- ประวัติศาสตร์
- ปฏิกิริยาทรานเอสเตอริฟิเคชัน
- รูดอล์ฟดีเซลและเครื่องยนต์ของเขา
- ดีเซล
- เชื้อเพลิงชีวภาพในสงครามโลกครั้งที่สอง
- กำเนิดไบโอดีเซล
- คุณสมบัติ
- การรับและการผลิต
- เมทานอลและกลีเซอรอล
- ประเภทของไบโอดีเซล
- ความได้เปรียบ
- ข้อเสีย
- อ้างอิง
ไบโอดีเซลน้ำมันเชื้อเพลิงเป็นแหล่งกำเนิดตามธรรมชาติซึ่งจะได้รับน้ำมันพืชทำปฏิกิริยาหรือไขมันสัตว์ที่มีแอลกอฮอล์มวลโมเลกุลต่ำ ปฏิกิริยานี้เรียกว่าทรานเอสเตอริฟิเคชัน นั่นคือเอสเทอร์ของกรดไขมันใหม่ (เรียกอีกอย่างว่าโมโนอัลคิลเอสเทอร์) เกิดจากไตรกลีเซอไรด์ดั้งเดิม
ในบริบทอื่น ๆ แทนที่จะใช้คำว่า 'ทรานส์เอสเตอริฟิเคชัน' กล่าวกันว่าชีวมวลผ่านการบำบัดด้วยแอลกอฮอล์เนื่องจากถูกบำบัดด้วยแอลกอฮอล์ ในหมู่พวกเขาและส่วนใหญ่เมทานอลและเอทานอล การใช้เมทานอลเพื่อผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพนี้เป็นเรื่องธรรมดามากจนเกือบจะมีความหมายเหมือนกัน
ปั๊มไบโอดีเซล B5. ที่มา: pxhere.
ไบโอดีเซลเป็นทางเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมสำหรับการใช้น้ำมันดีเซลน้ำมันดีเซลหรือน้ำมันปิโตรเลียม (เน้นให้เห็นมากยิ่งขึ้นว่าส่วนประกอบประกอบด้วยไฮโดรคาร์บอนปิโตรเลียม) อย่างไรก็ตามคุณสมบัติและคุณภาพในแง่ของสมรรถนะในเครื่องยนต์ดีเซลไม่แตกต่างกันมากเกินไปดังนั้นเชื้อเพลิงทั้งสองจึงถูกผสมในสัดส่วนที่ต่างกัน
ส่วนผสมเหล่านี้บางชนิดอาจมีความเข้มข้นมากกว่าในไบโอดีเซล (เช่น B100) หรือน้ำมันเบนซินเข้มข้นกว่า (มีไบโอดีเซลเพียง 5-20%) ด้วยวิธีนี้ปริมาณการใช้น้ำมันดีเซลจึงเพิ่มขึ้นเมื่อไบโอดีเซลเริ่มเข้าสู่ตลาด ไม่ใช่โดยไม่ต้องเอาชนะปัญหาทางจริยธรรมประสิทธิผลและเศรษฐกิจเป็นลำดับแรก
จากมุมมองง่ายๆหากสามารถหาน้ำมันเป็นของเหลวที่สามารถเผาไหม้และสร้างพลังงานเพื่อเคลื่อนย้ายเครื่องจักรได้ทำไมไม่เป็นน้ำมันที่มาจากธรรมชาติล่ะ? อย่างไรก็ตามสิ่งนี้เพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอ: คุณต้องได้รับการบำบัดทางเคมีหากคุณต้องการแข่งขันหรือติดตามเชื้อเพลิงฟอสซิล
เมื่อทำการรักษาด้วยไฮโดรเจนคนหนึ่งพูดถึงการปรับแต่งของน้ำมันพืชหรือไขมันสัตว์ ระดับของการเกิดออกซิเดชันต่ำหรือโมเลกุลของมันแตกกระจาย ในขณะที่ไบโอดีเซลแทนที่จะใช้ไฮโดรเจนจะใช้แอลกอฮอล์ (เมทานอลเอทานอลโพรพานอล ฯลฯ )
ประวัติศาสตร์
ปฏิกิริยาทรานเอสเตอริฟิเคชัน
คำตอบของปัญหาแรกที่เชื้อเพลิงชีวภาพจะต้องเผชิญนั้นถูกค้นพบในอดีต ย้อนกลับไปในปีพ. ศ. 2396 นักวิทยาศาสตร์สองคนคือ E. Duffy และ J.
ในกระบวนการทรานเอสเทอริฟิเคชันนี้ไตรกลีเซอไรด์ของน้ำมันและ / หรือไขมันจะทำปฏิกิริยากับแอลกอฮอล์ซึ่งส่วนใหญ่เป็นเมทานอลและเอทานอลเพื่อผลิตเมทิลและเอทิลเอสเทอร์ของกรดไขมันเช่นเดียวกับกลีเซอรอลเป็นผลิตภัณฑ์รอง ตัวเร่งปฏิกิริยาพื้นฐานเช่น KOH ใช้เพื่อเร่งปฏิกิริยา
จุดที่สำคัญที่สุดของการทรานเอสเตอริฟิเคชันของไขมันคือแปดสิบปีต่อมานักวิทยาศาสตร์ชาวเบลเยียมชื่อ G. Chavanne จะเปลี่ยนทิศทางปฏิกิริยานี้เพื่อลดความหนืดที่สูงและต่อต้านของน้ำมันพืช
รูดอล์ฟดีเซลและเครื่องยนต์ของเขา
เครื่องยนต์ดีเซลเกิดขึ้นในปีพ. ศ. 2433 ในตอนท้ายของศตวรรษที่ 19 เพื่อตอบสนองต่อข้อ จำกัด ของเครื่องจักรไอน้ำ มันรวบรวมทุกสิ่งที่คุณต้องการจากเครื่องยนต์: พลังและความทนทาน มันยังทำงานร่วมกับเชื้อเพลิงประเภทใดก็ได้ และด้วยความชื่นชมของรูดอล์ฟเองและรัฐบาลฝรั่งเศสเขาสามารถทำงานกับน้ำมันพืชได้
เนื่องจากเป็นแหล่งพลังงานไตรกลีเซอไรด์จึงมีเหตุผลที่จะคิดว่าเมื่อเผาแล้วจะปล่อยความร้อนและพลังงานที่สามารถสร้างงานเชิงกลได้ ดีเซลสนับสนุนการใช้น้ำมันเหล่านี้โดยตรงเนื่องจากยินดีกับความจริงที่ว่าเกษตรกรสามารถแปรรูปเชื้อเพลิงของตนเองได้ในสถานที่ที่ห่างไกลจากแหล่งน้ำมัน
เครื่องยนต์ดีเซลรุ่นแรกที่ใช้งานได้ประสบความสำเร็จในการนำเสนอเมื่อวันที่ 10 สิงหาคม พ.ศ. 2436 ในออกัสตาประเทศเยอรมนี เครื่องยนต์ของมันใช้น้ำมันถั่วลิสงเนื่องจากรูดอล์ฟดีเซลเชื่อมั่นอย่างแน่วแน่ว่าน้ำมันพืชสามารถแข่งขันกับเชื้อเพลิงฟอสซิลได้ แต่เช่นเดียวกับที่พวกมันถูกประมวลผลด้วยวิธีหยาบโดยไม่มีการบำบัดในภายหลัง
เครื่องยนต์แบบเดียวกับที่ใช้น้ำมันถั่วลิสงนี้ถูกนำเสนอในงาน World's Fair ที่ปารีสในปี 1900 อย่างไรก็ตามมันไม่ได้ดึงดูดความสนใจมากนักเนื่องจากในตอนนั้นน้ำมันเป็นแหล่งเชื้อเพลิงที่เข้าถึงได้ง่ายกว่าและราคาถูกกว่ามาก
ดีเซล
หลังจากการเสียชีวิตของดีเซลในปี พ.ศ. 2456 น้ำมันดีเซล (ดีเซลหรือปิโตรดีเซล) ได้มาจากการกลั่นปิโตรเลียม ดังนั้นรุ่นเครื่องยนต์ดีเซลที่ออกแบบมาสำหรับน้ำมันถั่วลิสงจึงต้องได้รับการปรับเปลี่ยนและสร้างขึ้นใหม่เพื่อให้ทำงานกับเชื้อเพลิงใหม่นี้ซึ่งมีความหนืดน้อยกว่าน้ำมันพืชหรือน้ำมันชีวมวลอื่น ๆ
นี่คือวิธีที่น้ำมันเบนซินมีชัยมานานหลายทศวรรษในฐานะทางเลือกที่ถูกที่สุด การหว่านพืชผักขนาดใหญ่จำนวนเฮกตาร์เพื่อรวบรวมน้ำมันของพวกเขานั้นเป็นไปไม่ได้จริง ๆ ซึ่งในที่สุดการมีความหนืดมากจึงทำให้เครื่องยนต์มีปัญหาและไม่เท่ากับผลผลิตที่ได้จากน้ำมันเบนซิน
ปัญหาของเชื้อเพลิงฟอสซิลนี้คือการเพิ่มมลพิษในชั้นบรรยากาศและยังขึ้นอยู่กับเศรษฐกิจและการเมืองของกิจกรรมน้ำมันด้วย เนื่องจากเป็นไปไม่ได้ที่จะหันมาใช้น้ำมันพืชในบางบริบทจึงถูกนำมาใช้เพื่อระดมยานพาหนะและเครื่องจักรกลหนัก
เชื้อเพลิงชีวภาพในสงครามโลกครั้งที่สอง
เมื่ออยู่ในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2 น้ำมันเริ่มขาดแคลนเนื่องจากความขัดแย้งหลายประเทศพบว่าจำเป็นต้องหันมาใช้น้ำมันพืชอีกครั้ง แต่พวกเขาต้องรับมือกับความเสียหายของมอเตอร์หลายแสนตัวเนื่องจากความหนืดที่แตกต่างกันซึ่งการออกแบบของพวกเขาไม่สามารถทนได้ (และน้อยกว่านั้นถ้าพวกเขามีน้ำผสมอิมัลชัน)
หลังสงครามชาติต่าง ๆ ก็ลืมเรื่องน้ำมันพืชอีกครั้งและกลับมาใช้วิธีเผาเฉพาะน้ำมันเบนซินและน้ำมันเบนซิน
กำเนิดไบโอดีเซล
ปัญหาความหนืดได้รับการแก้ไขในระดับเล็กน้อยโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวเบลเยียม G. Chavanne ในปีพ. ศ. 2480 ซึ่งได้รับสิทธิบัตรสำหรับวิธีการได้รับเอทิลเอสเทอร์ของกรดไขมันจากน้ำมันปาล์มที่ผ่านการบำบัดด้วยเอทานอล
ดังนั้นจึงอาจกล่าวได้ว่าไบโอดีเซลถือกำเนิดขึ้นอย่างเป็นทางการในปี พ.ศ. 2480 แต่การปลูกและการผลิตจำนวนมากต้องรอจนถึงปี 2528 ซึ่งดำเนินการที่มหาวิทยาลัยเกษตรของออสเตรีย
ด้วยการนำน้ำมันพืชเหล่านี้ไปทรานเอสเตอริฟิเคชันปัญหาความหนืดได้รับการแก้ไขในที่สุดโดยจับคู่ประสิทธิภาพของน้ำมันปิโตรเลียมและยังเป็นตัวแทนของทางเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
คุณสมบัติ
คุณสมบัติของไบโอดีเซลขึ้นอยู่กับวัตถุดิบที่ผลิตได้ทั่วโลก สามารถมีสีตั้งแต่สีทองจนถึงสีน้ำตาลเข้มลักษณะทางกายภาพที่ขึ้นอยู่กับกระบวนการผลิต
โดยทั่วไปแล้วเป็นเชื้อเพลิงที่มีการหล่อลื่นที่ดีซึ่งจะช่วยลดเสียงของเครื่องยนต์ยืดอายุการใช้งานและต้องลงทุนในการบำรุงรักษาน้อยลง
มีจุดติดไฟสูงกว่า120ºCซึ่งหมายความว่าตราบใดที่อุณหภูมิภายนอกไม่เกินนี้จะไม่มีความเสี่ยงที่จะเกิดไฟไหม้ นี่ไม่ใช่กรณีของน้ำมันดีเซลซึ่งสามารถเผาไหม้ได้แม้ที่อุณหภูมิ52ºC (ง่ายมากสำหรับการจุดบุหรี่)
เนื่องจากไม่มีอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอนเช่นเบนซีนและโทลูอีนจึงไม่ได้แสดงถึงความเสี่ยงในการก่อมะเร็งในกรณีที่หกรั่วไหลหรือได้รับสัมผัสเป็นเวลานาน
ในทำนองเดียวกันก็ไม่ได้มีกำมะถันในองค์ประกอบของมันจึงไม่ก่อให้เกิดมลพิษผลิตก๊าซ SO 2หรือ SO 3 เมื่อผสมกับน้ำมันดีเซลจะให้คุณสมบัติในการหล่อลื่นมากกว่าสารประกอบกำมะถันตามธรรมชาติ ในความเป็นจริงกำมะถันเป็นองค์ประกอบที่ไม่พึงปรารถนาและเมื่อดีเซลถูก desulfurized จะสูญเสียการหล่อลื่นที่ต้องกู้คืนด้วยไบโอดีเซลหรือสารเติมแต่งอื่น
การรับและการผลิต
ไบโอดีเซลได้มาจากน้ำมันพืชทรานส์เอสเตอริฟิสหรือไขมันสัตว์ แต่สิ่งใดที่ควรเป็นวัตถุดิบ? ตามหลักการแล้วสิ่งที่สร้างน้ำมันหรือไขมันในปริมาณมากขึ้นจากพื้นที่ปลูกขนาดเล็ก ในแง่ที่เหมาะสมกว่านั้นก็คือจำนวนเฮกตาร์ที่พื้นที่เพาะปลูกของคุณครอบครอง
ไบโอดีเซลที่ดีต้องมาจากพืชผล (ธัญพืชเมล็ดพืชผลไม้ ฯลฯ ) ที่ผลิตน้ำมันปริมาณมากจากไร่เล็ก ๆ มิฉะนั้นพืชของพวกเขาจะต้องครอบคลุมทั้งประเทศและจะไม่สามารถทำงานได้ในเชิงเศรษฐกิจ
เมื่อรวบรวมชีวมวลแล้วน้ำมันจะต้องถูกสกัดด้วยกระบวนการที่ไม่มีที่สิ้นสุด ตัวอย่างเช่นในหมู่พวกเขาคือการใช้ของเหลวที่มีวิกฤตยิ่งยวดเพื่อนำพาและละลายน้ำมัน เมื่อได้น้ำมันแล้วจะต้องผ่านกระบวนการทรานเอสเตอริฟิเคชันเพื่อลดความหนืด
ทรานเอสเตอริฟิเคชันทำได้โดยการผสมน้ำมันกับเมทานอลและฐานในเครื่องปฏิกรณ์แบบแบทช์ไม่ว่าจะเป็นอัลตราซาวนด์ของเหลวที่วิกฤตยิ่งยวดการกวนเชิงกลเป็นต้น เมื่อใช้เมทานอลจะได้รับกรดไขมันเมทิลเอสเทอร์ (FAME สำหรับตัวย่อในภาษาอังกฤษ: Fatty Acid Methyl Ester)
ถ้าใช้เอทานอลแทนจะได้กรดไขมันเอทิลเอสเทอร์ (FAEE) มันคือเอสเทอร์ทั้งหมดนี้และอะตอมของออกซิเจนซึ่งเป็นลักษณะของไบโอดีเซล
เมทานอลและกลีเซอรอล
เมทานอลเป็นแอลกอฮอล์ส่วนใหญ่ที่ใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตไบโอดีเซล และกลีเซอรอลเป็นผลพลอยได้ที่สามารถใช้เพื่อสนับสนุนกระบวนการทางอุตสาหกรรมอื่น ๆ ได้จึงทำให้การผลิตไบโอดีเซลทำกำไรได้มากขึ้น
กลีเซอรอลมาจากโมเลกุลไตรกลีเซอไรด์ดั้งเดิมซึ่งถูกแทนที่ด้วยเมทานอลเพื่อสร้าง DMARD สามตัว
ประเภทของไบโอดีเซล
น้ำมันหรือไขมันต่างกันมีโปรไฟล์กรดไขมันของตัวเอง ดังนั้นไบโอดีเซลแต่ละชนิดจึงมีโมโน - อัลคิลเอสเทอร์ที่แตกต่างกันอันเป็นผลมาจากการทรานเอสเตอริฟิเคชัน ถึงกระนั้นเนื่องจากเอสเทอร์เหล่านี้แทบจะไม่แตกต่างกันในเรื่องความยาวของโซ่คาร์บอนเชื้อเพลิงที่ได้จึงไม่แสดงความผันผวนระหว่างคุณสมบัติของมันมากนัก
ดังนั้นจึงไม่มีการจำแนกประเภทสำหรับไบโอดีเซล แต่มีประสิทธิภาพและความสามารถในการทำกำไรที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับแหล่งที่มาของน้ำมันหรือไขมันที่เลือกใช้ในการผลิต อย่างไรก็ตามมีส่วนผสมของไบโอดีเซล - ปิโตรดีเซลเนื่องจากเชื้อเพลิงทั้งสองสามารถผสมและเข้ากันได้ทำให้มีคุณสมบัติที่เป็นประโยชน์สำหรับเครื่องยนต์
ไบโอดีเซลบริสุทธิ์กล่าวว่าเป็น B100; ซึ่งเท่ากับ 0% petrodiesel ในองค์ประกอบ จากนั้นมีส่วนผสมอื่น ๆ :
- B20 (กับน้ำมันเบนซิน 80%)
- B5 (มีปิโตรดีเซล 95%)
- B2 (มีน้ำมันเบนซิน 98%)
รถยนต์ที่สร้างขึ้นก่อนปี 2539 ไม่สามารถใช้ B100 ในเครื่องยนต์ได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนส่วนประกอบบางอย่างที่เสื่อมสภาพเนื่องจากการกระทำของตัวทำละลาย อย่างไรก็ตามในปัจจุบันมีรถยนต์รุ่นที่ไม่อนุญาตให้ใช้ไบโอดีเซลที่มีความเข้มข้นสูงในการรับประกันจากโรงงานดังนั้นพวกเขาจึงแนะนำให้ใช้ส่วนผสมที่ต่ำกว่า B20
ความได้เปรียบ
ด้านล่างนี้เป็นรายละเอียดของข้อดีหลายประการที่ไบโอดีเซลมีมากกว่าน้ำมันเบนซินและทำให้เป็นทางเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและน่าสนใจ:
- ได้มาจากชีวมวลซึ่งเป็นวัตถุดิบที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้และมักจะสูญเสียไปเป็นของเสีย
- สามารถย่อยสลายได้และไม่เป็นพิษ ดังนั้นจะไม่ก่อให้เกิดมลพิษในดินหรือทะเลหากหกโดยไม่ได้ตั้งใจ
- มีจุดวาบไฟสูงทำให้ปลอดภัยยิ่งขึ้นเมื่อจัดเก็บและขนส่ง
- ไม่ก่อให้เกิดก๊าซเรือนกระจกเนื่องจาก CO 2 ที่ปล่อยออกมาแสดงถึงปริมาณเดียวกับที่พืชดูดซึม ด้วยเหตุนี้จึงเป็นไปตามพิธีสารเกียวโต
- ส่งเสริมกิจกรรมในชนบทในการปลูกพืชที่สกัดน้ำมันพืช
- สามารถผลิตได้จากน้ำมันทอด จุดนี้เป็นประโยชน์ต่อคุณอย่างมากเพราะน้ำมันรีไซเคิลทั้งในประเทศหรือจากร้านอาหารแทนที่จะทิ้งและทำให้น้ำใต้ดินเป็นมลพิษสามารถนำมาใช้เพื่อผลิตเชื้อเพลิงสีเขียวได้มากขึ้น
- แสดงถึงวิธีการเป็นอิสระในระยะยาวจากน้ำมันและอนุพันธ์
- ทิ้งสารตกค้างน้อยลงเมื่อเผาไหม้
- สาหร่ายแบคทีเรียนอกจากถั่วเหลืองและเมล็ดทานตะวันแล้วยังเป็นแหล่งไบโอดีเซลที่กินไม่ได้ (และไม่เป็นที่ต้องการสำหรับหลาย ๆ คน)
ข้อเสีย
ทุกอย่างไม่สมบูรณ์แบบด้วยเชื้อเพลิงนี้ ไบโอดีเซลยังมีข้อ จำกัด ที่ต้องเอาชนะหากจะเปลี่ยนปิโตรเลียมดีเซล ข้อ จำกัด บางประการหรือความไม่สะดวกในการใช้งาน ได้แก่ :
- มีอุณหภูมิการแข็งตัวสูงขึ้นซึ่งหมายความว่าที่อุณหภูมิต่ำจะกลายเป็นเจล
- พลังของตัวทำละลายสามารถทำลายยางธรรมชาติและโฟมโพลียูรีเทนที่มีอยู่ในรถยนต์ที่ประกอบก่อนปี 1990
- มีราคาแพงกว่าน้ำมันเบนซิน
- เพิ่มราคาพืชผลและอาหารเนื่องจากมีมูลค่าเพิ่มเมื่อใช้เป็นวัตถุดิบไบโอดีเซล
- ขึ้นอยู่กับมวลชีวภาพอาจต้องใช้พื้นที่เพาะปลูกหลายเฮกตาร์ซึ่งจะหมายถึงการยึดระบบนิเวศจากต่างประเทศเพื่อจุดประสงค์นี้และจะส่งผลกระทบต่อสัตว์ป่า
- แม้ว่ามันจะไม่ได้ผลิตก๊าซกำมะถันในระหว่างการเผาไหม้ของมันก็ไม่ปล่อยความเข้มข้นสูงของไนโตรเจนออกไซด์, NO x
- อาหารจำนวนมากจะถูกนำมาใช้ซึ่งแทนที่จะใช้เพื่อทำให้เกิดความอดอยากจะถูกนำไปใช้ในการผลิตไบโอดีเซล
อ้างอิง
- วิกิพีเดีย (2019) ไบโอดีเซล สืบค้นจาก: en.wikipedia.org
- เพเนโลพี (28 ธันวาคม 2554). ไบโอดีเซล: ข้อดีและข้อเสีย Twenergy ดึงมาจาก: twenergy.com
- Renovetec (2013) ไบโอดีเซล สืบค้นจาก: Plantasdebiomasa.net
- Van Gerpen Jon. (3 เมษายน 2562). ประวัติไบโอดีเซล. พลังงานฟาร์ม. สืบค้นจาก: farm-energy.extension.org
- Scott Hess (2019) ไบโอดีเซลทำงานอย่างไร หลักสูตรของภาควิชา สืบค้นจาก: auto.howstuffworks.com
- แปซิฟิกไบโอดีเซล. (2019) ไบโอดีเซล สืบค้นจาก: biodiesel.com