Biodizel - Wikipedia

Biodizel və adi karbohidrogen əsaslı dizel qarışığı ən çox pərakəndə dizel yanacağı bazarında istifadə üçün paylanır. Dünyanın çox hissəsi hər hansı yanacaq qarışığında biodizel miqdarını ifadə etmək üçün "B" faktoru kimi tanınan sistemdən istifadə edir:^[6]

•100% biodizel B100 adlanır

•20% biodizel, 80% petrodizel — B20^[2]

•7% biodizel, 93% petrodizel — B7

•5% biodizel, 95% petrodizel — B5

•2% biodizel, 98% petrodizel — B2

20% və daha aşağı biodizel qarışıqları heç bir dəyişiklik olmadan və ya yalnız kiçik dəyişikliklərlə^[7] dizel avadanlığında istifadə oluna bilər. B6 — B20 qarışıqları ASTM D7467 spesifikasiyası ilə əhatə olunur.^[8] Biodizel də saf formada istifadə edilə bilər (B100), lakin bu zaman texniki xidmət və performans problemlərinin qarşısını almaq üçün müəyyən mühərrik modifikasiyası tələb olunur.^[9]

Bitki yağının transesterifikasiyası hələ 1853-cü ildə Patrick Daffy tərəfindən, ilk dizel mühərriki işə düşməzdən 40 il əvvəl aparılmışdır.^[10][11] Lampa yağı hazırlamaq üçün əvvəlki proseslər patentləşdirilmişdir (1810, Praqa), lakin nəzərdən keçirilən nəşrlərdə dərc edilməmişdir. Rudolf Dizelin əsas modeli, bazasında volan olan tək 10 fut (3,05 m) dəmir silindr idi və 10 avqust 1893-cü ildə Almaniyanın Auqsburq şəhərində ilk dəfə öz gücü ilə yalnızca fıstıq yağı ilə işləyirdi. Bu hadisənin xatirəsinə 10 avqust "Beynəlxalq Biodizel Günü" elan edilmişdir.^[12]

Tez-tez bildirilir ki, Dizel öz mühərrikini fıstıq yağı ilə işləmək üçün dizayn edib, lakin bu belə deyil. Dizel nəşr etdiyi məqalələrində qeyd etdi ki, "1900-cü ildə Paris sərgisində (Universelle sərgisi) Otto şirkəti tərəfindən Fransa hökumətinin tələbi ilə araxid (fındıq və ya noxud) ilə işləyən kiçik bir Dizel mühərriki nümayiş etdirilib. Mühərrik mineral yağdan istifadə etmək üçün qurulmuşdur və sonra heç bir dəyişiklik edilmədən bitki yağı üzərində işlənmişdir. Fransa hökuməti o zamanlar Afrika müstəmləkələrində xeyli miqdarda böyüyən və orada asanlıqla becərilə bilən Araxide və ya yer qozunun enerji istehsalına tətbiq oluna biləcəyini düşünürdü. Daha sonra Dizel özü də müvafiq sınaqlar keçirdi və bu ideyanı dəstəklədi.^[13] Dizel 1912-ci ildə etdiyi nitqdə dedi ki, "mühərrik yanacağı üçün bitki yağlarının istifadəsi bu gün əhəmiyyətsiz görünə bilər, lakin bu cür yağlar zaman keçdikcə indiki zamanın neft və kömür qatranı məhsulları qədər vacib ola bilər."

Neftdən əldə edilən dizel yanacaqlarının geniş yayılmasına baxmayaraq, 1920–1930-cu illərdə və daha sonra İkinci Dünya Müharibəsi zamanı bir sıra ölkələrdə daxili yanma mühərrikləri üçün yanacaq kimi bitki yağlarına maraq göstərilmişdir. Belçika, Fransa, İtaliya, Böyük Britaniya, Portuqaliya, Almaniya, Braziliya, Argentina, Yaponiya və Çinin bu müddət ərzində dizel yanacağı kimi bitki yağlarını sınaqdan keçirərək istifadə etdiyi bildirilir. Neft dizel yanacağı ilə müqayisədə bitki yağlarının yüksək özlülüyünə görə bəzi əməliyyat problemləri bildirilmişdir ki, bu da yanacaq spreyində yanacağın zəif atomizasiyası ilə nəticələnir və tez-tez enjektorların, yanma kamerasının və klapanların çökməsinə və kokslaşmasına səbəb olur. Bu problemlərin aradan qaldırılması cəhdlərinə bitki yağının qızdırılması, neftdən əldə edilən dizel yanacağı və ya etanol ilə qarışdırılması, piroliz və yağların krekinq edilməsi daxildir.

31 avqust 1937-ci ildə Brüssel Universitetindən (Belçika) G. Chavanne "Yanacaq kimi istifadəsi üçün bitki yağlarının çevrilməsi proseduru" (fr. "Procédé de Transformation d'Huiles Végétales en Vue de") üçün patent aldı. Bu patent, qliserini qısa xətti spirtlərlə əvəz etməklə, yağ turşularını qliserindən ayırmaq üçün etanoldan (və ya metanoldan) istifadə edərək bitki yağlarının esterini (çox vaxt transesterifikasiya adlanır) təsvir edir. Bu, bu gün "biodizel" kimi tanınan istehsalın ilk hesabatı kimi görünür.^[14]

Bu yaxınlarda, 1977-ci ildə, braziliyalı alim Expedito Parente biodizel istehsalı üçün ilk sənaye prosesini kəşf etdi və patent üçün təqdim etdi.^[15] Bu proses beynəlxalq normalara görə biodizel kimi təsnif edilir və standartlaşdırılmış şəxsiyyət və keyfiyyətə malikdir. Təklif olunan başqa heç bir bioyanacaq motor sənayesi tərəfindən təsdiqlənməmişdir.^[16] 2010-cu ildən etibarən Parente-nin Tecbio şirkəti bioqueroseni sertifikatlaşdırmaq üçün Boeing və NASA ilə işləyir.^[17] Bio-kerosin, Braziliya alimi tərəfindən istehsal edilmiş və patentləşdirilmiş başqa bir məhsuldur.

Transesterifikasiya olunmuş günəbaxan yağının istifadəsi və onun dizel yanacağı standartlarına uyğun emalı üzrə tədqiqatlar 1979-cu ildə Cənubi Afrikada başlanmışdır. 1983-cü ilə qədər yanacaq keyfiyyətinə malik, mühərrikdə sınaqdan keçirilmiş biodizel istehsalı prosesi başa çatdırılmış və beynəlxalq səviyyədə nəşr edilmişdir.^[18] Avstriya şirkəti Gaskoks texnologiyanı Cənubi Afrika Kənd Təsərrüfatı Mühəndislərindən əldə etmişdir; şirkət 1987-ci ilin noyabrında ilk biodizel sınaq zavodunu, 1989-cu ilin aprelində ilk sənaye miqyaslı zavodunu (illik 30.000 ton kolza məhsuldarlığı ilə) qurdu.

1990-cı illər ərzində bir çox Avropa ölkələrində, o cümlədən Çexiya, Almaniya və İsveçdə zavodlar açıldı. Fransa 5% səviyyəsində adi dizel yanacağına qarışdırılan kolza yağından və bəzi əsir donanmaların 30% (məsələn, ictimai nəqliyyatda) istifadə etdiyi dizel yanacağına yerli biodizel yanacağının (diester kimi istinad edilir) yerli istehsalına başladı. Renault, Pejo və digər istehsalçılar bu səviyyəyə qədər qismən biodizellə istifadə üçün sertifikatlaşdırılmış yük maşını mühərriklərinə malikdirlər; 50% biodizellə təcrübələr aparılır.

Biodizelin rəngi istehsal üsulundan və yanacaq hazırlamaq üçün istifadə olunan xammaldan asılı olaraq şəffafdan qızılıya, tünd qəhvəyi rəngə qədər dəyişir. Bu, həmçinin yaranan yanacaq xassələrini dəyişir.^[19] Ümumiyyətlə, biodizel su ilə azca qarışır, yüksək qaynama nöqtəsinə və aşağı buxar təzyiqinə malikdir.^[20] Biodizelin alışma nöqtəsi 130 °C-dən (266 °F) keçə bilər, 52 °C (126 °F) qədər aşağı ola bilən neft dizelindən əhəmiyyətli dərəcədə yüksəkdir.^[21][22] Biodizelin sıxlığı ~0,88 q/sm3 civarındadır, bu, neft-dizelindən (~0,85 q/sm3) yüksəkdir.

Biodizelin kalorifik dəyəri təxminən 37,27 MJ/kq təşkil edir.^[23] Bu, adi 2 nömrəli neft-dizeldən 9% aşağıdır.^[24] Biodizelin enerji sıxlığında dəyişikliklər istehsal prosesindən daha çox istifadə olunan xammaldan asılıdır. Yenə də bu variasiyalar neft-dizel üçün olduğundan daha azdır. Biodizel daha yaxşı sürtkü xassəsinə malikdir və tam yanma verir, beləliklə, mühərrik enerjisi çıxışını artırır və neft-dizelin daha yüksək enerji sıxlığını qismən kompensasiya edir.^[25]

Biodizeldə çox cüzi miqdarda kükürd var^[26] və neft-dizeldə sürtkü qabiliyyətinin çox hissəsini təmin edən kükürd birləşmələri olmasa da, aşağı kükürdlü dizel yanacaqları ilə müqayisədə perspektivli sürtkü xassələrinə və setan göstəricilərinə malikdir və çox vaxt ultra aşağı kükürdlü dizelinə sürtkü qabiliyyətini yaxşılaşdıran əlavə kimi istifadə edilir.^[27] Daha yüksək sürtkü qabiliyyətinə malik biodizel yanacaqları onun yağlanması üçün yanacağa əsaslanan yüksək təzyiqli yanacaq vurma avadanlığının istifadə müddətini artıra bilər. Mühərrikdən asılı olaraq, bura yüksək təzyiqli enjeksiyon nasosları, nasos injektorları (həmçinin vahid injektorlar deyilir) və yanacaq injektorları daxil ola bilər.

Biodizel təmiz formada (B100) istifadə edilə bilər və ya əksər enjeksiyon pompalı dizel mühərriklərində istənilən konsentrasiyada neft dizeli ilə qarışdırıla bilər. Yeni həddindən artıq yüksək təzyiqli (29,000 psi) Common Rail mühərrikləri istehsalçıdan asılı olaraq B5 və ya B20 kimi ciddi zavod məhdudiyyətlərinə malikdir.^[28] Biodizel neft-dizeldən fərqli həlledici xassələrə malikdir və nəqliyyat vasitələrində (əsasən 1992-ci ildən əvvəl istehsal olunmuş avtomobillər) təbii rezin contaları və şlanqları pisləşdirir, baxmayaraq ki, onlar təbii olaraq köhnəlməyə meyllidirlər və çox güman ki, biodizel üçün reaktiv olmayan FKM ilə əvəzlənmişdir.^[29] Biodizelin neft-dizelin istifadə olunduğu yanacaq xətlərindəki qalıq yataqlarını parçaladığı məlum olmuşdur. Nəticədə, təmiz biodizelə sürətli keçid edilərsə, yanacaq filtrləri hissəciklərlə tıxana bilər. Buna görə də, ilk dəfə biodizel qarışığına keçdikdən sonra mühərriklərdə və qızdırıcılarda yanacaq filtrlərinin dəyişdirilməsi tövsiyə olunur.^[30]