24.Технології в-ва біопалив та перспективи їх застосування
Під час виробництва біодизеля використовують наступні методи його отримання:
циклічна технологія із використанням каталізаторів;
циклічна технологія із застосуванням розчинників;
суперкритична технологія;
багатореакторна безперервна технологія.
Найпростішою технологією отримання метилових ефірів жирних кислот є циклічна, заснована на переетерифік
Процес виробництва біодизеля з олії не складний. В очищену від механічних домішок олію додають метиловий спирт і луг (каталізатор). Після нагрівання суміші до 60ºС і відстоювання рідина розшаровується на дві фракції: легку і важку. Легка фракція є метиловим ефіром або біодизелем, важка - гліцерин. За своїм молекулярним складом біодизель вельми близький до дизельного палива. Вважається, що з тонни насіння ріпаку можна отримати 300 кг (30%) ріпакової олії, а з цієї кількості олії отримують близько 270 кг біодизеля. Вихід гліцерину при цьому становить понад 10%.
Перевагою технологій із використанням каталізаторів є відносна простота технологічного процесу, а отже, і порівняно низька вартість технологічної лінії.
До недоліків слід віднести невисокий вихід метилового ефіру (85-95%) від загальної маси отриманого біодизельного палива та тривалий час реакції трансетерифікації (від 20 хв. до кількох годин). Ця проста й універсальна технологія не вимагає значних витрат і може застосовуватися при невеликих об’ємах виробництва (450…900 т біодизеля у рік).
Перевагами технологій із використанням розчинників (рис. 2) вважаються відсутність необхідності в каталізаторі, швидке проходження реакції, відсутність каталізатора і води в кінцевих продуктах (біодизелі і гліцерині), невисока температура для проходження реакції, простота видалення розчинника і метанолу.
За багатореакторної безперервної технології використовується декілька реакторів, об’єднаних у ланцюг, що робить технологічний процес отримання біодизельного палива безперервним. Тому тривалість реакції невелика (від 6 до 10 хв.), а вихід метилового ефіру становить до 98% від загальної маси отриманого біодизельного палива. В той же час цей технологічний процес більш складний і чутливіший до якості вихідної сировини, а відповідно, вимагає дорожчого обладнання технологічної лінії.
Багатореакторну безперервну технологію доцільно застосовувати при великих об’ємах виробництва (понад 5 тис. т біодизеля у рік).
Проблемою № 1 при виробництві дизельного біопалива в Україні є відсутність стабільної сировинної бази.
Простий розрахунок показує, що для забезпечення завантаження біодизельного заводу потужністю 60 тис. т в рік необхідно відвести під посів ріпаку не менш як 90 тис. га (при урожайності 2 т/га), що при п’ятипільній сівозміні може становити до 40% всіх угідь будь-якої із Поліських областей.
Однак в Україні за період 1991-2010 років середня урожайність озимого ріпаку сягала 1,15 т/га, а ярого - 0,76 т/га при середній урожайності всього ріпаку 0,96 т/га.
Таким чином, вибір технологій виробництва дизельного біопалива залежить від бажаних об’ємів виробництва, виду вихідної сировини та її якості, способу очищення від спирту та каталізатору. Для невеликих заводів, що використовують вихідну сировину невисокої якості, найбільш прийнятна проста циклічна технологія. Для великих об’ємів виробництва краще підходить багатореакторна безперервна технологія, яка висуває більш суворі вимоги до якості вихідної сировини.