آلایندگی موتورهای درون سوز (بنزینی و دیزلی) و سوخت های فسیلی (بنزین و گازوئیل) برخی از دانشمندان و دولت ها را وا داشته تا به دنبال راه حلی برای این مشکل باشند. یکی از راهکارهایی که برای کاهش آلایندگی خودروها ارائه شده، سوخت های پاک است. زیست دیزل یا بیودیزل یکی از این نوع سوخت ها است که به عنوان جایگزین گازوئیل در خودروهای سواری، کامیون ها، اتوبوس ها و قطارها استفاده می شود.
زیست دیزل یا بیودیزل، گازوئیل پاک
زیست دیزل یا بیودیزل، یک نوع سوخت غیر سمی، ایمن و تجزیه پذیر که از منابع طبیعی نظیر روغن های گیاهی، روغن پسماند غذایی، چربی حیوانات و جلبک ها بدست می آید.بنابر آمار سایت ادموندز، تولید این سوخت در ایالات متحده، از ۹۵ میلیون لیتر در سال ۲۰۰۵ به ۶.۴ میلیارد لیتر در سال ۲۰۱۳ افزایش پیدا کرده است. امروزه، تقریبا ۵ درصد از گازوئیل مصرفی را زیست دیزل تشکیل می دهد. ماده اصلی برای تولید بیودیزل، روغن سویا است اما مواد زیر نیز برای ساخت آن به کار می روند:
- روغن پسماند رستوران ها
- جلبک
- کلزا
- چربی حیوانی
زیست دیزل یا بیودیزل چیست؟
زیست دیزل به ندرت به صورت خالص استفاده می شود. این سوخت با گازوئیل ترکیب شده و درصد و نوع آن بر اساس میزان گازوئیل ترکیبی، مشخص می شود. تقریبا همه گازوئیلی که در پمپ بنزین های آمریکا به فروش می رسد، حاوی بیودیزل B5 است، یعنی ۵ درصد سوخت را تشکیل می دهد. با این وجود خیلی از رانندگان خودروهای سواری و وانت های دیزلی نمی دانند که سوخت خودرویشان ۵ درصد زیست دیزل دارد. اما بیشتر رانندگان کامیون تمایل دارند تا از بیودیزل با درصد بیشتری در وسایل نقلیه شان استفاده کنند. به همین خاطر، خیلی از خودروهای تجاری (کامیون ها، کامیونت ها و وانت ها) از B20 استفاده می کنند که حاوی ۲۰ درصد زیست دیزل و ۸۰ درصد گازوئیل است.
هزینه تولید بیودیزل تقریبا با هزینه تولید بنزین و گازوئیل برابر است.
ويژگيهاي فيزيكي بيوديزل
- وزن مخصوص ۸۸/۰
- ويسكوزيته ۲۰ درجه سلسيوس (سانتي استوك) ۵/۷
- عدد ستان(انديس ستان) ۴۹
- نقطه اتصال فيلتر سرد(درجه سلسيوس) ۱۲-
- ارزش حرارتي خالص (كيلوژول در ليتر) ۳۳۳۰۰
بيوديزل چگونه ساخته مي شود؟
بيوديزل را ميتوان از روغنهاي گياهي تازه و يا مستعمل و چربي حيوانات توليد كرد. اين گازوئيل از منابع داخلي قابل تجديد بوجود مي آيد. اين سوخت، قابل تجزيه بيولوژيكي است و هنگاميكه بعنوان يك جزء تركيبي مورد استفاده قرار مي گيرد، نيازمند حداقل تغييرات در موتور است و نسبت به گازوئيلي كه جايگزينش مي شود، سوختي پاك است.روغن هاي گياهي مي توانند براي توليد تركيبات شيميائي- كه استر خوانده مي شوند- ، با يك الكل (معمولاً متانول) تركيب شوند. زمانيكه اين استرها به منظور سوخت مورد استفاده قرار ميگيرند،بيوديزل خوانده شوند. گليسيرول (كه در داروسازي و توليد لوازم آرايش نيز مورد استفاده قرار مي گيرد) به عنوان يك محصول فرعي توليد مي شود اخيراً بيوديزل طي فرايندي با نام Transesterification توليد شود.
در اين فرآيند ابتدا روغن گياهي( يا چربي حيواني) از فيلتر عبور داده مي شود، سپس براي از بين بردن اسيدهاي چرب آزاد،با قليا فرآيند مي گردد؛ بعد با يك الكل (معمولاً متانول) و يك کاتاليزور (معمولاً هيدروكسيد سديم يا پتاسيم) تركيب مي شود. تري گليسريدهاي روغن براي تشكيل استرها و گليسرول واكنش شيميايي انجام مي دهند و بعداً از يكديگر جدا شده و مورد تصفيه قرار مي گيرند. بيشتر تمايلاتي كه امروز براي توليد بيوديزل وجود دارد ناشي از ظرفيت بسيار بالاي توليد سويا،توليدات مازاد و كاهش قيمت ها است. متيل سويات، يا سوي ديزل كه از واكنش متانول با روغن سويا حاصل مي شود، اصلي ترين شكل بيوديزل در آمريكاست.
چربيهاي بلااستفاده حيواني و روغن سوخته ( كه بعنوان ” شبه گريس“ شناخته مي شوند) نيز منابع و ذخاير خوبي هستند. اين منابع از روغن سويا ارزان ترند و به عنوان راهي براي كاهش هزينه هاي تامين مواد اوليه در نظر گرفته مي شوند. بادام زميني، پنبه دانه، گل آفتاب گردان و كنولا (گونه اي از دانه شلغم روغني) نيز از منابع روغني ديگرند. استرهايي كه از هر يك از اين منابع ساخته شده اند گرچه شايد در ميزان انرژي عدد ستان (مشابه اكتان بنزين) يا ديگر مشابهات فيزيكي كمي متفاوت باشند اما مي توانند با موفقيت در موتورهاي گازوئيلي مورد استفاده قرار گيرند.
مزایای بیودیزل
- در مقایسه با دیزل نفتی روان کنندگی بیشتری دارد و فرسودگی موتور را کاهش می دهد.
- بیودیزل تقریبا هیچ گوگردی در ترکیب خود ندارد، از این رو باعث کاهش آلودگی تولیدی توسط موتورها می شود.
- دیزل زیستی سمیت بسیار کمتری دارد، از این رو در زمان نشت به محیط خسارات کمتری را به دنبال خواهد داشت.
- منابع تولید آن قابل تجدید بوده و می توان به راحتی به آنها دست یافت.
معایب بیودیزل
- این سوخت زیستی مقدار اکسیژن (معمولا بین 10 تا 12 درصد) بالاتری در مقایسه با نوع نفتی دارد، از این رو آلودگی کمتری ایجاد می کند اما باعث کاهش قدرت موتور می شود (حدودا 4 درصد).
- بیودیزل در مقایسه با دیزل نفتی در دماهای پایین با سرعت بیشتری حالت ژل مانند پیدا می کند. این مشکل در مناطقی که دمای پایینی دارند می تواند ایجاد مشکل کند.
- دیزل سوختی به احتمال زیاد اکسید می شود (با اکسیژن واکنش می دهد) و در نتیجه آن یک توده نیمه جامد شکل می گیرد. این خاصیت زمانی که سوخت به مدت طولانی ذخیره شود و یا هنگام استفاده در موتورهایی که هر از چندگاه کار می کنند (مانند ژنراتورهای آماده به کار)، ایجاد مشکل می کند.
- بیودیزل از نظر شیمیایی به عنوان حلال فعالیت بالاتری دارد. از این رو می تواند نسبت به موادی که برای دیزل نفتی امن در نظر گرفته می شوند تهاجمی باشد.
- کیفیت سوخت نفتی می تواند یکنواخت تر و قابل اعتماد تر باشد، خصوصا هنگامی که با بیودیزل تولید شده در مقیاس کوچک مقایسه شود. دیزل نفتی می تواند بسته واحد تولید کننده و منطقه به منطقه متفاوت باشد با این حال میزان تفاوت چشمگیر نیست. استفاده از بیودیزل با کیفیت پایین می تواند مشکلات عدیده و جبران ناپذیری را برای عملکرد موتور به وجود بیاورد از این رو استفاده از سوخت با کیفیت اهمیت بالایی دارد. بیودیزل استفاده شده برای موتورهای دیزلی باید مطابق با استاندارد ASTM D6751 باشد و از کیفیت بالایی برخوردار باشد.
خودروهایی که با زیست دیزل کار می کنند
تقریبا همه خودروهای دیزلی موجود در بازارهای جهانی می توانند از سوخت B5 یا زیست دیزل ۵ درصد استفاده کنند. اما بعضی از خودروها سازگاری بیشتری با بیودیزل ۲۰ درصد یا B20 دارند. این خودروها عبارتند از:
- آئودی A3
- آئودی A6
- آئودی A7
- آئودی A8
- ایسوزو دی-مکس
- بی ام و سری ۳
- بی ام و سری ۵
- تویوتا هایلوکس
- جیپ گرند چروکی
- رم ۱۵۰۰
- شورولت سیلورادو
- شورولت کروز
- فولکس واگن بیتل
- فولکس واگن پاسات
- فولکس واگن گلف
- فولکس واگن جتا
- مرسدس بنز E250
- مرسدس بنز E300
خودروهای دیزلی در ایران
خودروهای دیزلی در ایران به وانت ها، کامیون ها و اتوبوس ها محدود می شود و ماشین های سواری موجود در بازار کشور، همه بنزینی هستند. در صورتی که بخشی از اتومبیل های کشور ترکیه از سوخت گازوئیل استفاده می کنند و به همین خاطر میزان مصرف بنزین در همسایه غربی، ۱۰ برابر کمتر است.تولید و واردات خودروهای سواری دیزلی در کنار سوخت زیست دیزل یا بیودیزل می تواند علاوه بر کاهش آلودگی هوا، میزان مصرف بنزین را نیز کم کند.
آیا نوع روغن گیاهی استفاده شده مهم است ؟
یکی از سوالات متداول این است که “روغن کدام گیاه بهترین انتخاب برای تولید بیودیزل است؟” اما جواب سر راستی برای این سوال وجود ندارد. زیرا بسته به نوع گیاه تفاوت های آشکاری وجود دارد، خصوصا هنگامی که قیمت روغن های مختلف بسیار متفاوت است. روغن های گیاهی مختلف دارای غلظت های متفاوتی از مواد شیمیایی مختلف (عموما اسیدهای چرب) هستند که عملکرد آنها را هنگام تبدیل شدن به بیودیزل تحت تاثیر قرار می دهد. علاوه بر این ساختار الکلی که با روغن واکنش می دهد می تواند خواص سوخت را تحت تاثیر قرار دهد.به صورت کلی ویژگی های شیمیایی که بیشترین اثر را بر روی خواص بیودیزل دارند عبارتند از طول مولکول ها، مقدار شاخه ها در زنجیره و درجه اشباع مولکول. همانگونه که در جدول زیر نشان داده شده است این پارامترها هم خواص منفی و هم مثبت دارند از این رو نمیتوان کامل ترین روغن را انتخاب نمود.
آشنایی با سوخت مایع، سوخت جامد و سوخت گاز
