BIODIESEL: KASAYSAYAN, MGA KATANGIAN, URI, KALAMANGAN, KAWALAN - CHEMISTRY - 2025

Ang fuel ng biodiesel ay isang likas na pinagmulan na nakuha ang mga nagre-react na langis ng gulay o mga taba ng hayop na may mababang mga molekular na masa ng masa. Ang reaksyon na ito ay tinatawag na transesterification; iyon ay, ang mga bagong fatty acid esters (na tinatawag ding mono alkyl esters) ay nabuo mula sa orihinal na triglycerides.

Sa iba pang mga konteksto sa halip na gamitin ang salitang 'transesterification', ang biomass ay sinasabing sumasailalim sa alcoholysis, sapagkat ito ay ginagamot sa mga alkohol; bukod sa kanila at higit sa lahat, methanol at ethanol. Ang paggamit ng methanol upang makagawa ng biofuel na ito ay karaniwang karaniwan na halos magkasingkahulugan ito.

Biodiesel pump B5. Pinagmulan: Pxhere.

Ang Biodiesel ay isang berdeng alternatibo para sa paggamit ng gasolina ng diesel, diesel o petrodiesel (itinatampok ang higit pa na ang komposisyon nito ay binubuo ng mga hydrocarbons ng petrolyo). Gayunpaman, ang kanilang mga pag-aari at kalidad sa mga tuntunin ng pagganap sa mga diesel engine ay hindi naiiba nang labis, kaya't ang parehong mga gasolina ay halo-halong sa iba't ibang mga proporsyon.

Ang ilan sa mga timpla na ito ay maaaring maging mas mayaman sa biodiesel (B100, halimbawa) o mas mayaman sa petrodiesel (na may lamang 5-20% biodiesel). Sa ganitong paraan, ang pagkonsumo ng diesel ay kumakalat habang ang biodiesel ay ipinakilala sa merkado; hindi nang walang unang pagtagumpayan ng isang serye ng mga etikal, produktibo at pang-ekonomiyang mga problema.

Mula sa isang simpleng pananaw, kung ang langis ay maaaring makuha bilang isang likido na may kakayahang sumunog at makabuo ng enerhiya upang ilipat ang mga makina, bakit hindi isang langis ng likas na pinagmulan? Gayunpaman, ito lamang ay hindi sapat: dapat kang tumanggap ng paggamot sa kemikal kung nais mong makipagkumpitensya o panatilihin ang mga fossil fuels.

Kapag ang paggamot na ito ay isinasagawa gamit ang hydrogen, nagsasalita ang isa tungkol sa isang pagpipino ng langis ng gulay o taba ng hayop; ang antas ng oksihenasyon nito ay mababa o ang mga molekula nito ay nagkalat. Samantalang sa biodiesel, sa halip na hydrogen, alcohol (methanol, ethanol, propanol, atbp.).

Kasaysayan

Transaksyon ng reaksyon

Ang sagot sa unang problema na haharapin ng mga biofuel ay natuklasan sa nakaraan. Bumalik noong 1853 dalawang siyentipiko, E. Duffy at J. Patrick, nakamit ang unang transesterification ng isang langis ng gulay, kahit na bago pa sinimulan ni Rudolf Diesel ang kanyang unang nagtatrabaho na makina.

Sa prosesong ito ng transesterification, ang mga triglycerides ng mga langis at / o mga taba ay tumutugon sa mga alkohol, pangunahin ang methanol at ethanol, upang makagawa ng methyl at etil esters ng mga fatty acid, bilang karagdagan sa gliserol bilang pangalawang produkto. Ang isang pangunahing katalista tulad ng KOH ay ginagamit upang pabilisin ang reaksyon.

Ang pinakamahalagang punto ng transesterification ng mga taba ay na walumpung taon mamaya ang isang Belgian scientist, na nagngangalang G. Chavanne, ay magre-redirect ng reaksyong ito upang bawasan ang mataas at kontrobersyal na lagkit ng mga langis ng gulay.

Rudolf Diesel at ang kanyang makina

Ang diesel engine ay lumitaw noong 1890, na sa katapusan ng ika-19 na siglo, bilang tugon sa mga limitasyon ng mga steam engine. Pinagsama nito ang lahat ng nais mo mula sa isang makina: lakas at tibay. Nagtrabaho din ito sa anumang uri ng gasolina; at sa paghanga kay Rudolf mismo at ng gobyernong Pransya, makatrabaho niya ang mga langis ng gulay.

Bilang mga mapagkukunan ng triglycerides ng enerhiya, makatuwiran na isipin na kapag sinunog ay ilalabas nila ang init at enerhiya na may kakayahang makabuo ng gawaing mekanikal. Sinuportahan ni Diesel ang direktang paggamit ng mga langis na ito, dahil tinanggap nito ang katotohanan na ang mga magsasaka ay maaaring magproseso ng kanilang sariling mga gasolina sa mga lugar na malayo sa mga bukid ng langis.

Ang unang modelo ng pagganap ng diesel engine ay isang tagumpay sa pagtatanghal nito noong Agosto 10, 1893, sa Augusta, Germany. Ang makina nito ay tumakbo sa langis ng peanut, dahil mahigpit na naniniwala ang Rudolf Diesel na ang mga langis ng gulay ay maaaring makipagkumpitensya sa mga fossil fuels; ngunit tulad ng naproseso sa isang paraan ng krudo, nang walang kasunod na paggamot.

Ang parehong makina na tumakbo sa langis ng peanut ay na-unve sa World's Fair sa Paris noong 1900. Gayunpaman, hindi ito nakakaakit ng maraming pansin dahil sa pagkatapos ay ang langis ay mas madaling ma-access at mas murang mapagkukunan ng gasolina.

Petrodiesel

Pagkamatay ni Diesel noong 1913, ang langis ng diesel (diesel o petrodiesel) ay nakuha mula sa pagpapino ng petrolyo. At sa gayon ang modelo ng engine ng diesel na idinisenyo para sa langis ng peanut ay kailangang maiakma at muling itayo upang magtrabaho kasama ang bagong gasolina na ito, na kung saan ay hindi gaanong malapot kaysa sa anumang iba pang halaman ng langis o biomass.

Ito ay kung paano nanalo ang petrodiesel sa loob ng maraming mga dekada bilang pinakamurang alternatibo. Hindi praktikal lamang na maghasik ng malalaking ektarya ng masa ng gulay upang mangolekta ng kanilang mga langis, na sa huli, pagiging malapot, natapos na nagdulot ng mga problema para sa mga makina at hindi katumbas ng parehong pagganap na nakuha sa gasolina.

Ang problema sa fossil fuel na ito ay nadagdagan ang polusyon ng kapaligiran, at nakasalalay din ito sa ekonomiya at politika ng mga aktibidad ng langis. Dahil sa imposibilidad ng paggamit dito, sa ilang mga kontekstong langis ng gulay ay ginamit upang mapakilos ang mabibigat na sasakyan at makinarya.

Biofuel sa World War II

Kapag sa langis ng Ikalawang Digmaang Pandaigdig ay nagsimulang maging mahirap bilang resulta ng salungatan, maraming mga bansa ang natagpuan na kinakailangan upang bumalik muli sa mga langis ng gulay; ngunit kinailangan nilang harapin ang pinsala ng daan-daang libong motor dahil sa pagkakaiba-iba ng lagkit na ang kanilang disenyo ay hindi maaaring tiisin (at kahit na mas mababa kung sila ay nag-emulsified na tubig).

Matapos ang digmaan, ang mga bansa ay muling nakalimutan ang tungkol sa mga langis ng gulay at ipinagpatuloy ang pagsasagawa ng pagsunog ng gasolina at petrodiesel lamang.

Kapanganakan ng biodiesel

Ang problema sa lagkit ay nalutas sa isang maliit na sukat ng siyentipikong Belgian na si G. Chavanne noong 1937, na binigyan ng isang patent para sa kanyang pamamaraan ng pagkuha ng mga etil esters ng mga fatty acid mula sa ethanol-treated na langis ng palma.

Masasabi, samakatuwid, na ang biodiesel ay pormal na ipinanganak noong 1937; ngunit ang pagtatanim at paggawa ng masa ay kailangang maghintay hanggang 1985, isinasagawa sa isang unibersidad sa agrikultura ng Austrian.

Sa pamamagitan ng pagsasailalim sa mga langis ng gulay na ito sa transesterification, ang problema sa lagkit ay sa wakas ay nalutas, na tumutugma sa pagganap ng petrodiesel at kahit na kumakatawan sa isang berdeng alternatibo sa itaas nito.

Ari-arian

Ang mga katangian ng biodiesel ay nakasalalay sa buong mundo sa hilaw na materyal na kung saan ito ay ginawa. Maaari itong magkaroon ng mga kulay mula sa ginto hanggang sa madilim na kayumanggi, isang pisikal na hitsura na nakasalalay sa proseso ng paggawa.

Sa pangkalahatang mga termino, ito ay isang gasolina na may mahusay na pampadulas, na binabawasan ang ingay ng makina, pinapaganda ang buhay nito, at nangangailangan ng mas kaunting pamumuhunan para sa pagpapanatili.

Mayroon itong punto ng pag-aapoy na mas mataas kaysa sa 120ºC, na nangangahulugang hangga't ang temperatura sa labas ay hindi lalampas dito, walang panganib ng sunog; Hindi ito ang kaso sa diesel, na maaaring sumunog kahit na sa 52ºC (napakadaling makamit para sa isang litaw na sigarilyo).

Dahil sa kakulangan ng aromatic hydrocarbons tulad ng benzene at toluene, hindi ito kumakatawan sa isang carcinogenic na panganib kung sakaling magkalat o matagal na pagkakalantad.

Gayundin, wala itong asupre sa komposisyon nito, kaya hindi ito gumagawa ng mga gas ng polusyon KAYA ₂ o KAYA ₃ . Kapag halo-halong may diesel, binibigyan ito ng isang mas mahusay na karakter na pampadulas kaysa sa natural na mga compound ng asupre. Sa katunayan, ang asupre ay isang hindi kanais-nais na elemento, at kapag napatay ang diesel ay nawawala ang pagpapadulas na dapat na mabawi kasama ang biodiesel o iba pang mga additives.

Pagkuha at paggawa

Ang biodiesel ay nakuha mula sa transesterified na mga langis ng gulay o taba ng hayop. Ngunit, alin sa kanilang lahat ang dapat na bumubuo ng hilaw na materyal? Sa isip, ang isa na bumubuo ng mas maraming halaga ng langis o taba mula sa isang mas maliit na lumalagong lugar; na sa mas angkop na mga termino, ito ang magiging bilang ng mga ektarya na sinakop ng iyong bukiran.

Ang mabuting biodiesel ay dapat na nagmula sa isang ani (butil, buto, prutas, atbp.) Na gumagawa ng malaking dami ng langis mula sa maliliit na bukid; kung hindi, ang kanilang mga pananim ay kinakailangan upang masakop ang buong mga bansa at hindi magiging matipid sa ekonomiya.

Kapag nakolekta ang biomass, dapat na makuha ang langis sa pamamagitan ng walang hanggan na mga proseso; kabilang sa mga ito, halimbawa, ang paggamit ng mga supercritical fluid upang madala at matunaw ang langis. Kapag nakuha ang langis, sumasailalim ito sa transesterification upang mabawasan ang lagkit nito.

Nakakamit ang Transesterification sa pamamagitan ng paghahalo ng langis ng methanol at isang base sa mga reaksyon ng batch, alinman sa ilalim ng ultrasound, supercritical fluid, mechanical stirring, atbp. Kapag ginagamit ang methanol, nakuha ang fatty acid methyl esters (FAME, para sa acronym nito sa Ingles: Fatty Acid Methyl Ester) ay nakuha.

Kung, sa kabilang banda, ginagamit ang ethanol, makuha ang mga fatty acid ethyl esters (FAEE). Ito ang lahat ng mga ester na ito at ang kanilang mga oxygen atoms na nagpapakilala sa biodiesel.

Methanol at gliserol

Ang Methanol ay ang alkohol na nakararami na ginagamit bilang isang hilaw na materyal sa paggawa ng biodiesel; at ang gliserol, sa kabilang banda, ay isang by-product na maaaring magamit upang suportahan ang iba pang mga pang-industriya na proseso at sa gayon ay gawing mas kumikita ang produksyon ng biodiesel.

Ang gliserol ay nagmula sa orihinal na mga molekulang triglyceride, na pinalitan ng methanol upang lumikha ng tatlong DMARD.

Mga uri ng biodiesel

Ang iba't ibang mga langis o taba ay may sariling mga profile ng fatty acid; samakatuwid, ang bawat biodiesel ay may iba't ibang mga mono-alkyl ester bilang isang resulta ng transesterification. Kahit na, dahil ang mga esters na ito ay bahagya na hindi naiiba sa haba ng kanilang mga kadena ng carbon, ang mga nagresultang gatong ay hindi nagpapakita ng malalaking mga oscillation sa pagitan ng kanilang mga katangian.

Kaya walang pag-uuri para sa biodiesel, ngunit sa halip isang kakaibang kahusayan at kakayahang kumita depende sa mapagkukunan ng langis o taba na napili para sa paggawa nito. Gayunpaman, mayroong mga mixtures ng biodiesel-petrodiesel, dahil ang parehong mga gasolina ay maaaring magkakahalo at maaaring magkamali sa bawat isa, na nagbibigay ng kanilang kapaki-pakinabang na katangian para sa makina.

Ang purong biodiesel ay sinasabing B100; na katumbas ng 0% petrodiesel sa komposisyon nito. Pagkatapos ay may iba pang mga halo:

- B20 (na may 80% petrodiesel).

- B5 (na may 95% petrodiesel).

- B2 (na may 98% petrodiesel).

Ang mga kotse na itinayo bago 1996 ay hindi maaaring gumamit ng B100 sa kanilang mga makina nang hindi kinakailangang palitan ang ilang mga sangkap na lumala dahil sa pagkilos nito. Gayunpaman, kahit ngayon ay may mga modelo ng kotse na hindi pinapayagan ang malalaking konsentrasyon ng biodiesel sa kanilang mga garantiya sa pabrika, kaya inirerekumenda nila ang paggamit ng mga mixtures na mas mababa kaysa sa B20.

Kalamangan

Nasa ibaba ang isang pagkasira ng isang serye ng mga pakinabang na biodiesel ay may higit sa petrodiesel at ginagawa itong isang berde at kaakit-akit na kahalili:

- Ito ay nakuha mula sa biomass, isang hilaw na materyal na mababago at madalas na nawala bilang basura.

- Ito ay biodegradable at hindi nakakalason. Samakatuwid, hindi ito marumi sa mga lupa o dagat kung hindi sinasadyang nabubo.

- Ang mataas na punto ng flash na ito ay ginagawang mas ligtas kapag iniimbak at dalhin ito.

- Hindi ito gumagawa ng mga gas sa greenhouse dahil ang pinakawalan ng CO _{2 ay} kumakatawan sa parehong halaga ng na hinihigop ng mga halaman. Salamat sa ito, sumunod din ito sa Kyoto protocol.

- Hinihikayat ang mga aktibidad sa kanayunan para sa pagtatanim ng mga pananim kung saan nakuha ang langis ng gulay.

- Maaari rin itong magawa mula sa pritong langis. Ang puntong ito ay lubos na pinapaboran sa iyo dahil ang recycled oil, domestic o mula sa mga restawran, sa halip na itapon at hugasan ang tubig sa lupa, ay maaaring magamit upang makagawa ng mas maraming berdeng gasolina.

- Kinakatawan ang isang paraan upang maging malaya sa pangmatagalang mula sa langis at mga derivatibo nito.

- Nag-iiwan ng mas kaunting nalalabi kapag nasusunog.

- Ang mga bakterya na algae ay, bilang karagdagan sa mga soybeans at mga mirasol na binhi, isang pangakong mapagkukunan ng hindi kinakain (at hindi kanais-nais para sa marami) biodiesel.

Mga drawback

Hindi lahat ay perpekto sa gasolina na ito. Ang Biodiesel ay mayroon ding mga limitasyon na dapat pagtagumpayan kung ito ay upang mapalitan ang diesel ng petrolyo. Ang ilan sa mga limitasyong ito o abala sa paggamit nito ay:

- Mayroon itong mas mataas na temperatura ng solidification, na nangangahulugang sa mababang temperatura ay nagiging isang gel.

- Ang kapangyarihan ng solvent nito ay maaaring sirain ang natural na goma at polyurethane foam na naroroon sa mga kotse na natipon bago 1990.

- Ito ay mas mahal kaysa sa petrodiesel.

- Nagpapataas ng mga presyo ng mga pananim at pagkain dahil isinama nila ang isang idinagdag na halaga kapag ginamit bilang biodiesel raw material.

- Depende sa biomass, maaaring mangailangan ng maraming ektarya ng paglilinang, na nangangahulugang ang pagkuha ng mga ekosistema sa dayuhan sa layuning ito, at sa gayon ay makakaapekto sa ligaw na hayop.

- Bagaman hindi ito gumagawa ng mga gasolina na asupre sa panahon ng pagkasunog nito, naglalabas ito ng mas mataas na konsentrasyon ng mga nitrogen oxides, WALANG _x .

- Malaking dami ng pagkain ang gagamitin, na sa halip na pag-iinit ng mga famines, ay gagamitin para sa paggawa ng biodiesel.

Mga Sanggunian

1. Wikipedia. (2019). Biodiesel. Nabawi mula sa: en.wikipedia.org
2. Penelope. (Disyembre 28, 2011). Biodiesel: mga kalamangan at kawalan. Twenergy. Nabawi mula sa: twenergy.com
3. Renovetec. (2013). Biodiesel. Nabawi mula sa: Plantasdebiomasa.net
4. Van Gerpen Jon. (Abril 03, 2019). Kasaysayan ng biodiesel. Enerhiya ng Bukid. Nabawi mula sa: farm-energy.extension.org
5. Scott Hess. (2019). Paano gumagana ang biodiesel. Paano gumagana ang mga bagay bagay. Nabawi mula sa: auto.howstuffworks.com
6. Pacific Biodiesel. (2019). Biodiesel. Nabawi mula sa: biodiesel.com