Biodízel: definíció, előállítás, felhasználás és környezeti hatások
Biodízel: mi ez, hogyan készül, felhasználási lehetőségek és környezeti hatások — megújuló, fenntartható alternatíva járművekhez.
A biodízel egy olyan üzemanyagtípus, amelyet növényi olaj, állati zsír, speciális algafajták és esetleg szennyvíz felhasználásával állítanak elő. A megújuló energia egyik típusának tekinthető, mivel mindez élő növényekből és állatokból származik. Motor meghajtására használható, általában járművek, beleértve a repülőgépeket is. A kőolajból, a fosszilis üzemanyagok egyik típusából származó dízelüzemanyagot helyettesíti.
A biomasszából előállított bioüzemanyag más, mivel nem olajból indul ki, és más kémiai folyamatot használ az üzemanyag előállításához.
Miből készül a biodízel?
A biodízel alapanyaga lehet:
- földimogyoró-, repce-, szója- és pálmaolajok (nagyüzemi növényi olajok),
- használt étolaj és ipari hulladékolajok (WVO, UCO),
- állati zsírok (pl. faggyú, húspárolékból származó zsiradék),
- mikroalgákból kinyert olajok, amelyek magas hozamot ígérhetnek kis területen,
- speciális ipari és szennyvízi forrásokból származó lipidek.
Előállítás — hogyan készül?
A leggyakoribb előállítási eljárás a transzeszterifikáció (transesterifikáció): az olajok (trigliceridek) reakcióba lépnek rövid szénláncú alkoholokkal (általában metanol vagy etanol) katalizátor jelenlétében (pl. NaOH, KOH). Ennek eredménye a zsírsav-metilészter (FAME — a "klasszikus" biodízel) és melléktermékként glicerin (glycerol). A főbb lépések:
- nyersanyag előkészítése (szűrés, szennyeződések és víz eltávolítása),
- sav- vagy lúgkatalizált transzeszterifikáció,
- fázisszeparáció (biodízel és glicerin különválasztása),
- mosás és szárítás a maradék katalizátorok és szennyezők eltávolítására,
- minőségellenőrzés és tárolás.
Műszaki tulajdonságok és motorhasználat
A biodízel általában:
- magasabb cetánszámú, ami jobb gyújtást segít a dízelmotorokban,
- biológiailag lebomló és kevésbé toxikus,
- viszkozitása nagyobb és energiasűrűsége alacsonyabb (általában ~8–12% kevesebb energia térfogategységenként, mint a fosszilis dízel),
- hajlamos hideg időben sűrűsödni (cold flow problémák),
- oxidatív stabilitása változó, ezért stabilizátorok alkalmazhatók hosszú tárolás esetén.
Sok modern dízelmotor probléma nélkül működik kis arányú biodízel-keverékkel (B5 = 5% biodízel, B20 = 20% stb.). 100% növényi eredetű biodízelt (B100) csak bizonyos motorokban, vagy megfelelő átalakítás után célszerű használni; emellett a járművek gyártói és a szabványok (pl. EN 14214 Európában) határozzák meg az elfogadott keverési arányokat és követelményeket.
Felhasználási területek
- közúti járművek dízelmotorjai (autók, teherautók, buszok) – keverékként és tiszta biodízelként,
- hajózás és egyes esetekben vasúti vontatás,
- ipari fűtés és helyszíni gépek,
- kutatások folynak a repülőgép-hajtás biodízellel történő részleges alkalmazására (sajátos problémák és szabványok miatt korlátozott használat).
Környezeti hatások
A biodízel környezeti hatásai összetettek és függnek az alapanyagtól, termelési módtól és a teljes életciklustól:
- Üvegházhatású gázok (GHG): életciklus-elemzések szerint a biodízelből származó CO2-kibocsátás általában kisebb lehet, mint a fosszilis dízelé, de a megtakarítás mértéke nagyban függ az alapanyagtól (pl. használt étolaj jobb eredményt ad, míg új pálmaolaj termesztése erdőirtással járhat és növeli a GHG-kibocsátást).
- Helyi légszennyezés: biodízel használata csökkentheti a CO és részecske-kibocsátást, miközben nitrózus oxidok (NOx) általában kissé nőhetnek bizonyos motoroknál.
- Talaj- és vízhasználat, bioszféra hatásai: nagy területigényű növénytermesztés (pl. pálma- vagy szójatáblák) okozhat erdőirtást, biodiverzitás-veszteséget és vízproblémákat; ezért a fenntartható gazdálkodás és a melléktermékek hasznosítása fontos.
- Élelmiszer vs. üzemanyag kérdés: élelmiszernövények üzemanyagcélú felhasználása áremelkedést és ellátási problémákat okozhat egyes régiókban (food vs fuel dilemma).
- Biológiai lebomlás: biodízelek sokkal gyorsabban bomlanak le a környezetben, így baleseteknél kisebb környezeti kárt okozhatnak, mint a fosszilis dízel.
Gazdasági és szabályozási kérdések
A biodízel-termelés költségei függnek a nyersanyagáraktól és a finomítási technológiától. Sok ország támogatási rendszerekkel (adókedvezmények, kötelező megújuló részarányok) ösztönzi a biodízel használatát. E mellett a piaci korlátok közé tartozik a nyersanyag rendelkezésre állása és a melléktermékek (pl. glicerin) piaca.
Előnyök és hátrányok — összefoglalás
- Előnyök: megújuló forrásból származik, csökkentheti az élettartamra vetített CO2-kibocsátást, biológiailag lebomló, kevesebb széndioxid- és részecskekibocsátás bizonyos feltételek mellett.
- Hátrányok: nyersanyagok esetén versenyezhet az élelmiszer-termeléssel, földhasználati változásoknál növelheti az üvegházhatású gázokat, hidegben és hosszú távú tárolásnál problémák jelentkezhetnek, valamint az NOx-kibocsátás növekedése is előfordulhat.
Gyakorlati tanácsok és kezelési szempontok
- Tárolásnál ügyelni kell a nedvességre és a fény elleni védelemre (biodízel hajlamos vízfelvételre és mikrobiális szennyeződésre),
- átállásnál ellenőrizni kell a gyártói előírásokat és a jármű kompatibilitását (tömítések, üzemanyag-vezetékek anyagai),
- szabványok (például EN 14214) szerinti minőségbiztosítás ajánlott a motor- és emissziós problémák elkerülése érdekében.
Összességében a biodízel fontos szerepet játszhat a szén-dioxid-kibocsátás csökkentésében és a fosszilis tüzelőanyagoktól való függés mérséklésében, de a környezeti haszon nagymértékben függ az alapanyagoktól, a termelési módtól és a szabályozási környezettől. A fenntartható gyakorlatok, a melléktermékek hasznosítása és a regionális adottságok figyelembevétele kulcsfontosságú a valódi környezeti előnyök eléréséhez.
Biodízel-finomító Ausztriában, olajos magvak termesztésére alkalmas földek közelében
A régebbi dízel Mercedesek népszerűek a biodízellel való üzemeléshez
Egyes országokban a biodízel olcsóbb, mint a hagyományos dízel.
Előnyök és hátrányok
A biodízel sokkal tisztább és kevésbé szennyező, mint a fosszilis tüzelőanyagokból előállított dízelüzemanyag. Emellett oldószerként is működik (mint a szappan). Sőt, annyira tisztítja a motort, hogy a motorban lévő régi szennyeződéseket kihúzhatja, és eltömítheti a szűrőket. Miután a szűrőket kicserélték, akkor rendben van.
Az Egyesült Államokban és számos más helyen új törvények írják elő, hogy a hagyományos dízelüzemanyagnak alacsony kéntartalmúnak kell lennie. Ez megszabadít a szennyezéstől, különösen a savas esőtől, de az üzemanyagot kevésbé csúszóssá is teszi. A biodízel hozzáadása segít megőrizni az üzemanyag csúszóképességét és a motor zavartalan működését.
A legtöbb biodízel növényekből származik. Ez azt jelenti, hogy rengeteg mezőgazdasági területet használnak fel az üzemanyag előállítására szolgáló növények termesztésére, ahelyett, hogy az állatok és az emberek táplálására használnák. Vannak tudósok, vegyészmérnökök és agrármérnökök, akik azt tanulmányozzák, hogyan lehetne algákból és sósvízi növényekből olajat készíteni. Ez nem venné el az élelmiszertermelésre használt mezőgazdasági területeket. A biodízel egy része hulladék olajból és állati zsiradékból származik, amelyet egyébként kidobnának. A NASA teszteli a csirkezsírból készült biodízelt, hogy repülőgépeik üzemanyagaként használja.
Hideg időben minden dízelüzemanyagnak gondot okoz a motor beindítása, de a biodízelnek nagyobb gondot okoz. Ez megoldható a biodízel és a hagyományos dízel megfelelő keverékének keverésével. Vagy az üzemanyag felmelegítésével, mielőtt a motor felhasználná. Lehet, hogy ehhez a járműbe egy fűtőberendezést építettek be.
Növényi biodízel
A legtöbb biodízel olajos magvakból készül. Olajos magnak nevezünk minden olyan magot, amely elegendő olajat tartalmaz ahhoz, hogy növényi olaj előállításához hasznos legyen.
Brazíliában a ricinus a legjobb növény a biodízel előállítására. Németországban a biodízel általában repcéből készül. Az Egyesült Államokban általában szójababot és napraforgómagot használnak. Thaiföldön a nyersanyag valószínűleg pálmaolajból, kókuszolajból, jatrophaolajból és állati zsiradékból származik. Jatropha fák Indiában és Afrikában is nőnek.
Egyesek saját biodízelt állítanak elő úgy, hogy az éttermekben az ételek sütéséhez használt régi olajat átalakítják. A kipufogógáznak kicsit olyan szaga van, mint a sült krumplinak.
Biodízel algákból
Egy napon az algákból talán több biodízel készíthető, mint amennyit ma növényi olajból állítanak elő. Az algát olyan helyeken is lehet termeszteni, ahol nem lehet élelmiszert termeszteni, így nem venné el az emberektől az élelmet. Jelenleg azonban még túl drága, de a tudósok keresik a módját annak, hogyan lehetne a folyamatot jobbá tenni.
Kérdések és válaszok
K: Mi az a biodízel?
V: A biodízel egy olyan üzemanyagtípus, amelyet növényi olajok, állati zsírok, speciális algafajták és esetleg szennyvíz felhasználásával állítanak elő.
K: A biodízel megújuló energiaforrás?
V: Igen, a biodízel a megújuló energiaforrások egyik típusának tekinthető, mivel élő növényekből és állatokból származik.
K: Mire használható a biodízel?
V: A biodízel motorok meghajtására használható, általában járművekhez, beleértve a repülőgépeket is.
K: Mit helyettesít a biodízel?
V: A biodízel helyettesíti a kőolajból, egyfajta fosszilis üzemanyagból származó dízelüzemanyagot.
K: Miben különbözik a biomasszából előállított bioüzemanyag a biodízeltől?
V: A biomasszából előállított bioüzemanyag nem olajból indul ki, és más kémiai folyamatot alkalmaz az üzemanyag előállításához, míg a biodízel változó növényi olajból, állati zsírokból, speciális algafajtákból, esetleg szennyvízből készül.
K: Bármilyen növényből vagy állatból készülhet biodízel?
V: A biodízel többféle forrásból is előállítható, beleértve a növényi olajat, az állati zsírt, a különleges algafajtákat és esetleg még a szennyvizet is.
K: A biodízel környezetbarát?
V: A biodízel környezetbarátabbnak tekinthető, mint a hagyományos dízel, mivel megújuló forrásokból készül, és kevesebb káros anyagot bocsát ki.
Keres