В мире техники постоянны только изменения, только стремление к совершенству. Когда в 18-м веке могучий паровой двигатель Джеймса Уатта стал заменять запряженные в работу лошадиные силы, казалось, что эта победа – на века. Но уже в конце 19-го века в качестве альтернативы неэффективному и достаточно опасному паровому двигателю был изобретён двигатель дизельный. Он скромно делал свою тяжёлую работу, даже не претендуя на открывшуюся автомобильную нишу, которую захватили бензиновые двигатели. И вновь казалось, что это разделение разумно и будет существовать очень долго. Но в 1973 году разразился первый энергетический кризис, и бензин подорожал почти вчетверо. Именно тогда автоконструкторы впервые задумались о дизельном двигателе, как об альтернативе двигателю бензиновому. В результате дизельные двигатели уменьшились в размерах, стали легче, чище и успешно отвоевали изрядный сектор автомобильного рынка. Дизельный автомобиль перестал быть экзотикой.
Но снова подоспели перемены. Дизелю пришла пора стать экологичным. И вот, чтобы уменьшить выброс парниковых газов в атмосферу, было решено сменить топливо. На место дизельного соляра стал экологически чистый биодизель, который изготавливают из органики: растительного масла и жиров.
То, что дизельный двигатель может использовать самое разнообразное топливо, не удивительно. Он первоначально задумывался не только мощным, но и «всеядным». Эту всеядность продемонстрировал уже сам изобретатель Рудольф Дизель. Созданные им моторы работали и на сырой нефти, и на угольной пыли, и даже на такой диковинке, как арахисовое масло. Поэтому идея биодизеля, производимого из растительного масла – совсем не еретическая. Другое дело, что, хотя биологически чистое дизельное топливо изготавливают на основе растительных жиров, в камере сгорания сжигают совсем не растительное масло. Этого делать нельзя, хотя бы потому, что растительное масло слишком вязко, а значит, будет плохо распыляться и сразу же забьёт форсунку. Растительное масло – это не биодизель.
Что же такое биодизель?
Его производят с помощью химического процесса, который называется переэтерификацией. В ходе переэтерификации натуральные жиры и масла, смешанные с метиловым спиртом, превращаются в метиловые эфиры жирных кислот. Это длинное словосочетание заменяют обычно русской аббревиатурой МЭЖК. В ходу также английское сокращение FAME= Fatty Acid Methyl Ester. МЭЖК – это и есть биодизель. Они отлично горят, благодаря чему и являются заменой нефтяного дизельного топлива. Энергия сгорания биодизеля примерно такая же, как энергия сгорания дизельного топлива, полученного из нефти. Значит, мощность дизельного двигателя, в котором сжигается биодизель не уменьшится. Значит, при переходе на биодизель не нужно изменять регулировку двигателя. Залил биодизель в топливный бак – и кати. Кроме того, МЭЖК можно добавлять в обычное дизельное топливо в любых пропорциях.
Преимущества биодизеля
По сравнению с обычным дизельным топливом биодизель обладает множеством преимуществ. Перечислим их.
1. Биодизель сгорает чисто, без каких-либо токсичных отходов (например, серы или свинца);
2. При сгорании биодизеля выделение копоти и двуокиси углерода незначительно;
3. Биодизель – лучший лубрикант (смазка), чем соляр. Топливо не только сгорает, но и качественно смазывает двигатель, увеличивая за счёт этого его ресурс;
4. Биодизель, сгорая, не производит плохо пахнущих выхлопных газов. От выхлопной трубы распространяется приятный запах кухни, в которой жарят блины;
5. Биодизель значительно меньше загрязняет природу, поскольку, будучи пролитым, легко разлагается природными микроорганизмами;
6. Для производства биодизеля не нужно строить громадные (и здорово загрязняющие окружающую среду) заводы. Стоимость производства биодизеля невелика; невелики и предприятия по его производству. Биодизель можно получать с помощью небольших установок даже в условиях фермерского хозяйства.
Где используют биодизель?
Естественно, что главное назначение биодизеля – использование в качестве топлива для автомобилей и сельскохозяйственной техники. Биодизельное топливо используют в дизелях морских судов, чаще всего, смешивая его с обычным судовым дизельным топливом. На биодизеле могут работать также генераторы, отопительное и осветительное оборудование. В дополнение к этому биодизель – отличный смазочный материал и растворитель краски и клея. Это, кстати, один из недостатков биодизеля. Потёки биогорючего следует тщательно и быстро удалить с кузова, чтобы не испортить лакокрасочное покрытие.
Как производят биодизель?
Биодизель вырабатывают из самых разных сортов растительного масла, включая пресловутое пальмовое, соевое, канолу, а также животные жиры. Серьёзным сырьём являются использованные кулинарные жиры. Это особенно радует, поскольку эти жиры – канцерогены, и их вряд ли можно использовать каким-нибудь другим способом. Самое неожиданное, но перспективнейшее сырьё для производства биодизеля – морские водоросли, главным достоинством которых является чрезвычайно быстрый рост. Серьёзная технологическая трудность при этом состоит в том, что на рост водорослей сильно влияет температура воды. Чтобы вырастить водоросли в промышленном масштабе нельзя допускать резких колебаний температуры в течение суток. Значит, водоросли для производства биодизеля лучше выращивать в тропических морях.
В установках по производству биодизеля качественное топливо можно получить при переработке разнообразнейших отходов. Самое главное, эти отходы должны содержать углеводороды. Таким образом, в работу идёт практически всё: пластмассы, смолы, отработанное масло, древесная стружка и солома, макулатура.
Перед поступлением в реактор сырьё нагревают, чтобы испарить воду, а затем тщательно очищают от механических примесей посредством многоступенчатой фильтрации. На заключительном этапе происходит фильтрация через несколько ультратонких фильтров, которые улавливают частицы размером более 1 микрона. Таким образом, удаляются все твёрдые частицы, в том числе и частицы пищи (если, например, используются бытовые отходы).
Сырье соединяется в технологической установке с метанолом и катализатором, которыми являются щёлочи вроде гидроксида калия или натрия. Происходит реакция переэтерификации, в ходе которой производится биодизель и побочный продукт – глицерин. Он также является полезным сырьём и используется в самых разнообразных химических производствах и в фармацевтике.
Молекулярный состав полученного биодизеля очень близок к составу обычного дизельного топлива. После очистки его от серы и сульфитов и химического и физического контроля качества, он отправляется потребителю. В отличие от нефтепродуктов, биодизель транспортируют не по трубопроводу, а автомобилями или поездами в пластиковой или металлической таре.
Если потребность в биодизеле невелика, его можно производить близко к потребителю не на заводе, а в мобильных установках различной производительности. Установки эти имеют небольшие габариты и стоимость.
Биодизель – отличная замена обычного дизельного топлива из нефти. Он является прекрасным топливом для любых дизельных двигателей. Применение биодизеля снижает выбросы в атмосферу углекислого газа, что делает его применение желательным с точки зрения охраны окружающей среды. Кроме того, биодизель – возобновляемое сырьё. В связи с этим его производство расширяется и нарастает.
