Τι είναι το βιοντίζελ – ιδιότητες & καύση

Ως Βιοντίζελ (Biodiesel), ορίζεται το προερχόμενο από φυτικά έλαια ή ζωικά λίπη καύσιμο, το οποίο αποτελείται από εστέρες μακριάς ανθρακικής αλυσίδας λιπαρών οξέων, οι οποίοι παράγονται με τη  διεργασία της μετεστεροποίησης (transesterification) με μικρής ανθρακικής αλυσίδας αλκοόλες. Οι συγκεκριμένοι εστέρες έχουν συναφείς φυσικές ιδιότητες με το πετρελαϊκά προερχόμενο ντίζελ και μπορούν να χρησιμοποιηθούν είτε ως καύσιμο στις μεταφορές έναντι του πετρελαίου κίνησης.

Αντίθετα με ότι έχει επικρατήσει στην καθημερινή γλώσσα, ο όρος βιοντίζελ εκφράζει μια πολύ συγκεκριμένη ομάδα χημικών ενώσεων τους μεθυλεστέρες των ανώτερων λιπαρών οξέων οι οποίοι προέρχονται από οργανικά έλαια και όχι οποιοδήποτε καύσιμο οργανικής προέλευσης το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε κινητήρες ντίζελ. Το γεγονός ότι οι μεθυλεστέρες προέρχονται από πρώτες ύλες οργανικής βάσης, οι οποίες είναι ανανεώσιμες, δικαιολογεί το χαρακτηρισμό τους ως βιοκαύσιμο.

Ιδιότητες και Καύση

Εκτός από το γεγονός ότι το βιοντίζελ πλεονεκτεί ως ανανεώσιμο καύσιμο, εμφανίζει παρόμοιες φυσικοχημικές ιδιότητες με το συμβατικό ντίζελ, ενώ σε κάποιες περιπτώσεις έχει και καλύτερα χαρακτηριστικά από αυτό, όπως μεγαλύτερο σημείο ανάφλεξης οπότε είναι ασφαλέστερο στη χρήση, πολύ μικρότερη περιεκτικότητα θείου αλλά μεγαλύτερη λιπαντική ικανότητα λόγω του οξυγόνου που περιέχει και μεγαλύτερο αριθμό κετανίου.

Η μείωση του περιεχόμενου θείου που επιβάλλεται στα ορυκτά καύσιμα έχει αρνητική επίδραση στη λίπανση του κινητήρα γιατί μειώνονται οι λιπαντικές ενώσεις του υδρογονοεπεξεργασμένου προϊόντος. Έτσι, τα διυλιστήρια κάνουν χρήση πανάκριβων και ταυτόχρονα μη βιοαποικοδομήσιμων πρόσθετων για την επαναφορά της λιπαντικότητας του καυσίμου . Η προσθήκη, όμως, του βιοντίζελ στο πετρελαϊκό ντίζελ ακόμα και σε περιεκτικότητες μικρότερες από 1% κ.β. επαναφέρει τη λιπαντική ικανότητα του καυσίμου, με αποτέλεσμα να παρατείνεται η ζωή του πετρελαιοκινητήρα, να προστατεύεται το περιβάλλον από τα πρόσθετα λίπανσης και ταυτόχρονα να εξοικονομούνται αρκετά χρήματα.

Ο μεγαλύτερος αριθμός κετανίου που παρουσιάζει το βιοντίζελ έναντι του συμβατικού ντίζελ αντισταθμίζει το γεγονός ότι κατά την καύση του το βιοντίζελ απελευθερώνει λίγο μικρότερη ενέργεια από την ενέργεια που απελευθερώνει το συμβατικό ντίζελ. Έτσι, η απόδοση ενός πετρελαιοκινητήρα που κινείται με καθαρό βιοντίζελ κυμαίνεται τουλάχιστον στα επίπεδα του συμβατικού ντίζελ. Επίσης, το βιοντίζελ είναι κατάλληλο για τους ήδη υπάρχοντες πετρελαιοκινητήρες, όπου δεν χρειάζεται να γίνει σχεδόν καμία μετατροπή ακόμα και αν χρησιμοποιηθεί αμιγές βιοντίζελ.

Οι μεθυλεστέρες των λιπαρών οξέων έχουν σημαντικά μικρότερο ιξώδες σε σχέση με τα τριγλυκερίδια  με το κινηματικό τους ιξώδες να είναι παρόμοιο με αυτό του ντίζελ. Οι μεθυλεστέρες έχουν μοριακά βάρη της τάξης των 280 – 300 g·mol-1, δηλαδή το 1/3 των μοριακών βαρών των ελαίων. Επίσης, ο αριθμός  κετανίου των μεθυλεστέρων υψηλός και σε ορισμένες περιπτώσεις υψηλότερος και από αυτόν του ντίζελ Νο2. Αποτέλεσμα του  χαμηλότερου μοριακού τους βάρους είναι ότι οι μεθυλεστέρες λιπαρών οξέων είναι πτητικότεροι των τριγλυκεριδίων, κάτι που συμβάλει στην καλύτερη συμπεριφορά του καυσίμου σε συνθήκες ψύχους (χαμηλότερο σημείο θόλωσης και ροής). Το σημείο ανάφλεξης τους είναι υψηλότερο του ντίζελ Νο2. Οι κύριες ιδιότητες και τα χαρακτηριστικά των μεθυλεστέρων (βιοντίζελ) διαφόρων φυτικών ελαίων παρουσιάζονται στον πίνακα που ακολουθεί.

Πίνακας 1. Ιδιότητες και χαρακτηριστικά μεθυλεστέρων φυτικών ελαίων

Μεθυλεστέρες προερχόμενοι από

Πυκνότητα στους 20 °C

g / L

Κινηματικό ιξώδες στους 40oC

mm2 / s

Αριθμός Κετανίου

Α.Θ.Δ.

kJ / kg

Σημείο ανάφλεξης

oC

Φοινικέλαιο

870

4.75

62

37800

158

Σογιέλαιο

890

4.1

50

32800

163

Ηλιέλαιο

885

4.2

51

38450

170-174

Κραμβέλαιο

883

4.5

53

36700

160

Βαμβακέλαιο

883

4.2

52

40600

169-172

Ζωικό λίπος

873-877

5.3 – 6.8

-

40230

172

Λινέλαιο

890

3.7

52

33000

-

Ντίζελ Νο2

832

2.72

52.5

44900

67.7

Από τα στοιχεία του παραπάνω πίνακα, διαπιστώνεται πως το βιοντίζελ έχει χαρακτηριστικά που βρίσκονται πολύ κοντά σε αυτά του πετρελαϊκού ντίζελ. Τα σημεία στα οποία υπάρχει σημαντική απόκλιση μεταξύ του βιοντίζελ και του πετρελαϊκού ντίζελ είναι στις ψυχρές ιδιότητες όπως το σημείο θόλωσης και σημείο ροής στις οποίες το βιοντίζελ έχει υψηλότερες τιμές σε σύγκριση με το συμβατικό ντίζελ και στο σημείο ανάφλεξης που στην περίπτωση του βιοντίζελ είναι αρκετά υψηλότερο από το αντίστοιχο του ντίζελ. Το ιξώδες του βιοντίζελ είναι ελάχιστα μεγαλύτερο του ντίζελ και ουσιαστικά δεν επιφέρει καμία ουσιαστική διαφορά στο χειρισμό του.

Στέργιος Α. Πασιάς

Δρ. Χημικός Μηχανικός ΕΜΠ

banner ad