Биотоплива

Биотопливами (биологическими топливами) называют моторные топлива, которые получают из возобновляемых, в основном растительных источников сырья. В последние годы производству этого вида альтернативных моторных топлив уделяется значительное внимание во многих зарубежных странах.

Этиловый спирт (гидролизный и пищевой), полученный из растительного сырья, также часто называют биоэтанол, и его использование в качестве моторного топлива рассмотрено в разделе 2.1.2.

Кроме биоэтанола из возобновляемых источников сырья в промышленном масштабе вырабатывают биодизельное топливо и так называемое топливо P-series.

Биодизельное топливо. Для выработки биодизельного топлива могут использоваться различные масличные культуры (соя, рапс и т.п.), а также отходы производства говяжьего и других животных жиров. Биодизельное топливо из растительного сырья, в отличие от биоэтанола, получают раздавливанием семян масличных культур, в результате которого получают растительное масло. Наиболее часто для производства биодизельного топлива используют рапсовое масло, которое вырабатывается из семян рапса и представляет собой сложные эфиры глицерина и следующих высших карбоновых кислот [43]:

- насыщенных (миристиновой - 1,5%, стеариновой;

- 1,6%, арахиновой - 1,5%);

- ненасыщенных (олеиновой - 20-25%, эруковой - 56-65%, линолевой - 14% и линоленовой - 2-3%).

Рапсовое масло имеет высокую температуру плавления и поэтому рапсовое масло подвергают гидролизу с получением глицерина и смеси жирных кислот. Эту смесь этерифицируют метанолом с получением метиловых эфиров жирных кислот рапсового масла - биодизельное топливо, которое может использоваться как таковое или в виде различных композиций с традиционным нефтяным топливом.

Основные физико-химические и эксплуатационные свойства биодизельного топлива и его смеси с нефтяным дизельным топливом приведены в табл. 27.

Таблица 27 - Свойства биодизельного топлива и его смесей

с нефтяным дизельным топливом

Показатели	Нефт. диз. топливо	Биодиз. топливо	Нефт. диз. топливо с % биодиз.
			5	20	30	50
Плотность, кг/м3 при 15 °С	828	884	833	840	848	858
Цетановый индекс	около 51	около 51	около51	около 51	около 51	около 51
Низшая теплота сгорания, МДж/л	35,5	32,9	35,3	35,0	34,7	34,2
Вязкость при 40 °С	2,2-2,9	4,5	2,4	2,6	2,7	3,1
Температура	73	188	75	76	78	83
вспышки, С

Введение до 10% биодизельного топлива практически не влияет на физико-химические и эксплуатационные свойства нефтяного дизельного топлива, при большем содержании возникает необходимость в добавлеии депрессорных присадок [41].

В США предложены два вида топлива для дизельных двигателей: В100 - «чистое» биодизельное топливо и В20 - нефтяное дизельное топливо, содержащее 20% биодизельного топлива. При использовании биодизельного топлива и его смесей с нефтяным не требуется реконструкция инфраструктуры (хранение, транспортные коммуникации, заправочное оборудование, автомобильные баки и т.п.), как это требуется при использовании других видов альтернативного топлива. Характеристики дизельного двигателя, работающего на биодизельном топливе и традиционном нефтяном (мощность, расход топлива, ускорение), аналогичны. Любой парк большегрузных автомобилей с дизельными двигателями может использовать и биодизельное топливо [42].

Двигатели автомобилей, работающих на биодизельном топливе, меньше выделяют сажи, оксида углерода и менее токсичны по сравнению с двигателями, использующими нефтяное топливо, эмиссия оксидов азота примерно одинакова.

Биодизельное топливо появилось в Южной Африке пе­ред Второй мировой войной и предназначалось для большегрузных автомобилей. В настоящее время разработкой и производством биодизельных топлив достаточно интенсивно занимаются в странах Западной Европы (Австрия, Франция и др.) и в США. Сведения о проведении аналогичных работ в России в литературе отсутствуют.

Топлива P-series. разработанные в Принстонском университете (США), представляют собой смесь этанола, метилтетрагидрофурана (МТГФ), углеводородов С₅+; в зимние сорта вводится н-бутан (таблица 28).

Таблица 28 - Состав топлив P-series, %

Компоненты	Регулярное	Премиальное	Зимний сорт
Углеводороды С5+	36,2	33,3	19,1
МТГФ	37,7	22,1	32,3
Этанол	26,1	44,6	37,5
Н-бутан	-	-	11,2
В т.ч. ненефтяные составляющие	63,8	66,7	69,8

Октановые числа топлив P-series в зависимости от состава находятся в диапазоне 87-93 единицы.

Топлива P-series прошли широкие испытания, и было показано, что по экологическим свойства они намного превосходят нефтяные бензины по содержанию [СН], СО, NO* в отработавших газах, они также менее вредны для человека [42].

Для получения топлив P-series может использоваться дешевое возобновляемое сырье - сельскохозяйственные, древесные и бумажные отходы. Лигноцеллюлоза, содержащаяся в этих отходах, подвергается гидролизу с получением фурфурола, который гидрируют в метилте-трагидофуран (МТГФ). Твердые продукты гидролиза направляют на повторный гидролиз, в результате которого выделяется глюкоза, используемая для ферментации в этанол.

1 л топлива P-series эквивалентен 1 л обычного бензина или 0,88 л реформулированного; энергозатраты на производство 1 л топлива P-series на 14,6 МДж меньше, чем на производство 1 л реформулированного бензина.

В перспективе топлива P-series могут заменить в США около 380 тыс. м³ бензина. Эксклюзивным правом на производство топлив P-series владеет компания «Pure Energy Corp.» (США).