floculación y separación de aceites lubricantes usados;
Aplicaciones de la App
El biodiesel se puede utilizar como combustible para calderas, turbinas, motores diésel, etc. La principal aplicación industrial son los ésteres metílicos de ácidos grasos.
El biodiesel es un tipo de diésel limpio de alta calidad que se puede extraer de diversas biomasas. Se puede decir que es una fuente de energía inagotable que hoy en día reemplaza al petróleo como combustible alternativo. cada vez más agotado.
El diésel es el principal combustible de muchos vehículos de gran tamaño, como camiones, locomotoras diésel y generadores. Sus ventajas son alta potencia y bajo precio. Mi país tiene una gran demanda de diésel y el principal problema con la aplicación de diésel es el "humo negro". A menudo vemos camiones llenos de humo en la carretera. La principal razón del humo negro es la combustión incompleta, que provoca una grave contaminación del aire, como grandes cantidades de partículas de polvo y elevadas emisiones de CO2. Según la Asociación Estadounidense de Combustibles, la contaminación del aire causada por la quema de combustible de motor se ha convertido en un importante problema de contaminación del aire. Por ejemplo, los óxidos de nitrógeno representan la mitad de otras emisiones industriales, el monóxido de carbono representa dos tercios de otras emisiones industriales y los hidrocarburos tóxicos representan la mitad de otras emisiones industriales. Los óxidos y sulfuros de nitrógeno emitidos por los gases de escape pueden combinarse con el agua del aire para formar lluvia ácida. El exceso de dióxido de carbono y monóxido de carbono en los gases de escape aumentará la temperatura atmosférica, lo que comúnmente se conoce como "efecto invernadero".
Para resolver el problema de la contaminación de los gases de escape y el empeoramiento de la presión ambiental, la gente comenzó a estudiar el uso de otros combustibles, como el alcohol carburante, para reemplazar la gasolina. En la actualidad, el alcohol carburante ha ocupado una proporción considerable en América del Norte, como Estados Unidos y Canadá, y en países sudamericanos como Brasil y Argentina se han puesto en el mercado automóviles equipados con motores de alcohol carburante. El alcohol combustible no es adecuado para la mayoría de los vehículos de alta potencia que requieren combustible diésel, como autobuses, locomotoras diésel, tractores y otros vehículos agrícolas. Además, la contaminación de los gases de escape causada por el diésel es mucho mayor que la de la gasolina, por lo que la gente ha desarrollado un sustituto del diésel: el biodiesel.
De hecho, Diesel, el inventor del motor, dijo ya en 1912 en su informe en el Congreso de Ingeniería de Missouri que "usar aceite de colza como combustible para motores no parece tener mucho sentido hoy en día, pero sí En el futuro "se volverán tan importantes como el petróleo y el carbón". En 1983, los científicos estadounidenses utilizaron por primera vez éster metílico de aceite de colza en un motor y lo quemaron durante 1.000 horas. Los monoésteres de ácidos grasos renovables se definen como biodiesel. Desde 65438 hasta 0984, científicos estadounidenses y alemanes estudiaron el uso de ésteres metílicos o ésteres etílicos de ácidos grasos en lugar de diésel como combustible, es decir, utilizando monoésteres de ácidos grasos de animales o plantas, incluidos ésteres metílicos de ácidos grasos, ésteres etílicos de ácidos grasos y ésteres grasos. ésteres propílicos ácidos, para sustituir la combustión del diésel. En comparación con el diésel de petróleo tradicional, el biodiesel tiene las siguientes ventajas:
El uso de monoésteres de ácidos grasos animales y vegetales renovables como materia prima puede reducir la demanda y la importación de fueloil petroquímico; es bueno para el medio ambiente y no contiene; Las emisiones de trazas de gases de escape de biodiesel son solo una décima parte del diesel común, las partículas son el 20% del diesel común, las emisiones de monóxido de carbono y dióxido de carbono son solo el 10% del diesel de petróleo y no hay emisiones de sulfuro. el plomo y las sustancias tóxicas; el biodiesel mixto puede reducir la concentración de azufre de 500 ppm a 5 ppm.
No es necesario sustituir el motor y tiene un efecto protector sobre el motor.
La aplicación del biodiesel en países de todo el mundo
Actualmente, los países de todo el mundo, especialmente los desarrollados, están comprometidos con el desarrollo de tecnologías de utilización de energía de biomasa eficientes y libres de contaminación. Europa se ha convertido en el primer productor mundial de biodiesel. Estados Unidos, Italia y Francia han construido sucesivamente decenas de unidades de producción de biodiésel.
Estados Unidos es el primer país en investigar el biodiesel. La capacidad de producción total es de 1,3 millones de toneladas. El tipo impositivo para el biodiésel es 0. En la prueba de conducción de 600.000 kilómetros realizada en el Parque Nacional de Yellowstone, Estados Unidos, no se produjo coquización y las emisiones de contaminantes atmosféricos se redujeron en más de un 80%. Además, el uso de biodiesel ha atraído a osos pardos desde 300 kilómetros de distancia hasta el parque. El B20 estadounidense utiliza un 20% de biodiésel, lo que puede reducir las emisiones contaminantes de gases de cola en más del 50%. En 1992, tanto el Departamento de Energía de Estados Unidos como la Agencia de Protección Ambiental propusieron el biodiesel como combustible limpio. En 1999, el presidente estadounidense Clinton firmó un decreto sobre el desarrollo de la energía de biomasa, en el que el biodiésel figuraba como una de las principales fuentes de energía limpia y el Estado no gravaba el biodiésel. En 1995, Japón comenzó a estudiar el uso de aceite de fritura sobrante de restaurantes para producir biodiesel. En 1999, estableció un dispositivo experimental industrial con 259 litros/día de aceite de fritura para producir biodiesel, lo que puede reducir los costos de materia prima. En la actualidad, la producción anual de biodiesel en Japón puede alcanzar las 400.000 toneladas.
Actualmente, Alemania tiene 8 fábricas de biodiesel y más de 300 gasolineras de biodiesel. También ha formulado normas para el biodiesel y no las grava. En 2006, la producción de biodiesel alcanzó los 654,38 millones de toneladas.
Francia, Italia y otros países europeos han creado empresas de biodiésel. El grupo francés Citroën realizó experimentos con biodiésel y superó 6,5438 millones de kilómetros de pruebas de combustión, lo que demuestra que el biodiésel se puede utilizar en motores diésel normales. La norma es añadir un 5% de biodiésel al diésel de petróleo ordinario.
Es previsible que el biodiésel, como importante combustible limpio, desempeñe un papel importante en la conducción de vehículos de gran tamaño.
■Producción química de biodiesel
El biodiesel se produce mediante métodos químicos. Como catalizadores se utilizan bioaceites y alcoholes bajos en carbono como metanol o etanol, hidróxido de sodio (65,438% en peso de aceite) o metóxido de sodio.
Bajo catalizadores ácidos o alcalinos y altas temperaturas (230 ~ 250 °C), se produce una reacción de transesterificación para generar el éster metílico o éster etílico de ácido graso correspondiente, que luego se lava y seca para obtener biodiesel. El metanol o el etanol se pueden recuperar durante el proceso de producción. El equipo de producción es el mismo que el del equipo general de producción de petróleo. Durante el proceso de producción se producen alrededor de 10 subproductos.
Sin embargo, el biodiesel sintetizado químicamente tiene las siguientes desventajas: alta temperatura de reacción y proceso complejo; se utiliza excesivo metanol durante el proceso de reacción, y los procesos posteriores deben tener los correspondientes dispositivos de recuperación de alcohol, lo que resulta en un procesamiento complejo y alto. el consumo de energía y los ácidos grasos libres en las materias primas del petróleo afectarán seriamente el rendimiento y la calidad del biodiesel; la purificación del producto es complicada y los productos de esterificación son difíciles de recuperar; los subproductos producidos por la reacción son difíciles de eliminar; y el uso de catalizadores ácido-base genera una gran cantidad de aguas residuales y álcalis (ácidos) residuales. La descarga de líquido puede causar fácilmente una contaminación secundaria al medio ambiente.
Existe otra cuestión de costes que no se puede ignorar en la producción química: el uso de catalizadores alcalinos en el proceso de producción requiere que la materia prima sea petróleo crudo, como aceite de colza sin refinar, aceite de soja, etc. , y el costo de las materias primas representa el costo total de 75. Por lo tanto, utilizar materias primas baratas y mejorar la tasa de conversión para reducir costos son claves para la aplicación práctica del biodiesel. Por lo tanto, Estados Unidos comenzó a estudiar plantas ricas en petróleo mediante ingeniería genética (consulte el método "Ingeniería de microalgas" a continuación), Japón utilizó aceite residual industrial y aceite de fritura usado, y Europa cultivó cultivos ricos en aceite en tierras no aptas para cultivar alimentos.
■Síntesis biológica enzimática de biodiesel
Para resolver los problemas anteriores, se comenzó a estudiar la síntesis bioenzimática de biodiesel, es decir, el uso de lipasa para esterificar grasas animales y grasas de bajo contenido. alcohol de carbono. Se prepararon los correspondientes ésteres metílicos y etílicos de ácidos grasos. La síntesis enzimática de biodiesel tiene las ventajas de condiciones suaves, bajo consumo de alcohol y ausencia de emisiones contaminantes. En 2001, Japón utilizó células inmovilizadas de Rhizopus oryzae para producir biodiesel. La tasa de conversión fue de aproximadamente 80 y las células microbianas podían usarse de forma continua durante 430 horas.
El 4 de junio de 2005, "China Environment News" informó que la planta piloto de biodiesel producido por bioenzimas de la Universidad de Tsinghua tuvo éxito y que el rendimiento de biodiesel de la planta piloto que utilizó el nuevo proceso alcanzó más del 90%. Los indicadores técnicos de los productos piloto cumplen con los estándares de biodiesel de Estados Unidos y Alemania, y cumplen con los estándares de diésel premium 0# de mi país. La prueba en banco del motor del producto piloto muestra que, en comparación con el diésel petroquímico disponible comercialmente, cuando se utiliza como combustible una mezcla de diésel que contiene un 20% de biodiésel, la concentración de los principales componentes tóxicos, como monóxido de carbono, hidrocarburos y humo en el escape. Los gases emitidos por el motor se reducen significativamente. Las características de potencia del motor permanecen básicamente sin cambios.
La síntesis enzimática biológica de biodiesel ha atraído cada vez más atención debido a sus ventajas como condiciones de reacción suaves, bajo consumo de alcohol, ausencia de emisiones contaminantes y respeto al medio ambiente. Sin embargo, hay algunos problemas que deben resolverse en la preparación de biodiesel por métodos biológicos enzimáticos: la lipasa es efectiva para la reacción de esterificación o transesterificación de alcoholes grasos de cadena larga, pero la tasa de conversión de alcoholes grasos de cadena corta (como metanol o etanol) es bajo, generalmente solo 40 -60. El metanol y el etanol son tóxicos para las enzimas y pueden inactivarlas fácilmente. Los subproductos glicerol y agua son difíciles de recuperar y no sólo forman una consistencia con el producto sino que también son tóxicos para la enzima. La presencia de alcoholes grasos de cadena corta y glicerol afecta la reactividad y estabilidad de la enzima, acortando en gran medida la vida útil de la enzima inmovilizada. Estos problemas son los principales cuellos de botella en la producción industrial de biodiesel mediante métodos bioenzimáticos.
■Producción de biodiésel mediante "microalgas de ingeniería"
La producción de diésel mediante "microalgas de ingeniería" ha abierto un nuevo enfoque técnico para la producción de diésel. El Laboratorio Nacional de Renovaciones (NREL) de Estados Unidos ha construido "microalgas diseñadas" mediante biotecnología moderna, es decir, "Microcystis diseñada", un tipo de diatomea. En condiciones de laboratorio, el contenido de aceite de las "microalgas modificadas" se puede aumentar a más del 60%, y en producción al aire libre también se puede aumentar a más del 40%. Sin embargo, el contenido de aceite de las microalgas en condiciones naturales generales es del 5-. 20%. El aumento del contenido de aceite en las "microalgas modificadas" se debe principalmente a la alta expresión del gen acetil-CoA carboxilasa (ACC) en las células de las microalgas, que desempeña un papel importante en el control de la acumulación de aceite. Actualmente, estamos estudiando la selección de vectores moleculares apropiados para expresar completamente el gen ACC en bacterias, levaduras y plantas, y además introducir el gen ACC modificado en microalgas para obtener una expresión más eficiente.
El uso de "microalgas modificadas" para producir diésel tiene una importante importancia económica y ecológica. Sus ventajas son: la capacidad de producción de microalgas es alta, utilizando agua de mar como medio de cultivo natural, lo que supone un ahorro de recursos agrícolas decenas de veces mayor que el de las plantas terrestres. . El biodiesel producido no contiene azufre y no emite gases tóxicos cuando se quema. Puede ser degradado por microorganismos cuando se vierte al medio ambiente y no contamina el medio ambiente. El desarrollo de microalgas que contienen petróleo o "microalgas modificadas" para producir biodiesel es una tendencia importante.
■Estándares actuales de biodiesel
Muchos países en el mundo han formulado estándares de biodiesel para garantizar la calidad del diesel y garantizar que los usuarios puedan usarlo con mayor confianza.
El estándar internacional para el biodiesel es el ISO 14214A, y el otro es el ASTM D 6751, que es el estándar adoptado por los Estados Unidos y está legalmente confirmado por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos en 211(b) del Ley de Aire Limpio. Otra norma ampliamente reconocida es la serie DIN de biodiésel de Alemania, que es la norma sobre biodiésel más detallada y sistemática hasta la fecha. El sistema normalizado tiene diferentes normas DIN para diferentes materias primas de fabricación: Biodiesel RME (éster metílico de colza) y PME (éster metílico vegetal) Normas DIN E 51606 a base de semillas de colza y plantas, mezcladas con aceites vegetales y grasas animales Biodiesel crudo según DIN Norma V 51606. La Unión Europea también promulgó la norma de biodiesel EN14241 en junio de 2003. Además, Austria, Australia, la República Checa, Francia, Italia, Suecia y otros países también han formulado especificaciones para el combustible biodiesel.
■Norma alemana DIN V 51606 para biodiésel.
La norma del biodiesel evalúa principalmente los siguientes componentes: todo el proceso de producción, la eliminación de glicerina, la eliminación de catalizadores y la eliminación de alcohol para asegurar que no contiene ácidos grasos libres. Los indicadores de evaluación estándar de producción de biodiesel incluyen gravedad específica, viscosidad dinámica, punto de inflamación, contenido de azufre, residuos, índice de cetano, cenizas, humedad, impurezas totales, triglicéridos, glicerina libre, etc. La estandarización de los estándares de biodiesel ha promovido en gran medida la aplicación formal y legalización del biodiesel en la industria automotriz de estos países. Al mismo tiempo, el reconocimiento del biodiesel por parte de un gran número de países también está impulsando la internacionalización del biodiesel como nueva bioenergía renovable.
En la actualidad, el biodiesel se suministra principalmente en forma de una mezcla de biodiesel y diesel petroquímico, por lo que el aceite mezclado tiene estándares. Por ejemplo, una mezcla de 5% de biodiesel y 95% de diesel convencional debe cumplir con la norma EN590 (EN590:2000) promulgada en 2000. Cualquier mezcla de aceite que cumpla con este estándar se puede utilizar de forma segura en todos los motores diésel. Aunque este tipo de aceite mixto no necesita añadir ningún estabilizador, también hay propuestas en el extranjero de que es necesario añadir una cláusula de este tipo a la norma EN 590:2000: el propio aceite mixto contiene biodiesel.