بیو دیزل

آیا میدانید بیو دیزل چیست؟ به سوختهایی که بوسیله گیاهان تولید شده و برای مصرف موتورهای دیزل از جمله کشتیها استفاده میشود بیو دیزل گفته میشود.اگر میخواهید در مورد اینگونه سوختها و کاربرد ها و نحوه تهیه و تولید آنها بیشتر بدانید ،پیام بگذارید.

ساخت بيو ديزل از جلبك

محققين دانشگاه ايالت يوتا (USU) روشي ابداع كرده اند كه با گرفتن روغن سرباره ي بركه ها (لايه ي تشكيل شده بر روي سطح آب متشكل از جلبك و ضايعات)، مي توانند آن را به يك نوع بيو ديزل جلبكي تبديل كنند، كه احتمالاً براي سال 2009 عرضه ي عمومي خواهد داشت.
جلبك، كه مقدار قابل توجهي از آنچه به سرباره ي بركه ها معروف است را تشكيل مي دهد، مي تواند تا 38000 ليتر به ازاي هر جريب زمين، روغن توليد كند و تقريباً در هر مكاني قابل پرورش است.
بيشتر بيو ديزل هاي فعلي از سويا و روغن ذرت تهيه مي شوند، اما با افزايش تقاضا و نياز تامين، قيمت آن ها هم افزايش مي يابد. طبق نظر محققين، انسان و حيوان به سويا و ذرت به عنوان يك ماده ي غذايي نيازمندند، كه عاقبت باعث رقابت بين مواد غذايي و توليد محصولات سوختي كافي خواهد شد.
به گفته لنس سيفلت،‌استاد شيمي و بيو شيمي دانشگاه يوتا، با مشاهده ي تقاضا براي بيوديزل ها به نظر مي رسد كه بايد تمام مساحت قابل كشت زمين را مورد استفاده قرار دهيم. سيفلت و تعدادي ديگر از اساتيد اين دانشگاه، براي توسعه دادن روش هاي نوين و ابداع تكنولوژي هاي جديد براي توليد متان، بيوديزل، هيدروژن و الكل، از منابع انرژي قابل بازيافت كربن دي اكسيد خنثي، مثل نور خورشيد و پسماندهاي مصرفي و كشاورزي، برنامه سوخت هاي زنده (Biofuels program) را ترتيب داده اند.
ايالت يوتا مبلغ 6 ميليون دلار براي مدت 5 سال تحقيق به اين برنامه دانشگاه تخصيص داده است. اين تحقيق تا همين امروز چند محصول جانبي و ضوابط صنعتي را فعال كرده، يك اختراع تا به حال ثبت شده و چهار مورد در حال تعليقند.

منبع: The Engineer online
مترجم: ماني گلشني

بحران فزاینده انرژی در جهان صنعتی امروز با شتاب تندی همه کشورهای جهان را بیش و کم به چالشی عظیم کشانده است و منافع ملی جوامع در عرصه های بین المللی بر این فرآیند بیشتر دامن می زند و معادلات اقتصادی، فرهنگی و اجتماعی کشورهای مختلف را از موازنه می اندازد.

برآیند ایندو از یک طرف و کمبود، میرایی و تجدید ناپذیری سوختهای فسیلی از دیگر سو، اندیشمندان و محققان حوزه های مختلف علوم را به تنگنای فکری واداشته و گروههای تحقیقاتی به دنبال راهکارهای عملی برای فائق آمدن برمشکلات و تبعات بحران انرژی در عرصه های مختلف صنعتی و اجتماعی هستند. در حاشیه رایزنی های گروههای همسو یا مخالف در مسائل استراتژیک انرژی در پشت درهای بسته، تنور داغ آزمون گزینه های مختلف برای جایگزینی سوختهای نفتی و آلاینده محیط زیست در برخی موارد از بوته آزمایش گذر کرده و در مرحله عملیاتی قرار گرفته است.

در بطن صنعت و تکنولوژی جهان سناریویی در حال شکل گیری است و رویکرد عمیقی از سوی کشورهای صاحب صنعت متوجه انرژی های تجدید پذیر نظیر آب، باد، انرژی زمین، خورشید و هیدروژن شده است. در این میانه بیودیزل ها نیز به طور جدی به توسعه اضلاع این چند ضلعی انرژی گام نهاده اند و نهضت فراگیری برای استفاده از آن در حوزه انرژی با شتاب فزآینده ای آغاز شده و در فهرست های برجسته شده نهادهای بین المللی انرژی قرار گرفته است.

● انرژی انرژی در اشکال مختلف مانند گرما، نور، حرکت و صدا یافت می شود، اما همه آنها در دو گروه عمده جای می گیرند: سنتیک و پتانسیل. انرژی الکتریکی، تابشی، حرارتی، حرکت و صوت از نوع سنتیک هستند و انرژی های شیمیایی، مکانیکی ذخیره شده، هسته ای و ثقلی، فرم پتانسیل انرژی محسوب می شوند. راه های مختلف زیادی وجود دارند که با بهره گیری از آنها می توانیم انرژی های فراوان اطراف خود را ذخیره، تبدیل، تقویت و استفاده کنیم. انرژی قابل رویت نیست و فقط آثار آن قابل تجربه است و از اینرو به چنگ انداختن آن معمولاً کار دشواری است. برای مثال انرژی حرارتی با تابش منتقل می شود و هدایت آن با فرآیندی متفاوت روی می دهد. اما تفاوت اصلی آنها (برای مثال نسبت به سرعت فرآیند انتقال) به ندرت قابل درک است.

مشابه آن، انرژی الکتریکی و نور بوسیله موج منتقل می شوند، در حالیکه ایندو پروسه های متفاوتی هستند. منابع انرژی می تواند به سه کلاس فسیل، تجدیدپذیر و شکافت هسته ای گروه بندی شود. سوختهای فسیلی سالیان پیش تشکیل شده اند و قابل تجدید نیستند. منابع انرژی فسیلی شامل نفت خام، زغال سنگ، قیر، گاز طبیعی، سنگهای رسی نفتی و ماسه های حاوی قطران است. منابع انرژی قابل تجدید شامل آب، باد، خورشید، گرمای درونی زمین، دریا و هیدروژن است. منابع عمده انرژی حاصل از شکافت هسته ای از اورانیوم و توریوم است. پیش بینی می شود که تا سال۲۰۴۰ تقریباً نیمی از انرژی مصرفی جهان از منابع تجدید شدنی تأمین خواهد شد و الکتریسیته تولیدی از منابع تجدید پذیر بیش از۸۰ درصد کل منبع الکتریسیته جهان را تشکیل خواهد داد.

● مفهوم بیودیزل کمبود سوختهای فسیلی موجود و محدود بودن منابع آن به برخی مناطق جهان، افزایش تشعشعات آلاینده زیست محیطی از احتراق سوختهای فسیلی و افزایش بهای آنها، استفاده از منابع بیوتوده را بسیار جذاب و در خور توجه ساخته است. کارشناسان اظهار می کنند که نفت موجود و منابع گاز برای فقط چند دهه کوتاه کافی خواهند بود. مطابق با افزایش تقاضای انرژی و لزوم جایگزینی منابع نفتی، سوختهایی نظیر بیودیزل و بیواتانول طلایه داران تکنولوژیهای جایگزین هستند و از اینرو راهکار مناسب و قابل پیشرفت برای مصرف در موتورهای احتراقی، بی تردید انواع بیودیزل است. بیودیزل بطور خلاصه به عنوان استرهای مونوالکیلی روغنهای نباتی یا چربیهای حیوانات تعریف می شود.

بیودیزل بهترین کاندیدای جایگزین برای سوختهای دیزلی در موتورهای دیزلی است. بیودیزل شبیه سوختهای نفتی می سوزد، در حالی که آلایندگی به مراتب کنترل شده تری دارد. از طرف دیگر بیو دیزل احتمالاً کارآیی بهتری از بنزین دارد. بیودیزل همچنین توان بالقوه زیادی را برای موتورهای تراکم احتراقی ارایه می دهد. سوخت دیزل می تواند با بیودیزل که از روغنهای نباتی ساخته می شود جایگزین شود.

بیودیزل امروزه بطور عمده از روغن سویا، دانه خردل و روغن خرما حاصل می شود. ارزش گرمایی بیودیزل ها نسبتاً زیاد است. مقدار ارزش گرمایی بیودیزل ها(۳۹ تا۴۱ MJ/kg ) اندکی کمتر از بنزین (۶۴MJ/kg) ، سوختهای نفتی (۴۳MJ/kg) یا نفت خام (۴۲ MJ/kg) است اما از زغال سنگ(۳۲ تا۳۷ MJ/kg ) زیادتر است. بیودیزل خالص یا۱۰۰ درصد، بیودیزل سوخت محسوب می شود که بصورت B۱۰۰ یا سوخت خالص معرفی می شود. بیودیزل مخلوط، ترکیبی از بیودیزل خالص با دیزل نفتی است. مخلوط های بیو دیزل بصورت BXX بیان می شوند که در آن XX نشان دهنده مقدار درصد بیودیزل در آن مخلوط است. مثلاً B۸۰ موید این است که۸۰ درصد آن سوخت بیودیزل و۲۰ درصد آن پترودیزل است.

بیو دیزل به سوختهایی اطلاق می شود که منشاء بیولوژیکی دارند و یک عنوان کلی است که به گستره ای از سوختهای اکسیژن دهی شده با پایه استری(که از منابع بیولوژیکی تجدیدپذیر نشات می گیرد) نسبت داده می شود. بیودیزل ممکن است از روغن های آلی و چربیها تولید شود. از دیدگاه علم شیمی، بیودیزل به استرهای منوالکیل با زنجیرهای بلند اسید چرب که از بیولیپیدهای تجدید پذیر مشتق می شوند منسوب می شود. بیودیزل بطور نمونه از طریق واکنش روغن نباتی یا چربی حیوانی با متانول یا اتانول در حضور کاتالیزور برای حصول متیل یا اتیل استر (بیودیزل) و گلیسیرین تولید می شود. استرهای متیل یا اتیل اسید چرب یا همان بیودیزل از روغنهای طبیعی و چربیها تولید می شود. معمولاً متانول بر تبادل استری به اتانول ترجیح داده می شود، به خاطر اینکه متانول از اتانول ارزان تر است. گلسیرین تولیدی نیز در صابون سازی مصرف می شود. جدول۱ مشخصات فنی بیودیزل ارایه می دهد. فرآیند ترانس تبادل استری و تولید بیودیزل با استفاده از آنزیم در معادلات زیر آمده است.

● چرا بیودیزل؟ بیودیزل سوخت تجدید پذیری است که با واکنش شیمیایی الکل و سبزیجات یا روغنهای حیوانی، چربیها یا گریسها ساخته می شود. از طریق فرآیند پالایش موسوم به واکنش تبادل استری، گلیسیرین را که یک محصول فرعی بوده و برای موتور خودرو مناسب نیست، حذف می کنند. گلیسرین حذف شده می تواند برای تهیه صابون استفاده شود. بیودیزل می تواند در بسیاری از موتورهای دیزلی بصورت خالص یا مخلوط با سوختهای نفتی در مقادیر مختلف استفاده شود. به ویژه در مخلوطی با۸۰ درصد بیودیزل و۲۰ درصد سوخت نفتی، بطور چشمگیری تابشهای سرطانی و گازهایی را که در گرم شدن زمین سهیم می شوند، کاهش می دهد.

● سوخت ایمن و تمیز بیودیزل سلامت اپراتورهایی را که با این سوخت سروکار دارند، تضمین می کند. همچنین جایگزین تمیزی برای سوختهای نفتی است و در زمره سوختهای سبز قرار می گیرد. بیو دیزل از چربیها و روغنهای تجدید پذیر نظیر روغنهای ماهی تابه رستوران ها توسط برخی شرکتها (از جمله شرکت Pacific در آمریکا) تولید می شود. بیودیزل می تواند در خودروهایی که تحت سیاست اعتباری کنترل انرژی عمل می کنند، استفاده شود. بیودیزل در موتورهای تراکم احتراقی موجود در بازار اعم از سبک تا سنگین همانند سوختهای نفتی استفاده می شود و نیازی به هیچگونه مدیفیکاسیون موتور وجود ندارد. بیودیزل ظرفیت عملکردی، بازده و محدوده کاری دیزل های نفتی را دارا بوده و پشتیبانی می کند.

نه تنها هیچگونه تغییر ماهیتی در موتور خودرو لازم نیست بلکه هیچ نیازی به تغییر خودروها، قطعات یدکی، ایستگاههای سوخت گیری و مهارت های خاص برای مکانیک ها نیز لازم نخواهد بود. شیلنگ خودروها پس از۶ ماه اول کارکرد با بیودیزل نیازمند بررسی و چک آپ است. همچنین جایگزینی شلنگ های غیرسازگار ضروری است که اینکار نیز چندان سخت و هزینه بر نیست. مخلوط های۲۰ درصد یا کمتر ممکن است اثر نامطلوب اندکی روی شلنگ های غیرسازگار داشته باشند. بیودیزل تشعشعات آلاینده زیست محیطی را تقلیل می دهد بیودیزل با۲۰ درصد مخلوط دیزل نفتی استفاده می شود.

مبدل های کاتالتیکی موجود در اگزوز خودروها آلایندگی آنها را به حداقل می رسانند. در نتیجه مواد خاص به۳۱ درصد، دی اکسید کربن به۲۱ درصد و کل هیدروکربن ها به۴۷ درصد کاهش می یابد. بیودیزل مصرفی با مخلوط نفتی همچنین نشر سولفور و آروماتیک ها را نیز کاهش می دهد. استفاده از B۱۰۰ مواد سرطان زا و آلاینده ها را بیشتر کاهش می دهد. بیودیزلها بدلیل ایمن بودن، سازگاری با محیط زیست و سهولت حمل و نقل در جاهای مختلف استفاده می شوند. صنعت دریایی آمریکا۱۰درصد از مصرف سوختی خود را از بیودیزل تأمین و از آن در مأموریتهای دریایی، قایقهای نوساخت و تعمیری، کشتیهای تجاری داخلی و کشتیهای تجاری اقیانوس پیما و ناوگان پاسبان ساحلی استفاده می کند.

بیودیزل سوختی جایگزین با ضریب ایمنی بالا به حساب می آید، چون دارای نقطه اشتعال بالاتری از دیزلهای موجود است. از سوی NFPA در زمره سوختهای غیرقابل اشتعال کلاس بندی شده است و نیازی به نصب برچسب مواد خطرناک برروی آنها در موقع بارگیری و حمل و نقل وجود ندارد. بیودیزل در موتورها به سهولت می سوزد و موقعی که با حداقل مقدار کمتر از۲ درصد با سوخت نفتی دارای سولفور یا سولفور خیلی کم مخلوط می شود نرمی و روانی آن در سطوحی برابر با سوختهای نفتی حاوی مقادیر بسیار زیاد سولفور افزایش می یابد. استفاده از بیودیزل و مخلوطهای آن تغییرات قابل توجهی در بوی ترکیبات خروجی از اگزوز دارد. اگر بیودیزل اکسیژن دهی شود در اینصورت احتراق کاملتری نسبت به پترودیزلها در موتور صورت می پذیرد.

نیاز روز افزون جهان به منابع جدید انرژی به ویژه در بخش حمل و نقل، امروزه یکی از مشکلات اساسی کشورهای توسعه یافته و در حال توسعه است. به عبارتی این مشکل همانند دهه های گذشته، تنها به کشورهای وارد کننده نفت اختصاص ندارد و حتی تولید کنندگان بزرگ نفت از جمله کشور ما با مشکلات متعددی در زمینه تهیه سوخت رو به رو است. کمبود و یا به عبارتی کاهش ظرفیت پالایشی در جهان، یکی از عوامل بروز این مشکلات است، اما موضوع به همین جا ختم نمی شود، زیرا آلودگی ناشی از سوخت های فسیلی و پایان پذیر بودن آنها نیز از دیگر عواملی است که بشر را به تلاش برای دستیابی به سوخت های جانشین برای این منابع واداشته است. "بیودیزل" سوختی جدید و تجدید پذیر است که استفاده از آن در بسیاری از کشورهای دنیا متداول است. برای پرداختن بیشتر به سوخت بیودیزل و زمینه هایی که برای تولید آن در کشور وجود دارد، با دکتر باقر مهاجرانی، رئیس پژوهشگاه شیمی و پتروشیمی صنعت نفت، گفت و گو کرده ایم که در پی می آید.

- بیودیزل چه نوع سوختی است و امروزه چه جایگاهی در جهان دارد؟ بیودیزل سوختی تجدید پذیر و تجزیه پذیر است که از روغن گیاهی و یا چربی حیوانی به دست می آید. این سوخت را می توان به راحتی با گازوییل مخلوط و در خودروهای گازوییل سوز استفاده کرد. ذرات معلق و هیدروکربن های نسوخته که از اگزوز خودروهای دیزلی خارج می شوند، سمی و سرطان زا هستند و تهدیدی برای سلامتی انسان ها به شمار می آیند. این در شرایطی است که نتایج مثبت استفاده از بیودیزل در کاهش سمیت و آلودگی هوا از سوی ارگان ها و سازمان های معتبر جهانی تایید شده است. برای مثال، گیاه سویا Co2 هوا را جذب می کند و پس از استخراج روغن از دانه های سویا، به بیودیزل تبدیل می شود. سوختن این ماده، Co2 تولید می کند و Co2 تولید شده به وسیله گیاهی که سوخت از آن تهیه شده است، باز جذب می شود. این چرخه هیچ دی اکسید کربنی وارد طبیعت نمی کند. - به قابلیت مخلوط کردن این سوخت با گازوییل اشاره کردید. این کار چه خاصیتی دارد؟ نتایج تحقیقات نشان داده است که اگر 20 درصد باک خودرو را با بیودیزل پر کنیم، هیچ نیازی به تغییر سیستم احتراق یا تغییر قطعات خودرو ها نیست و می توان این سوخت را بدون هیچ اشکالی در موتورهای امروزی مصرف کرد. -اضافه کردن این میزان از بیودیزل چه ویژگی هایی را در گازوییل مصرفی ایجاد می کند؟ طبیعی است که پر کردن 20 درصد از باک خودرو با این ماده به همین مقدار از آلاینده هایی مانند دی اکسید کربن، هیدروکربن ها و منواکسیدکربن می کاهد، اما در مورد گوگرد این مقدار حتی قابل توجه تر است؛ چنان که گوگردی که از این سوخت حاصل می شود، 15 درصد و تقریبا غیرقابل اندازه گیری است؛ بنا بر این دست کم برای کاهش گوگرد در سوخت دیزل می توان از مخلوط بیودیزل و گازوییل استفاده کرد. علاوه بر اینها، استفاده از مخلوط بیودیزل و گازوییل سبب حذف دود متراکم و سیاه حاصل از سوخت خودروهای دیزلی خواهد شد. حتی بویی که از سوختن آن ایجاد می شود، شبیه بوی سیب زمینی سرخ کرده و ذرت بو داده است، یعنی به میزان چشمگیری بوی بد گازوییل را کاهش می دهد، اگر چه صد در صد حذف نمی کند. -در سطح جهانی تا چه اندازه روی این سوخت کار شده است؟ بر اساس تحقیقات ما آمریکا، آلمان و مالزی از جمله کشورهایی هستند که روی این سوخت کار کرده اند. این سوخت در آمریکا به عنوان یک سوخت جانشین برای موتورهای دیزلی به شدت مطرح است و سالانه 300 میلیون گالن بیودیزل در این کشور تولید می شود، اما با افزایش درخواست برای این سوخت و ایجاد واحدهای صنعتی تولید کننده، قرار است میزان تولید این سوخت در آمریکا به 600 میلیون گالن در سال برسد. در کشور آلمان نیز این سوخت در بسیاری از اتوبوس ها استفاده می شود. باید توجه داشته باشیم که گازوییلی که در آمریکا استفاده می شود، بسیار مرغوب تراز گازوییلی است که در کشور ما استفاده می شود. مقدار گوگرد در سوخت دیزلی حاصل از نفت خام در این کشور، کمتر از 500 ppm و قرار است تا پایان سال 2006 این مقدار به 15 ppm برسد. -آیا در ایران نیز می توانیم این سوخت را تولید کنیم؟ فناوری تولید این سوخت در کشور قابل دسترس است و تنها به توجه مسئولان و انجام سرمایه گذاری های لازم نیاز دارد. در پژوهشکده صنعت نفت نیز در این زمینه کارهایی انجام شده است. علاوه بر این، تولید این سوخت می تواند بخش کشاروزی را نیز به تحرک وادارد، زیرا این سوخت از روغن های گیاهی به دست می آید، پس با تولید آن نیاز بیشتری به کاشت دانه های گیاهی است که به اشتغالزایی در بخش کشاورزی کمک می کند. نکته مهم دیگر، امکان استفاده مجدد از روغن های گیاهی سوخته برای تولید بیودیزل است. از روغن های سوخته که در بسیاری جاها از جمله اغذیه فروشی ها به مقدار زیاد استفاده و در پایان روز دور ریخته می شوند، می توان در تولید بیودیزل استفاده کرد. یعنی همان کاری که اکنون در مورد روغن های صنعتی انجام می شود. در حال حاضر "واحدهای تصفیه روغن دوم"، روغن های مورد استفاده قرار گرفته در خودروها را پس از خریداری با کمک برخی مواد افزودنی به روغنی قابل استفاده تبدیل می کنند. به این ترتیب نه تنها این روغن ها بازیافت می شوند، بلکه از دور ریخته شدن آنها که آلودگی های زیست محیطی را در پی دارد، جلوگیری می شود. مواد اولیه این سوخت نیز کاملا در دسترس و قابل تهیه است. ضمن این که کشت دانه های روغنی و کارهای جنبی که در کنار آن ایجاد می شود، مانند بسته بندی و عرضه و تبدیل آنها به سوخت اشتغالزایی را نیز به همراه دارد. -آیا امکانات خاصی برای سوخت رسانی بیودیزل در جایگاه ها مورد نیاز است؟ خیر. هیچ گونه امکانات خاصی نیاز نیست. ضمن این که این سوخت، خاصیت تجزیه پذیری دارد و به همین دلیل حمل و نقل آن به آسانی بیشتر و بدون هراس از ایجاد آلودگی صورت گیرد، زیرا بیودیزل تجزیه می شود و به طبیعت برمی گردد. بیودیزل در قیاس با گازوییل حاصل از نفت خام، دوستدار طبیعت است و آلودگی کمتری ایجاد می کند. استفاده از این سوخت را هم می توان در بخش ها و جایگاه های خاصی شروع کرد. برای مثال در اتوبوس های شرکت های واحد یا در یک شهر، سپس آن را به سایر نقاط هم گسترش داد و عمومی تر کرد. -استفاده از بیودیزل چه تاثیری بر قطعات و عمر خودرو می گذارد؟ سوخت بیودیزل خاصیت روان کنندگی زیادی، تقریبا دو برابر سوخت های معمولی، دارد که دلیل آن ویسکوزیته بالای این سوخت است؛ بنا براین می تواند سبب افزایش عمر خودرو شود. صرفه جویی در مصرف سوخت را نیز به همراه دارد. حتی با اضافه کردن حدود2 درصد بیودیزل به نفت سفید می توان خاصیت روان کنندگی آن را افزایش داد. -آیا نکته دیگر در مورد این سوخت هست که بخواهید توضیح دهید؟ در یک جمع بندی می توان گفت که استفاده از بیودیزل سبب وابسته نشدن به سوخت دیزل حاصل از نفت خام می شود. منابع هیدروکربوری، پایان پذیر هستند که تشکیل آنها میلیون ها سال زمان برده است و ما با مصرف آنها در واقع سرمایه هایی را از میان می بریم که تجدیدپذیر نیستند. حتی استفاده از مخلوط این سوخت با گازوییل نیز می تواند به کاهش 20 درصدی مصرف گازوییل منجر شود. استفاده از بیودیزل، کاهش چشمگیر در میزان آلاینده ها را در پی دارد و به دلیل تجزیه پذیر بودن به راحتی در طبیعت جذب می شود و سمیت بسیار پایین این سوخت، کار کردن و حمل و نقل آن را آسان تر می کند. توجه به آنچه صنعت سبز یا شیمی سبز خوانده می شود و به کاهش آلودگی و صدمه به طبیعت کمک می کند، امروزه در بسیاری از کشورهای جهان مورد توجه است و ما نیز نباید در این زمینه عقب باشیم؛ چنان که امروزه با افزایش بهای بنزین و دیگر فرآورده های نفتی، مصرف سوخت هایی که از منابع گیاهی به دست می آید نیز، بسیار مورد توجه است. گمان می کنم همه اینها دلایل خوبی باشند که توجه ما را به استفاده از این سوخت جلب کنند.

سلام
واقعا ممنون