Biodizel

Biodizel — bitki və ya heyvanlardan əldə edilən və uzun zəncirli yağ turşusu efirlərindən ibarət dizel yanacağının bir formasıdır.

Nebraskada soya fasulyəsindən biodizellə işləyən avtobus
Bəzi ölkələrdə biodizel adi dizeldən daha ucuzdur
Metil linoleatın və ya soya və ya kanola yağı və metanoldan əldə edilən ümumi metil esteri olan linoleik turşu metil esterinin boşluq doldurma modeli
Etil stearatın boşluq doldurma modeli və ya stearin turşusu etil esteri, soya və ya kanola yağı və etanoldan hazırlanmış etil esteri

Biodizel adətən heyvan yağı, soya yağı və ya bəzi digər bitki yağı[1] kimi lipidləri spirtlə kimyəvi reaksiyaya salmaqla, transesterifikasiya prosesi ilə metil, etil və ya propil ester istehsal etməklə hazırlanır. Dönüştürülmüş dizel mühərriklərində yanacaq üçün istifadə edilən bitki və tullantı yağlarından fərqli olaraq, biodizel mövcud dizel mühərrikləri və paylama infrastrukturu ilə uyğun gəlir. Bununla belə, o, adətən petrodizellə qarışdırılır (adətən 10%-dən az), çünki əksər mühərriklər modifikasiya olmadan təmiz biodizellə işləyə bilməz.[2][3] Biyodizel qarışıqları istilik yağı kimi də istifadə edilə bilər. ABŞ Milli Biodizel Şurası "biodizeli" mono-alkil ester kimi təyin edir.[4] Bioyanacaq üçün xammal kimi taxıl, qarğıdalı, raps və s-dən istifadə edilir.[5]

Qarışıqlar

[redaktə | mənbəni redaktə et]
Biodizel nümunəsi

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]

Tarixi

[redaktə | mənbəni redaktə et]
Rudolf Diesel

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.

Xüsusiyyətlər

[redaktə | mənbəni redaktə et]

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.

biodizeldə işləməsi ilə bilinən mercedes

Tətbiqlər

[redaktə | mənbəni redaktə et]

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]

İstinadlar

[redaktə | mənbəni redaktə et]
  1. ↑ Costa, Gustavo GL; Cardoso, Kiara C.; Del Bem, Luiz EV; Lima, Aline C.; Cunha, Muciana AS; de Campos-Leite, Luciana; Vicentini, Renato; Papes, Fábio; Moreira, Raquel C.; Yunes, José A.; Campos, Francisco AP. "Transcriptome analysis of the oil-rich seed of the bioenergy crop Jatropha curcas L". BMC Genomics. 11 (1). 2010-08-06: 462. doi:10.1186/1471-2164-11-462. ISSN 1471-2164. PMC 3091658. PMID 20691070. 2023-07-03 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 2023-06-08.
  2. ↑ 1 2 Omidvarborna; və b. "Characterization of particulate matter emitted from transit buses fueled with B20 in idle modes". Journal of Environmental Chemical Engineering. 2 (4). December 2014: 2335–2342. doi:10.1016/j.jece.2014.09.020.
  3. ↑ "Nylund.N-O & Koponen.K. 2013. Fuel and Technology Alternatives for Buses. Overall Energy Efficiency and Emission Performance. IEA Bioenergy Task 46" (PDF). 2020-02-16 tarixində arxivləşdirilib (PDF). İstifadə tarixi: 2021-04-18.
  4. ↑ "Biodiesel Basics" (?). National Biodiesel Board. 2014-08-04 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 2013-01-29.
  5. ↑ http://www.ekinchi.az/elmheyat/159-vfa-hseynqizi.html[ölü keçid]
  6. ↑ "Biodiesel Basics - Biodiesel.org". biodiesel.org. 2012. August 4, 2014 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: May 5, 2012.
  7. ↑ "Biodiesel Handling and Use Guide, Fourth Edition" (PDF). National Renewable Energy Laboratory. 2011-11-10 tarixində orijinalından (PDF) arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 2011-02-13.
  8. ↑ "American Society for Testing and Materials". ASTM International. 2019-12-08 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 2011-02-13.
  9. ↑ "Biodiesel Handling and Use Guide" (PDF). nrel.gov. 2009. April 28, 2011 tarixində arxivləşdirilib (PDF). İstifadə tarixi: December 21, 2011.
  10. ↑ Duffy, Patrick. "XXV. On the constitution of stearine". Quarterly Journal of the Chemical Society of London. 5 (4). 1853: 303. doi:10.1039/QJ8530500303. 2020-07-26 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 2019-07-05.
  11. ↑ Rob. "Über partielle Verseifung von Ölen und Fetten II". Zeitschrift für Angewandte Chemie. 11 (30). 1898: 697–702. Bibcode:1898AngCh..11..697H. doi:10.1002/ange.18980113003. 2020-07-26 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 2019-07-05.
  12. ↑ "Biodiesel Day". Days Of The Year. 25 February 2021 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 30 May 2015.
  13. ↑ The Biodiesel Handbook, Chapter 2 – The History of Vegetable Oil Based Diesel Fuels, by Gerhard Knothe, ISBN 978-1-893997-79-0
  14. ↑ Knothe, G. "Historical Perspectives on Vegetable Oil-Based Diesel Fuels" (PDF). INFORM, Vol. 12(11), p. 1103-1107 (2001). 2018-10-04 tarixində arxivləşdirilib (PDF). İstifadə tarixi: 2007-07-11.
  15. ↑ "Lipofuels: Biodiesel and Biokerosene" (PDF). www.nist.gov. 2009-03-18 tarixində arxivləşdirilib (PDF). İstifadə tarixi: 2009-03-09.
  16. ↑ [1] Quote from Tecbio website Arxivləşdirilib oktyabr 20, 2007, at the Wayback Machine
  17. ↑ "O Globo newspaper interview in Portuguese". Defesanet.com.br. 2010-10-29 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 2010-03-15.
  18. ↑ SAE Technical Paper series no. 831356. SAE International Off Highway Meeting, Miluoki, Viskonsin, ABŞ, 1983
  19. ↑ "The Effect of Biodiesel Composition on Engine Emissions from a DDC Series 60 Diesel Engine" (PDF). 2022-12-13 tarixində arxivləşdirilib (PDF). İstifadə tarixi: 2022-12-13.
  20. ↑ "Generic biodiesel material safety data sheet (MSDS)" (PDF). 2009-12-22 tarixində arxivləşdirilib (PDF). İstifadə tarixi: 2010-03-15.
  21. ↑ "MSDS ID NO.: 0301MAR019" (PDF). Marathon Petroleum. 7 December 2010. 5, 7. 2017-12-22 tarixində orijinalından (PDF) arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 22 December 2017.
  22. ↑ "Safety Data Sheet - CITGO No. 2 Diesel Fuel, Low Sulfur, All Grades" (PDF). CITGO. 29 July 2015. səh. 7. 16 October 2015 tarixində arxivləşdirilib (PDF). İstifadə tarixi: 22 December 2017.
  23. ↑ Carbon and Energy Balances for a Range of Biofuels Options Sheffield Hallam University
  24. ↑ National Biodiesel Board. Energy Content (PDF). Jefferson City, USA. October 2005. 1. 2013-09-27 tarixində orijinalından (PDF) arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 2013-09-24.
  25. ↑ UNH Biodiesel Group Arxivləşdirilib sentyabr 6, 2004, at the Wayback Machine
  26. ↑ "E48_MacDonald.pdf (application/pdf Object)" (PDF). astm.org. 2011. November 20, 2012 tarixində arxivləşdirilib (PDF). İstifadə tarixi: May 3, 2012.
  27. ↑ "Biodiesel" (PDF). 2017-08-09 tarixində arxivləşdirilib (PDF). İstifadə tarixi: 2017-12-22.
  28. ↑ "OEM Statement Summary Chart Arxivləşdirilib 2016-04-07 at the Library of Congress Web Archives." Biodiesel.org. National Biodiesel Board, 1 Dec. 2014. Web. 19 Nov. 2015.
  29. ↑ McCormick, R.L. "2006 Biodiesel Handling and Use Guide Third Edition" (PDF). 2006-12-16 tarixində orijinalından (PDF) arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 2006-12-18.
  30. ↑ "US EPA Biodiesel Factsheet". 2016-03-03. July 26, 2008 tarixində orijinalından arxivləşdirilib.