بيوديزل چيه ؟

استفاده روزافزون از سوختهای فسیلی، افزایش قیمت محصولات نفتی و کاهش ذخایر موجود محققان را در جهت یافتن منابع جدید انرژی غیر نفتی ترغیب نموده است. در حال حاضر میزان تقریبی حجم ذخایر نفتی جهان به اندازه ای است که چنانچه روند تکیه بر سوختهای فسیلی ادامه یابد در آینده نزدیک جهان با مشکلات زیادی در موارد زیست محیطی و کمبود مواد اولیه مواجه خواهد شد.
عمده ترین مصرف سوختهای فسیلی در موتورهای احتراق داخلی می باشد. انواع موتورهای اشتعال تراکمی که با سوخت دیزل و موتورهای اشتعال جرقه ای که عمدتا با بنزین کار میکنند از این سوختها مصرف می کنند. این موتورها که از انواع آنها به عنوان منبع نیروی محرکه برای انجام کارهای مختلف استفاده می شود، سهم عمده ای در مصرف سوختهای یاد شده دارند. سوختهای جایگزین موتورهای اشتعال جرقه ای گاز مایع، گاز طبیعی فشرده و انواع الکلها بوده و بکارگیری آنها مزایا و معایب متعددی به همراه دارد. در رابطه با موتورهای دیزل، سوختهای جایگزین بدلیل منشا حیاتی آنها به نامهای بیودیزل یا بیوفیول نامیده می شوند. لذا بیودیزل به طیف وسیعی از سوختها گفته می شود که از انواع روغنهای گیاهی و چربیهای حیوانی تهیه می شوند. امروزه روغنهای گیاهی علاوه بر مصارف غذایی، از دیدگاههای تولید انرژی و تهیه مواد خام صنعتی از اهمیت بالایی برخوردار می باشند. فرآیند شیمیایی تهیه این سوختها شامل واکنش روغن و الکل در حضور یک کاتالیزور است که منتهی به تولید استر اسیدهای چرب موجود در روغن اولیه می شود. این امر باعث بهبود خواص فیزیکی و شیمیایی این مواد می گردد. بنابراین بیودیزلها عبارت از استرهای منوالکیل اسیدهای با زنجیره بلند می باشد.
این نوع سوختها از جنبه های تجزیه پذیری ،جایگزینی سریع مواد اولیه و سازگاری های زیست محیطی از اهمیت بسزایی برخوردار می باشد. عمده ترین مزیت این سوختها در مقایسه با سوختهای مرسوم بالا بودن عدد ستان ، قابلیت آنها در کاهش آلودگی ها بواسطه عدم وجود سولفور و مقدار کمتر هیدروکربن های نسوخته می باشد.
وجود منابع متعدد در جهت تولید و عدم نیاز به تغییر زیاد در ساختار موتورهایی که از این سوختها استفاده می کنند از مزایای دیگر این سوختها به شمار می رود.عمده ترین مشکلات در راه تهیه این سوختها مسائل اقتصادی و کسب مقبولیت بیشتر در بازار مصرف می باشد که با اعمال روشهای نوین تولید برطرف خواهد گردید.

وضعیت موجود تولید سوخت بیودیزل
نام بيوديزل اولين بار در آمريکا در سال 1992 به وسيله National SoyDiesel Development Board که هم اکنون به نام National Biodiesel Board ناميده مي شود تعيين شد. اين موسسه پيشقدم در تجاري کردن بيوديزل در آمريکا مي باشد. از نظر شيميايي، بيوديزل منو الکيل استر با زنجيره اسيد چرب دراز است که از منابع تجديدپذير ليپيد به وجود مي آيد. اين سوخت مي تواند در موتورهاي ديزل(اشتعال تراکمي) با اندکي تغيير و يا بدون تغيير و اصلاح در آن مورد استفاده قرار گيرد. بيوديزل تجديدپذير، غير سمي و بدون گوگرد و ترکيبات آروماتيک است.
بيوديزل متيل يا اتيل استر روغنهاي گياهي و حيواني است. از زماني که روغن سويا سهم عمده اي از روغن توليدي در آمريکا را تشکيل داد توجه به اين روغن به عنوان ماده اوليه براي توليد بيوديزل گسترش پيدا کرد. بيوديزل هم اکنون با درصد هاي مختلفي با سوختهاي ديزل ترکيب مي گردد. ميزان ترکيب تابعي از شرايط اقتصادي، قوانين زيست محيطي پذيرفته شده، توانايي و قابليت مواد به کار برده شده و خصوصيات احتراق است. بيشترين توجه به ترکيب 20 درصد بيوديزل با سوخت ديزل مي باشد و اين نسبت داراي مزاياي بيشتري است. استراليا و آلمان تنها کشورهايي هستند که بيوديزل را به صورت خالص مورد استفاده قرار مي دهند. بيوديزل را همچنين مي توان به عنوان يک سوخت گرمايي موثر استفاده نمود. 90 درصد توليد بيوديزل در ايتاليا بدين منظور اختصاص يافته است.
در حال حاضر در آلمان حدود 9/1 میلیون هکتار انواع دانه های روغنی کشت می شود وتقریبا"2/8 درصد سوختهای موتورهای دیزل از این راه فراهم می گردد. در کل اروپا با اتخاذ سایت های منطقه ای و استفاده از انواع دانه های روغنی این میزان تا سال 2005 به 17-15 درصد کل سوخت مصرفی موتورهای دیزل را شامل خواهد شد. در طی 15 سال گذشته روند حاکم بر مصرف انرژی جهانی بر مبنای استفاده از سوختهای جایگزین بوده و در سال 1992 مصوبه سیاست انرژی جهانی دولتها را موظف کرده تا سال 2005 میزان 5/7 درصد از سوختهای موتورهای فعلی را با سوختهای غیر نفتی جایگزین نموده و این رقم تا سال 2010 بایستی به 25 درصد افزایش یابد.هزینه تولید این نوع سوختها در اروپا بطور متوسط 85/0 الی 1 دلار برای هر لیتر می باشد که از این میان تنها 5 الی 25/6 سنت برای هر لیتر هزینه تبدیل روغن به بیودیزل بوده و مابقی هزینه تولید روغن خام می باشد.
متيل يا اتيل استرها مي توانند از روغنهاي گياهان و درختان، چربي حيوانات و يا از روغنها و چربي هاي پسماند توليد گردند. اين روغنها با يک الکل(معمولاً متانول يا اتانول) مخلوط مي گردند و يک کاتاليزور مانند هيدروکسيد سديم همراه با آن مورد استفاده قرار مي گيرد. نتيجه چنين واکنشي (در دما و فشار تعيين شده) توليد استر و گليسرين است. گليسرين محصول جانبي باارزشي است و در صنايع صابون سازي، توليد مواد غذايي و آرايشي استفاده مي گردد (مثلاً در خميردندان گليسرين به عنوان ماده ضديخ زدن آن استفاده مي شود).
راندمان کار بيوديزل شبيه به سوخت ديزل است. البته بيوديزل داراي اندکي کمتر انرژي در هر گالن نسبت به ديزل شماره 2 و انرژي بيشتر، از ديزل شماره 1 است. آزمايشها نشان داده اند که راندمان در هنگام استفاده از بيوديزل در خودروها بسيار شبيه به سوخت ديزل است.
در اروپا بيوديزل از روغنهاي محصولات کشاورزي توليد و به صورت گسترده اي در انواع خودروهاي ديزل استفاده مي گردد ولي در آمريکا پيدا کردن بيوديزل آسان نيست. بيوديزل در هاوايي درموسسه Pacific Biodiesel, Ins از بازيافت روغنهاي خوراکي مصرف شده، توليد و در ادوات ديزل، خودروها و کشتيها استفاده مي گردد. با جمع آوري روغنهاي پسماند از رستورانها براي اين مرکز، بيش از 40 تن روغن پسماند در ماه ذخيره مي گردد.
در ايران نيز توليد سوختهاي گياهي از فاضلاب و زباله‌هايي که منبع آلي دارند، در سطح آزمايشي انجام شده است. دستگاههاي توليد سوختهاي گياهي در مواردي طراحي و ساخته شده‌اند. به علت واردات بنزين ( در سال 1383 بالغ بر 3 ميليارد دلار واردات بنزين بوده است) و کاهش منابع نفتي در کشور ما نيز به صورت کلان به اين سوختها توجه شده به طوري که در برنامه چهارم توسعه کشور نيز تمهيداتي براي توجه به تحقيق در مورد اين سوختها انديشيده شده است.
کميسيون کتاب سفيد اروپا در نوامبر 1997 به منظور مسائل جهاني، اختصاص 12 درصد از کل انرژي مصرفي را تا سال 2010 به انرژي هاي تجديدپذير پيشنهاد داد. اولين فاکتوري که براي اين منظور لازم است، پخش بيوفيول به بيش از 18 ميليون تا سال 2010 مي باشد. بدين منظور هيات کميته اتحاديه اروپا براي اولين مرحله فروش 2 درصد بيوفيول مايع را مناسب دانست.
اخيراً، کمسيون اروپا(EU) پيشنهاد ايجاد قانون جديدي براي استفاده از سوختهاي تجديدپذير براي حمل و نقل نموده و اين کار با تنظيم و افزايش بودجه بيوفيولها مانند بيوديزل و بيواتانول صورت گرفت. قانون تنظيمي در نوامبر 2001 شامل يک طرح و دو پيشنهاد جهت رسيدن به ميزان حداقل استفاده از بيوفيول در سوختهاي مربوط به حمل و نقل و اجازه براي کاهش ميزان ماليات از بيوفيول ايجاد گرديد. در اين قانون حداقل درصد بيوفيول از سال 2005 تعيين شده است

با توجه به گرایش به سوختهای تجدید پذیر بسیاری از کارخانجات تولید خودرو نیز سعی کرده اند تا در تولیدات جدید خود قابلیت استفاده از این این نوع سوختها را قرار دهند. به عنوان مثال در جدول(3) فهرست سازندگان خودرویی که در تولیداتشان امکان استفاده از بیودیزل را فراهم آورده اند آورده شده است.
جدول3 : نام کارخانجات تولید خودرو و نوع خودرو که قابلیت استفاده از بیودیزل را دارا می باشند.
نام سازنده نوع خودرو اطلاعات تکمیلی
Audi personal cars all TDI-models since 1996
Case - IH tractors all models since 1971
BMW personal car model 525 tds since 1997
Claas combines, tractors warranties exist
Faryman Diesel engines warranties exist
Fiatagri tractors for new models
Ford AG tractors for new models
Holder tractors warranties exist
Iseki tractors series 3000 and 5000
John Deere tractors warranties since 1987
combines warranties since 1987
KHD tractors warranties exist
Kubota tractors series OC, Super Mini, O5, O3,
Lamborghini tractors serie 1000
Mercedes-Benz personal cars series C and E 220, C 200 and 220 CDI, a.o.
lorry, bus series BR 300, 400, Unimog since 1988, a.o.
Same tractors since 1990
Seat personal cars all TDI-series since 1996
Skoda personal cars all TDI-series since 1996
Steyr tractors since 1988
boat series M 16 TCAM and M 14 TCAM
Valmet tractors since 1991
Volkswagen personal cars all TDI- series since 1996
personal cars all new SDI-series (EURO-3)
Volvo personal cars series S80-D, S70-TDI and V70-TDI

تحقيقات نشان مي‌دهند که از روغنها مي‌توان به عنوان سوخت جايگزين در موتورهاي ديزل استفاده نمود هر چند استفاده مستقيم از روغنهاي گياهي(يا به صورت مخلوط با سوخت ديزل) در موتورهاي با پاشش مستقيم و غير مستقيم با مشکل همراه است. تحقيقات زيادي در استفاده مستقيم از روغنها به عنوان سوخت ديزل صورت گرفته است.