Tehnologii de Obtinere A Biodieselului
of 26
/26
-
Upload
lung-ramona -
Category
Documents
-
view
296 -
download
3
Embed Size (px)
description
Sunt enumerate principalele tehnologii de obtinere a biodieselui.
Transcript of Tehnologii de Obtinere A Biodieselului
Universitatea Tehnică din Cluj-Napoca
Facultatea de Mecanică
Masterat icircn ldquoIBMAIArdquo
TESTAREA ŞI UTILIZAREA BIOCOMBUSTIBILILOR
TEHNOLOGII DE OBŢINERE A BIODIESELULUI
Coordonator
Prof Dr Ing Nicolae BURNETE
Student
Lung Eugen-Alexandru
2013
CUPRINS
I INTRODUCERE
11 Definitie3
12 Scurt istoric4
13 Proprietati4
14 Materii prime6
II TEHNOLOGII DE OBTINERE A BIODIESELUI
21 Transesterificarea in cataliza omogena alcalina a uleiurilor rafinate7
22 Transesterificarea catalizata bazic a grasimilor vegetale cu un continut scazut
de acizi grasi liberi si a grasimilor animale9
23 Transesterificarea in cataliza acida cu utilizarea clorurii de colina xZn Cl2
pentru obtinerea biodieselului9
24 Transesterificarea in cataliza eterogena bazica si acida10
25 Transesterificarea enzimatica10
26 Transesterificarea asistata de microunde11
27 Transesterificarea asistata de ultrasunete12
III DOMENII DE UTILIZARE
31 Avantaje13
32 Dezavantaje14
IV CONCLUZIIhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
2
Bioetanol
Extractie
Plante oleaginoaseSofranel
Rapita Soia Floarea-soarelui
AlgeDiatomee
Plante zaharoaseSorg zaharat
Sfecla-de-zaharTrestie-de-zahar
Plante amidonoasePorumb Grau
Material lignocelulozicLemn frunze tulpini
Transesterificare
DistilareDehidratare Sinteza catalitica
Purificare
Gazeificare
Fermentatie
Hidrolizaenzimatica
Pre-tratament
BiometanolUlei crud Biodiesel
Purificare
Extractie
I INTRODUCERE
11 Definitie
Comunitatea stiintifica internationala a fost pusa pe jar de catre criza mondiala de
energie De aceea trebuiau cautate noi metode de a obtine combustibili ldquope cale naturalardquo Se
pare ca solutia cea mai buna o reprezinta inlocuirea combustibililor conventionali fosili cu
combustibili obtinuti din surse regenerabile Acestia se numesc biocombustibili si deja s-a
inceput procesul de substituire treptata a combustibililor conventionali cu acest nou tip de
carburant
Biodieselul reprezinta un carburant alternativ pentru motoarele de tip diesel al carui
principal avantaj icircl reprezinta faptul ca este un carburant regenerabil non-toxic si biodegradabil
Deasemenea poate fi utilizat in majoritatea motoarelor de tip diesel fara a fi necesare modificari
ample ale acestora
Biodieselul este un biocombustibil sintetic lichid care se obtine din lipide naturale ca
uleiuri vegetale sau grasimi animale noi sau folosite prin procese industriale de esterificare si
trans-esterificare Se poate folosi in substituirea totala sau partiala a petro-dieselului
Biodieselul poate sa se amestece cu motorina care provine din rafinarea petrolului in
diferite cantităţi Se folosesc abrevieri potrivit procentajului de biodiesel din amestec B100 in
cazul folosirii de 100 biodiesel sau notatii ca B5 B15 sau B30 unde numarul indica
procentajul de volum biodiesel din amestec Biodieselul descompune cauciucul natural de aceea
3
este necesar substituirea prin elastomeri sintetici in cazul folosirii de amestecuri cu un inalt
continut de biodiesel
Este obtinut in urma unor reactii chimice dintre lipide (de origine vegatala sau animala)
cu un alcool in urma carora se obtin esteri ai acizilor grasi
12 Scurt istoric
Procedeul de transesterificare al uleiurilor vegetale este cunoscut inca din anul 1853 un
astfel de experiment fiind condus de catre cercetatorii E Duffy si J Patrick cu multi ani inaintea
aparitiei primului motor diesel Posibilitatea folosirii uleiurilor vegetale pe post de combustibil
pentru motorul cu combustie interna a fost studiata in mai multe tari in perioada 1920 ndash 1930 si
mai tarziu in timpul celui de-al Doilea Razboi Mondial
Din cauza unor dificultati tehnice cum ar fi viscozitatea ridicata incercarile de a inlocui
motorina cu uleiul vegetal au fost in mare masura abandonate
Pe data de 31 august 1937 G Chavanne in cadrul Universitatii din Bruxelles obtine
patentul pentru ldquoProcedura de transformare a uleiurilor vegetale pentru folosirea lor drept
combustibilirdquo acesta descriind metoda de transesterificare a uleiurilor vegetale folosind etanol in
scopul separarii acizilor grasi de glicerol inlocuind glicerolul cu alcooli liniari de catena scurta
Este prima mentionare a obtinerii a ceea ce definim in ziua de azi ca biodiesel
Mult mai recent in 1977 cercetatorul Expedito Parente inventeaza si prezinta patentul
pentru primul proces de obtinere la scara industriala a biodieselului
Pe parcursul anilor 90 uzine de obtinere a biodieselului au fost deschise in multe tari din
Uniunea Europeana incluzand Cehia Germania si Suedia Franta lanseaza productia locala de
biodiesel din uleiul de rapita ce intra intr-un amestec de 5 cu motorina in combustibilul pentru
masini si intr-un procent mai mare in combustibilul destinat transportului public
Renault Peugeot si alti producatori de masini au certificat moatoare de camioane ce pot
folosi amestecuri de pana la 50 In 1990 Institutul pentru Biocombustibili din Austria identifica
21 de tari cu proiecte de obtinere a biodieselului in vederea comercializarii acestuia
In prezent biodieselul pur (100) este distribuit in multe benzinarii din Europa
13 Proprietati
Se analizeaza experimental proprietatile fizico-chimice a diferitelor amestecuri de
biodiesel si motorina (densitate vascozitate punct de inflamabilitate punct de tulburare punct
4
de congelare compozitie elementara analiza termica) facandu-se apoi o analiză comparativă cu
diferite standarde pentru biodiesel
Biodieselul are proprietati de lubrificare superioare motorinei si o cifra cetanica mai
mare Aditia biodieselului reduce uzura sistemului de combustie si mareste perioada de
functionare a echipamentului de injectie ce se bazeaza pe combustibil pentru lubrificare
Puterea calorica atinge o valoare de 3727 Mjkg Are un punct de fierbere ridicat si o
presiune de vaporizare scazuta Temperatura de aprindere este mai ridicata decat cea a motorinei
de asemenea are o densitate mai mare
Biodieselul nu contine sulf si este folosit drept aditiv pentru lubrificare in motorina
Caracteristici UnitateValori minime
Valori maxime
Metoda de testare
Continut de esteri (mm) 965 - EN 14103
Densitate la 15degC kgmsup3 860 900EN ISO 3675 EN ISO 12185
Vascozitate la 40degC mmsup2s 35 50 EN ISO 3104
Punct de inflamabilitate degC gt 101 -EN ISO 2719 EN ISO 3679
Continut de sulf mgkg - 10EN ISO 20846 EN ISO 20884
Reziduu carbon (pe 10 reziduu de distilare)
(mm) - 03 EN ISO 10370
Cifra cetanica - 510 - EN ISO 5165
Cenusa sulfatata (mm) - 002 ISO 3987
Continut de apa mgkg - 500 EN ISO 12937
Contaminare totala mgkg - 24 EN 12662
Coroziune pe lama de cupru (3 h la 50 degC
notare Clasa 1 Clasa 1 EN ISO 2160
Stabilitate la oxidare 110degC ore 6 - prEN 15751 EN 14112
Indice de aciditatemg KOHg
- 05 EN 14104
Indice de iod - - 120 EN 14111
Conţinut de ester metilic al acidului linoleni
(mm) - 12 EN 14103
Esteri metilici polinesaturaţi (sup3 4 duble legături)
(mm) - 1 EN 14103
Continut de metanol (mm) - 02 EN 14110l
Continut de monogliceride (mm) - 08 EN 14105
Continut de digliceride (mm) - 02 EN 14105
5
Continut de triglliceride (mm) - 02 EN 14105
Glicerina libera (mm) - 002 EN 14105 EN 14106
Glicerina totala (mm) - 025 EN 14105
Metale Grupa I (Na + K) mgkg - 5EN 14108 EN 14109 EN 14538
Metale Grupa II (Ca+Mg) mgkg - 5 EN 14538
Continut de fosfor mgkg - 4 EN14107
14 Materii prime
Sursa de ulei vegetal icircn mod normal este uleiul de rapita este o specie cu un inalt
continut de ulei si se adapteaza bine la climele reci Totusi exista si alte varietati cu randament
mai mare la ha cum ar fi palmierul de ulei jatropha curcas etc Deasemenea se pot folosi si
uleiuri folosite (ex uleiul uzat la bucatarie) in cazul lui materia este ieftina in plus in acest mod
se recicleaza cea ce altfel ar fi fost reziduu
In plus exista si alte materii prime din care se pot extrage ulei In selva amazoniana sunt
folosite ca materie prima pintildeoacuten sacha inchi mamona si palmierul de ulei
Principalele etape in producerea biodieselului sunt obtinerea materiilor prime
procesarea acestora si distributia biodieselului obtinut astfel catre consumatori Prima etapa este
si cea mai importanta icircntrucat ea determina caracterisiticile biodieselului ce va fi obţinut tipul
de proces folosit si costul final al biodieselului
Grasimile reprezinta principala materie prima industriala pentru obtinerea acizilor grasi
corespunzatori si glicerina care la randul lor se valorifica prin chimizare in numeroase produse
comericiale sapunuri detergenti inhibitori de coroziune trinitrat de glicerina trioleina
tripalmitina tristearina gliptali etc bazate pe utilizarea a numeroase clase de substante
chimice Toate trigliceridele prin tranesterificare cu un alcool pot conduce la biodiesel In
literatura de specialitate sunt descrise transesterificari cu uleiuri de rapita de floarea soarelui de
soia de palmier de cocos de masline etc De asemenea noi resurse potentiale de materii prime
pentru biodiesel mai pot fi uleiurile de proumb de sofran de peste de balena de tung (uleiul de
lemn) de tarate de orez de in de mustar de ricin de alge
II TEHNOLOGII DE OBTINERE A BIODIESELUI
6
Grasimile si uleiurile sunt formate din trigliceride Fiecare triglicerida este compusa din
trei acizi grasi de catena lunga cu un numar de atomi de carbon cuprins intre 8 si 22 care sunt
legati de o molecula de glicerol Biodieselul este format din acizi grasi care sunt legati chimic de
o molecula de metanol In urma procesului de transesterificare molecula de glicerol este
indepartata aproape complet din compozitia biodieselului finit
Tehnologiile de obtinere a biodieselului comercial pot fi clasificate astfel
21 Transesterificarea in cataliza omogena alcalina a uleiurilor rafinate
22 Transesterificarea catalizata bazic a grasimilor vegetale cu un continut scazut de acizi
grasi liberi si a grasimilor animale
23 Transesterificarea in cataliza acida
24 Transesterificarea in cataliza eterogena bazica si acida
25 Transesterificarea enzimatica
26 Transesterificarea folosind microunde
27 Transesterificarea folosind ultrasunete
Tehnologiile se pot realiza in sistem batch in cazul obtinerii biodieselului la nivel
domestic sau continuu in cazul obtinerii acestuia la nivel industrial Tehnologia de obtinere in
sistem batch permite controlul calitativ al produsului de reactie in cazul utilizarii materiilor
prime de o calitate medie precum ulei prajit reciclat sau grasimile animale
Pentru ca biodieselul sa corespunda in punct de vedere calitativ trebuie sa ii lipseasca din
compozitie alcoolii catalizatorul sapunurile glicerina trigliceridele care nu au reactionat sau au
reactionat partial si acizii grasi liberi
In prezent exista numeroase produse pe baza de metil esteri utilizate in procesele chimice
la nivel industrial sau pentru fabricarea lubrifianti industriali Insa cerintele de procesare a
acestor produse nu sunt suficiente pentru obtinerea unui biodiesel corespunzator din punct de
vedere calitativ Cea mai comuna problema o reprezinta prezenta trigliceridelor care nu au
reactionat sau au facut-o partial si a glicerinei care cresc nivelul de vascozitate temperatura
punctului de tulburare si cea a punctului de curgere acesti factori ducand la posibile avarii ale
motorului
21 Transesterificarea in cataliza omogena alcalina a uleiurilor rafinate
Transesterificarea catalizata bazic a uleiurilor vegetale rafinate prezinta o eficienta
ridicata de pana la 999 si produce biodiesel de buna calitate dupa indepartarea excesului de
metanol catalizator bazic si glicerina
7
Ulei vegetal din sofranel
Transesterificare Separare
MetanolEvaporare
metanol
Faza superioara
Fazainferioara
Apareziduala
Spalare
BIODIESEL
Purificare
Glicerol
Produsesaponificare
Evaporare metanol
Obtinerea de biodiesel utilizand cataliza alcalina
Reactia chimica necesita trei molecule de metanol (sau alt alcool) pentru fiecare molecula
de triglicerida care corespunde cu aproximativ 10 greutatea de metanol per masa de ulei
procesat Principalul produs secundar de reactie este glicerina
Mici cantitati de acizi grasi liberi (15) sunt convertite in sapunuri Aceste sapunuri sunt
in mod normal indepartate odata cu glicerina sau odata cu procesul de rafinare al uleiului crud
Drept catalizatori bazici mai pot fi utilizati hidroxidul de sodiu sau metoxidul de sodiu
Catalizatorii pe baza de sodiu nu formeaza fertilizatorca produs de reactie Acizii sunt utilizati
atat pentru a stopa emulsifierea glicerinei in vederea unei procesari partiale ulterioare cat si
pentru a neutraliza catalizatorul bazic
Exista numeroase variatii ale tehnologiei alcaline de obtinere a bioidieselului Diferiti
catalizatori inclusiv cei nonbazici pot fi utilizati
Etanolul anhidric alcooli izopropilici sau butidici pot substitui metanolul insa timpul
8
O O || || CH2 - O - C - R1 CH3 - O - C - R1
| | O O CH2 - OH | || || | CH - O - C - R2 + 3 CH3OH =gt CH3 - O - C - R2 + CH - OH | (KOH) | | O O CH2 - OH | || || CH2 - O - C - R3 CH3 - O - C - R3
triglicerida metanol amestec de esteri ai glicerina acizilor grasi
de reactie este prelungit iar randamentul de obtinere a biodieselului poate scadea fiind necesare
masuri mai riguroase de control al calitatii precum si procese aditionale
Procesul de transesterificare bazica este realizat la atmosfera standard si la o
temperatura de 60oC Deasemenea exista variatii ale acestei tehnologii in care sunt utilizate
temperaturi si presiuni mai inalte Uneori distilarea este utilizata pentru controlul calitatii
22 Transesterificarea catalizata bazic a grasimilor vegetale cu un continut scazut de acizi
grasi liberi si a grasimilor animale
Transesterificarea catalizata bazic ce utilizeaza ca materie prima acizi grasi liberi
reprezinta o variatie a transesterificarii catalizate omogene alcaline Astfel o mica cantitate de
catalizator este adaugata la materia prima pentru a reactiona cu acizi grasi liberi si forma
sapunuri Apoi sapunurile sunt indepartate iar procesul de transesterificare incepe In cazul
producatorilor locali utilizarea acestei tehnologii prezinta dezavantajul pierderii unei cantitati de
ulei pur egal cu cea de sapun fara posibilitatea valorificarii lui Insa la nivel industrial
sapunurile pot fi reintroduse in reactie pentru obtinerea de produse utilizabile in agricultura
Aceasta variatie a procesului de transesterificare poate fi utilizata in functie de
disponibilitatea pe piata locala agricola a acizilor grasi si a valorii acestor produse (care ar trebui
sa fie mai mare decat a biodieselului)
23 Transesterificarea in cataliza acida cu utilizarea clorurii de colina xZn Cl2 pentru
obtinerea biodieselului
Clorura de colina xZnCl2 este utilizata drept catalizator acid de tip Lewis pentru
transesterificarea uleiului Obtinerea biodieselului folosind clorura de colina xZnCl2 este
eficienta prezentand numeroase avantaje precum modalitatea de preparare usoara prestul scazut
sau randamentul de obtinere al biodieselului similar cu cel obtinut in urma utilizarii altui tip de
catalizator Taria acida Lewis a lichidului ionic creste odata cu augmentarea cantitatii de ZnCl2
Datorită aciditatii scazute a catalizatorului randamentul de obtinere este mai mare decat
al altor lichide ionice Reactia are loc la un raport molar metanol-ulei vegetal 161 la o
temperatura de 70oC transesterificare fiind promovata de speciile acide Lewis Zn3Cl7- Zn2Cl5
-
si ZnCl3- din catalizatori Randamentul de obtinere al biodieselului este usor crescut cu cresterea
lui x de la 1 la 3
Timpul optim de reactie este de 72 de ore iar clorura de colină 2ZnCl2 este un catalizator
tipic pentru acesta abordare a reactiei de transesterificare conversia maxima de 5452 fiind
9
atinsa la 10 clorura de colina 2ZnCl2 Datorita reversibilitatii reactiei de transesterificare
folosita la obtinerea biodieselului producerea unui bun randament poate fi grabita prin
introducerea unui exces de metanol pentru a schimba echilibrul La un raport mai mic de 16
raportul de metanol ulei are un efect semnificativ asupra activitatii catalitice La adaugarea unei
cantităti mari de metanol concentratia catalizatorului este diluata la o cantitate fixa de clorură de
colina 2ZnCl2 si ulei vegetal iar depasirea raportului 16 de metanol nu are niciun efect asupra
performantei catalizatorului
Mai mult un raport molar mai mare de metanol ulei duce la o problema de separare in
timpul reciclarii Astfel raportul molat optim de metanol ulei vegetal este de 161 Influenţa
temperaturii asupra reactiei de esterificare devine mai mica odata cu cresterea acesteia Totusi
daca temperatura de reactie ajunge la punctul de fierbere a metanolului de 80 si 90oC metanolul
se va vaporiza rapid şi va forma un numar mare de bule care inhiba reactia la interfata dintre cele
doua faze In plus pentru conservarea energiei este necesara alegerea unei temperaturi relativ
scazute Astfel temperatura optima de reactie pentru transesterificarea uleiului la biodiesel este
in jurul valorii de 70oC
24 Transesterificarea in cataliza eterogena bazica si acida
Acizii grasi liberi reactioneaza cu metanolul (11) si cu catalizatorul acid precum acidul
sulfuric pentru a forma metilesteri Randamentul acestei reactii este in general de 96 ceea ce
inseamna ca un procent de aproximativ 4 de acizi grasi liberi nu reactioneaza urmand ca
acestia sa reactioneze cu catalizatorul bazic in urmatorul pas si formeaza sapunuri
In cazul in care sapunurile nu sunt indepartate inainte de transesterificare sunt necesare
teste de control al calitatii in vederea evidentierii prezentei sapunurilor Restul procesului este
similar cu cel descris mai devreme Insa acest proces are un randament ce poate depasi valoarea
de 99 depinzand de cantitatea de acizi grasi din materia prima originala si de varietatea de
produse secundare rezultate
25 Transesterificarea enzimatica
Poate avea loc icircn două sisteme de reacţie pentru obţinerea de biodiesel pe cale enzimatică
şi anume metanoliză icircn sistem cu agitare continuă respectiv metanoliză icircn sistem cu deplasare si
recirculare
Icircn primul caz reacţia are loc folosind un reactor de tip batch icircn care enzima este supusă
agitării icircmpreună cu amestecul de reacţie de la icircnceputul reacţiei pacircnă la finalizarea acesteia icircn
10
Lipaza
MetanolUlei vegetal din sofranel
Transesterificare
Separare
Faza inferioaraFaza superioara
GlicerolBIODIESEL
Obtinerea de biodiesel folosind cataliza enzimatica
timp ce icircn al doilea caz reacţia are loc prin recircularea amestecului de reacţie peste stratul fix
de enzimă ndash reactor tip coloană cu umplutură
Condiţiile de reacţie folosite icircn ambele cazuri sunt cele care s-au dovedit a fi optime
pentru metanoliza enzimatică a uleiului de floarea soarelui catalizată de Novozym 435 Reacţiile
au fost monitorizate timp de 24 h iar pentru aceasta s-au prelevat probe din amestecul de reacţie
la intervale regulate de timp şi s-au analizat Analizele efectuate au urmărit determinarea
randamentului icircn esteri metilici şi au fost realizate cu ajutorul cromatografiei icircn fază gazoasă
Randamentele sunt net superioare icircn sistemul cu agitare cacircnd icircncă de la icircnceputul reacţiei
enzima se află icircn contact cu toată cantitatea de ulei ceea ce duce la o viteză mai mare de reacţie
Astfel după primele 15 min randamentul global pentru reacţia cu agitare este deja de 236
(mm)
26 Transesterificarea asistata de microunde
Transesterificarea poate fi efectuata prin reactia catalitica sau necatalitica folosind
diferite sisteme de incalzire
Un sistem de incalzire alternativa - de incalzire cu microunde a fost folosit icircn ultimii
ani mai ales in testarile de laborator si la nivel de pilot In acest caz reactia de transesterificare
este accelerata intr-un timp de reactie scurt Ca urmare are loc o reducere importanta a cantitatii
de produse secundare si un timp scurt de reactie
11
Se utilizeaza un sistem de incalzire tip cuptor cu microunde Intreg sistemul a fost
echipatcuun condensator cu reflux un agitator magnetic si un detector detemperatura tip non-
contact in infrarosu care permitecontrolul continuu si constant altemperaturiide lucru
Compozitia de acizi grasi a uleiului şianalizaprobelorde biomotorina se efectueaza pe
cromatograf de gaz 6890N echipat cu detector de ionizare cu flacara
27 Transesterificarea asistata de ultrasunete
In prezent biodieselul este in principal produs in reactoare lot Folosirea ultrasunetelor
in transesterificarea uleiurilor la biodiesel permite prelucrarea in linie continua la orice scara
Ultrasonicarea duce la o crestere arandamentului de biodiesel pana la 99 Reactoarele cu
ultrasunete reduc timpul de prelucrare la mai putin de 30 de secunde (prelucrarea conventionale
1 - 4 orasarja) Mai important ultrasonicarea reduce timpul de separare de la 5 - 10 ore (folosind
agitatie conventionale) la mai putin de 60 de minute
Transesterificarea cu ultrasunete implica urmatorii pasi
1 uleiul vegetal este amestecat cu metanol (care produc esterii de metil) sau etanol (pentru etil
esteri) precum si cu catalizatorii
2 amestecul este icircncălzit la temperaturi icircntre 45 şi 65 0C
3 apoi este trecut prin sonicator timp de 5 la 15 secunde Sonicarea se efectueaza la o presiune
ridicate(De la 1 la 3bar manometru)
4 glicerina care se obtine ca produs secundar este separata folosind centrifuge
5 biodiesel convertit este spalat cu apa
12
III DOMENII DE UTILIZARE
Biodieselul pur denumit B100 este de fapt un monoalchilester al acizilor graşi derivaţi
din uleiurile vegetale sau animale
Biodieselul este un combustibil alternativ care poate fi utilizat icircn formă pură sau icircn
amestec cu motorină atunci cacircnd este ars icircn motoarele cu ardere internă sau cu combustibilii
pentru cazane atunci cacircnd este utilizat icircn scopuri casnice
Strategiile de dezvoltare se direcţionează pe utilizarea biodieselului spre zonele sensibile
din punct de vedere ambiental ca de exemplu
1048715 transportul transportul public local taxi autobuze servicii
1048715vehicule publice salubrizare străzi colectare gunoi menajer icircntreţinere spaţii verzi
1048715vehicule agricole şi de transport icircn zonele agricole
1048715vehicule ale armatei şi căile ferate
31 Avantaje
prin arderea lui se eliberează dioxidul de carbon absorbit de plante care işi reia astfel circuitul
icircn natură şi nu se creşte astfel concentraţia dioxidului de carbon din atmosferă De asemenea
prin ardere nu eliberează dioxid de sulf care duce la formarea ldquoploilor aciderdquo
este complet biodegradabil
motoarele diesel consacrate nu trebuie modificate atunci cacircnd se utilizează biodieselul
poate fi utilizat ca atare sau icircn amestec cu motorina
are cifra cetanica mai mare decacirct motorina astfel are eficienţă mai mare
poate fi utilizat stocat şi manipulat mai icircn siguranţă punctul de inflamabilitate fiind mai
ridicat
utilizarea biodieselului contribuie la valorificarea unor resurse agricole locale scăzacircnd
dependenţa de producătorii de petrol mondial
biodieselul este un combustibil curat La utilizarea accestuia se reduc semnificativ emisiile de
noxe comparativ cu motorina
biodieselul inlocuieste cu succes motorina petrolul sau poate fi amestecat cu acestea in orice
proportie
utilizarea biodiesel-ului - obtinut prin transesterificarea uleiului de sofranel cu alcooli inferiori
(metanol etanol etc) - drept combustibil pentru motoarele diesel moderne nu presupune
modificari constructive esentiale ale acestuia
biodieselul are toxicitate mai mica comparativ cu motorina si se reduc emisiile de
13
- dioxidul de sulf cu 100
- dioxidul de carbon 10-50
- dioxidul de azot 5-10
Biodieselul este mai sigur de manipulat decat motorina
Biodieselul este biodegradabil deoarece se obtine din resurse regenerabile
Calitatea biodieselul este reglementata de ASTM D 6751
32 Dezavantaje
are conţinut mare de apa dacă nu este obţinut prin tehnologii adecvate
datorită vacircscozităţii mai ridicate prezintă dificultaţi la pornire icircn condiţii de temperaturi
scăuzute
atacă garniturile şi conductele de cauciuc crud astfel că acestea trebuie icircnlocuite cu unele mai
rezistente Autovehiculele moderne sunt prevăzute cu garnituri rezistente
la o stocare mai icircndelungată (cacircteva luni) apar probleme de icircngroşare datorită oxidării
vascozitatea mai mare face ca pomparea sa fie mai dificila
valorile mai ridicate ale temperaturii de tulburare si a punctului de lichefiere pot pune
probleme la pornirea motorului la temperaturi mai scazute iar consumul de combustibil este mai
ridicat
procentul emisiilor de oxizi de azot (NOx) este mai ridicat
puterea dezvoltata de motorul este cu 5 mai mica comparativ cu puterea dezvoltata la
utilizarea diesel-ului clasic
exista pericolul depunerilor la nivelul injectorului iar gradul de uzura al motorului s-a dovedit
a fi mai ridicat
Uleiurile obţinute din plantele amintite - rapiţă şi floarea soarelui ndash reprezintă de fapt
depozite biochimice concentrate ale energiei solare Energia specifică a biodieselului obţinut din
aceste uleiuri 92 kW l se situează icircntre energia specifică a benzinei care este 86 kWl şi a
motorinei 98 kWl
Icircn schimb faţă de benzină şi motorină ldquobiodieselulrdquo icircn speţă uleiurile vegetale din care
se obţine acesta pot fi reproduse an de an practic reprezentacircnd o sursă inepuizabilă de
combustibil faţă de ţiţeiul care s-a format icircn lungul a mii de ani
Icircn Europa de Vest biodieselul se produce pe scară largă Icircn Romacircnia producerea
biodieselului se face pe scară redusă Manevre birocratice şi condiţii aberante ce se cer pentru
obţinerea avizelor de mediu icircntacircrzie foarte mult dezvoltarea acestui domeniu De exemplu icircn
14
judeţul Timiş judeţ cu un potenţial agricol foarte mare suprafeţe icircntinse rămacircn necultivate
deoarece producătorii agricoli nu au unde să-şi vacircndă produsele
Icircn apropiere de judeţul Timiş icircn Ungaria se construiesc fabrici de biodiesel la
HODMEZOVASARHELY şi SZENTES care au preconizat să contracteze o parte a producţiei
de floarea soarelui şi din judeţul Timiş
Fabrica din HODMEZOVASARHELY care va intra icircn funcţiune icircn anul 2009 va
prelucra 440 de mii tone de floarea soarelui Materia primă va fi asigurată icircn proporţie de 60
din icircmprejurimile lui iar 30 din judeţul Bihor Arad şi Timiş şi 10 din Voivodina
Preţul de cost actual al biodieselului este icircn apropierea preţului motorinei obţinută din
ţiţei Cu timpul icircnsă icircmbunătăţind procesul tehnologic de obţinere şi randamentul cacirct şi prin
eliminarea cheltuielilor mari pentru transportul de materii prime de la locul de producere al
acestora la unitaţile de producere a biodieselului se poate reduce considerabil preţul acestuia Icircn
acest sens rapiţa şi floarea soarelui ar fi bine să fie produse icircn imediata apropiere de unitatea de
producere a biodieselului
Icircn acelaşi timp cercetările ce se fac pentru utilizarea cacirct mai eficientă a produselor
secundare obţinute icircn procesul de producere al bioduselului pot duce la scăderea preţului de cost
al acestuia
Icircn concluzie omenirea se pare că a găsit o alternativă acceptabilă de obţinere a unor
materii prime energetice care să icircnlocuiască ţiţeiul icircn curs de epuizare
15
IV CONCLUZII
Icircn ziua de azi există diverse procese industriale cu ajutorul cărora se poate obţine
biodiesel
Cele mai importante sunt
1 Procesul bază-bază prin care se foloseşte un catalizator hidroxidul Acest hidroxid poate
fi Hidroxid de sodiu (soda caustică) sau Hidroxid de potasiu
2 Procesul acid-bază este procesul icircn care se face prima dată o esterificare acidă şi apoi
continuă cu procesul normal bază-bază se folosesc icircn general acizi cu un icircnalt grad de
aciditate
3 Procese supercritice icircn acest proces nu este nevoie prezenţa unui catalizator se face la
temperaturi icircnalte icircn care uleiul şi alcoolul reacţionează fără necesitatea ca un agent
extern ca hidroxidul acţionează icircn reacţie
Procese enzimatice se cercetează unele enzime care pot să fie folosite ca acceleratori de
reacţie ulei-alcool Acest proces nu se foloseşte icircn actualitate datorită icircnaltului cost cea ce
icircmpiedică să se producă biodiesel icircn mari cantităţi Creşterea preţului combustibililor
convenţionali icircl face mai competitiv
Biodieselul rămacircne la ora actuală singurul combustibil alternativ substituient al
motorinei petroliere pentru autotracţiune şisau al carbunelui păcurii sau a metanului icircn reţelele
de termoficare sau producere de energie electrică
Biodieselul poate avea mai multe utilizări putacircnd fi utilizat ca aditiv icircn blende cu
motorina sau icircn stare pură ca şi combustibil
Deşi biodieselul icircn Romacircnia a experimentat un start greoi al producţiei nereuşind icircn
2005 să atingă pragul de 2 ulterior s-a bucurat de o creştere rapidă şi puternică Varietatea
materiilor prime ajută foarte mult atacirct icircn producţia de biodiesel cacirct şi icircn problemele de mediu
Pacircnă icircn prezent au fost icircntacirclnite multe procese de obţinere a biodieselului dar cu toate
acestea cel mai utilizat rămacircne procesul de transesterificare alcalină baziciăAcesta prezintă o
multitudine de avantaje atacirct pe plan financiar cacirct şi icircn racircndul producţiei
Creşterea cererii de petrol şi creşterea icircngrijorării pentru schimbarea potenţială globală a
climei icircnrăutăţirea calităţii aerului şi apei şi consideraţii serioase asupra sănătăţii populaţiei a
ambiţionat munca icircn cercetarea obţinerii de biocombustibili Astfel s-au descoperit noi metode
de obţinere a combustibililor dar şi noi metode de exploatare a combustibililor şi resurselor deja
existente
16
- IV CONCLUZIIhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
- IV CONCLUZII
-
CUPRINS
I INTRODUCERE
11 Definitie3
12 Scurt istoric4
13 Proprietati4
14 Materii prime6
II TEHNOLOGII DE OBTINERE A BIODIESELUI
21 Transesterificarea in cataliza omogena alcalina a uleiurilor rafinate7
22 Transesterificarea catalizata bazic a grasimilor vegetale cu un continut scazut
de acizi grasi liberi si a grasimilor animale9
23 Transesterificarea in cataliza acida cu utilizarea clorurii de colina xZn Cl2
pentru obtinerea biodieselului9
24 Transesterificarea in cataliza eterogena bazica si acida10
25 Transesterificarea enzimatica10
26 Transesterificarea asistata de microunde11
27 Transesterificarea asistata de ultrasunete12
III DOMENII DE UTILIZARE
31 Avantaje13
32 Dezavantaje14
IV CONCLUZIIhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
2
Bioetanol
Extractie
Plante oleaginoaseSofranel
Rapita Soia Floarea-soarelui
AlgeDiatomee
Plante zaharoaseSorg zaharat
Sfecla-de-zaharTrestie-de-zahar
Plante amidonoasePorumb Grau
Material lignocelulozicLemn frunze tulpini
Transesterificare
DistilareDehidratare Sinteza catalitica
Purificare
Gazeificare
Fermentatie
Hidrolizaenzimatica
Pre-tratament
BiometanolUlei crud Biodiesel
Purificare
Extractie
I INTRODUCERE
11 Definitie
Comunitatea stiintifica internationala a fost pusa pe jar de catre criza mondiala de
energie De aceea trebuiau cautate noi metode de a obtine combustibili ldquope cale naturalardquo Se
pare ca solutia cea mai buna o reprezinta inlocuirea combustibililor conventionali fosili cu
combustibili obtinuti din surse regenerabile Acestia se numesc biocombustibili si deja s-a
inceput procesul de substituire treptata a combustibililor conventionali cu acest nou tip de
carburant
Biodieselul reprezinta un carburant alternativ pentru motoarele de tip diesel al carui
principal avantaj icircl reprezinta faptul ca este un carburant regenerabil non-toxic si biodegradabil
Deasemenea poate fi utilizat in majoritatea motoarelor de tip diesel fara a fi necesare modificari
ample ale acestora
Biodieselul este un biocombustibil sintetic lichid care se obtine din lipide naturale ca
uleiuri vegetale sau grasimi animale noi sau folosite prin procese industriale de esterificare si
trans-esterificare Se poate folosi in substituirea totala sau partiala a petro-dieselului
Biodieselul poate sa se amestece cu motorina care provine din rafinarea petrolului in
diferite cantităţi Se folosesc abrevieri potrivit procentajului de biodiesel din amestec B100 in
cazul folosirii de 100 biodiesel sau notatii ca B5 B15 sau B30 unde numarul indica
procentajul de volum biodiesel din amestec Biodieselul descompune cauciucul natural de aceea
3
este necesar substituirea prin elastomeri sintetici in cazul folosirii de amestecuri cu un inalt
continut de biodiesel
Este obtinut in urma unor reactii chimice dintre lipide (de origine vegatala sau animala)
cu un alcool in urma carora se obtin esteri ai acizilor grasi
12 Scurt istoric
Procedeul de transesterificare al uleiurilor vegetale este cunoscut inca din anul 1853 un
astfel de experiment fiind condus de catre cercetatorii E Duffy si J Patrick cu multi ani inaintea
aparitiei primului motor diesel Posibilitatea folosirii uleiurilor vegetale pe post de combustibil
pentru motorul cu combustie interna a fost studiata in mai multe tari in perioada 1920 ndash 1930 si
mai tarziu in timpul celui de-al Doilea Razboi Mondial
Din cauza unor dificultati tehnice cum ar fi viscozitatea ridicata incercarile de a inlocui
motorina cu uleiul vegetal au fost in mare masura abandonate
Pe data de 31 august 1937 G Chavanne in cadrul Universitatii din Bruxelles obtine
patentul pentru ldquoProcedura de transformare a uleiurilor vegetale pentru folosirea lor drept
combustibilirdquo acesta descriind metoda de transesterificare a uleiurilor vegetale folosind etanol in
scopul separarii acizilor grasi de glicerol inlocuind glicerolul cu alcooli liniari de catena scurta
Este prima mentionare a obtinerii a ceea ce definim in ziua de azi ca biodiesel
Mult mai recent in 1977 cercetatorul Expedito Parente inventeaza si prezinta patentul
pentru primul proces de obtinere la scara industriala a biodieselului
Pe parcursul anilor 90 uzine de obtinere a biodieselului au fost deschise in multe tari din
Uniunea Europeana incluzand Cehia Germania si Suedia Franta lanseaza productia locala de
biodiesel din uleiul de rapita ce intra intr-un amestec de 5 cu motorina in combustibilul pentru
masini si intr-un procent mai mare in combustibilul destinat transportului public
Renault Peugeot si alti producatori de masini au certificat moatoare de camioane ce pot
folosi amestecuri de pana la 50 In 1990 Institutul pentru Biocombustibili din Austria identifica
21 de tari cu proiecte de obtinere a biodieselului in vederea comercializarii acestuia
In prezent biodieselul pur (100) este distribuit in multe benzinarii din Europa
13 Proprietati
Se analizeaza experimental proprietatile fizico-chimice a diferitelor amestecuri de
biodiesel si motorina (densitate vascozitate punct de inflamabilitate punct de tulburare punct
4
de congelare compozitie elementara analiza termica) facandu-se apoi o analiză comparativă cu
diferite standarde pentru biodiesel
Biodieselul are proprietati de lubrificare superioare motorinei si o cifra cetanica mai
mare Aditia biodieselului reduce uzura sistemului de combustie si mareste perioada de
functionare a echipamentului de injectie ce se bazeaza pe combustibil pentru lubrificare
Puterea calorica atinge o valoare de 3727 Mjkg Are un punct de fierbere ridicat si o
presiune de vaporizare scazuta Temperatura de aprindere este mai ridicata decat cea a motorinei
de asemenea are o densitate mai mare
Biodieselul nu contine sulf si este folosit drept aditiv pentru lubrificare in motorina
Caracteristici UnitateValori minime
Valori maxime
Metoda de testare
Continut de esteri (mm) 965 - EN 14103
Densitate la 15degC kgmsup3 860 900EN ISO 3675 EN ISO 12185
Vascozitate la 40degC mmsup2s 35 50 EN ISO 3104
Punct de inflamabilitate degC gt 101 -EN ISO 2719 EN ISO 3679
Continut de sulf mgkg - 10EN ISO 20846 EN ISO 20884
Reziduu carbon (pe 10 reziduu de distilare)
(mm) - 03 EN ISO 10370
Cifra cetanica - 510 - EN ISO 5165
Cenusa sulfatata (mm) - 002 ISO 3987
Continut de apa mgkg - 500 EN ISO 12937
Contaminare totala mgkg - 24 EN 12662
Coroziune pe lama de cupru (3 h la 50 degC
notare Clasa 1 Clasa 1 EN ISO 2160
Stabilitate la oxidare 110degC ore 6 - prEN 15751 EN 14112
Indice de aciditatemg KOHg
- 05 EN 14104
Indice de iod - - 120 EN 14111
Conţinut de ester metilic al acidului linoleni
(mm) - 12 EN 14103
Esteri metilici polinesaturaţi (sup3 4 duble legături)
(mm) - 1 EN 14103
Continut de metanol (mm) - 02 EN 14110l
Continut de monogliceride (mm) - 08 EN 14105
Continut de digliceride (mm) - 02 EN 14105
5
Continut de triglliceride (mm) - 02 EN 14105
Glicerina libera (mm) - 002 EN 14105 EN 14106
Glicerina totala (mm) - 025 EN 14105
Metale Grupa I (Na + K) mgkg - 5EN 14108 EN 14109 EN 14538
Metale Grupa II (Ca+Mg) mgkg - 5 EN 14538
Continut de fosfor mgkg - 4 EN14107
14 Materii prime
Sursa de ulei vegetal icircn mod normal este uleiul de rapita este o specie cu un inalt
continut de ulei si se adapteaza bine la climele reci Totusi exista si alte varietati cu randament
mai mare la ha cum ar fi palmierul de ulei jatropha curcas etc Deasemenea se pot folosi si
uleiuri folosite (ex uleiul uzat la bucatarie) in cazul lui materia este ieftina in plus in acest mod
se recicleaza cea ce altfel ar fi fost reziduu
In plus exista si alte materii prime din care se pot extrage ulei In selva amazoniana sunt
folosite ca materie prima pintildeoacuten sacha inchi mamona si palmierul de ulei
Principalele etape in producerea biodieselului sunt obtinerea materiilor prime
procesarea acestora si distributia biodieselului obtinut astfel catre consumatori Prima etapa este
si cea mai importanta icircntrucat ea determina caracterisiticile biodieselului ce va fi obţinut tipul
de proces folosit si costul final al biodieselului
Grasimile reprezinta principala materie prima industriala pentru obtinerea acizilor grasi
corespunzatori si glicerina care la randul lor se valorifica prin chimizare in numeroase produse
comericiale sapunuri detergenti inhibitori de coroziune trinitrat de glicerina trioleina
tripalmitina tristearina gliptali etc bazate pe utilizarea a numeroase clase de substante
chimice Toate trigliceridele prin tranesterificare cu un alcool pot conduce la biodiesel In
literatura de specialitate sunt descrise transesterificari cu uleiuri de rapita de floarea soarelui de
soia de palmier de cocos de masline etc De asemenea noi resurse potentiale de materii prime
pentru biodiesel mai pot fi uleiurile de proumb de sofran de peste de balena de tung (uleiul de
lemn) de tarate de orez de in de mustar de ricin de alge
II TEHNOLOGII DE OBTINERE A BIODIESELUI
6
Grasimile si uleiurile sunt formate din trigliceride Fiecare triglicerida este compusa din
trei acizi grasi de catena lunga cu un numar de atomi de carbon cuprins intre 8 si 22 care sunt
legati de o molecula de glicerol Biodieselul este format din acizi grasi care sunt legati chimic de
o molecula de metanol In urma procesului de transesterificare molecula de glicerol este
indepartata aproape complet din compozitia biodieselului finit
Tehnologiile de obtinere a biodieselului comercial pot fi clasificate astfel
21 Transesterificarea in cataliza omogena alcalina a uleiurilor rafinate
22 Transesterificarea catalizata bazic a grasimilor vegetale cu un continut scazut de acizi
grasi liberi si a grasimilor animale
23 Transesterificarea in cataliza acida
24 Transesterificarea in cataliza eterogena bazica si acida
25 Transesterificarea enzimatica
26 Transesterificarea folosind microunde
27 Transesterificarea folosind ultrasunete
Tehnologiile se pot realiza in sistem batch in cazul obtinerii biodieselului la nivel
domestic sau continuu in cazul obtinerii acestuia la nivel industrial Tehnologia de obtinere in
sistem batch permite controlul calitativ al produsului de reactie in cazul utilizarii materiilor
prime de o calitate medie precum ulei prajit reciclat sau grasimile animale
Pentru ca biodieselul sa corespunda in punct de vedere calitativ trebuie sa ii lipseasca din
compozitie alcoolii catalizatorul sapunurile glicerina trigliceridele care nu au reactionat sau au
reactionat partial si acizii grasi liberi
In prezent exista numeroase produse pe baza de metil esteri utilizate in procesele chimice
la nivel industrial sau pentru fabricarea lubrifianti industriali Insa cerintele de procesare a
acestor produse nu sunt suficiente pentru obtinerea unui biodiesel corespunzator din punct de
vedere calitativ Cea mai comuna problema o reprezinta prezenta trigliceridelor care nu au
reactionat sau au facut-o partial si a glicerinei care cresc nivelul de vascozitate temperatura
punctului de tulburare si cea a punctului de curgere acesti factori ducand la posibile avarii ale
motorului
21 Transesterificarea in cataliza omogena alcalina a uleiurilor rafinate
Transesterificarea catalizata bazic a uleiurilor vegetale rafinate prezinta o eficienta
ridicata de pana la 999 si produce biodiesel de buna calitate dupa indepartarea excesului de
metanol catalizator bazic si glicerina
7
Ulei vegetal din sofranel
Transesterificare Separare
MetanolEvaporare
metanol
Faza superioara
Fazainferioara
Apareziduala
Spalare
BIODIESEL
Purificare
Glicerol
Produsesaponificare
Evaporare metanol
Obtinerea de biodiesel utilizand cataliza alcalina
Reactia chimica necesita trei molecule de metanol (sau alt alcool) pentru fiecare molecula
de triglicerida care corespunde cu aproximativ 10 greutatea de metanol per masa de ulei
procesat Principalul produs secundar de reactie este glicerina
Mici cantitati de acizi grasi liberi (15) sunt convertite in sapunuri Aceste sapunuri sunt
in mod normal indepartate odata cu glicerina sau odata cu procesul de rafinare al uleiului crud
Drept catalizatori bazici mai pot fi utilizati hidroxidul de sodiu sau metoxidul de sodiu
Catalizatorii pe baza de sodiu nu formeaza fertilizatorca produs de reactie Acizii sunt utilizati
atat pentru a stopa emulsifierea glicerinei in vederea unei procesari partiale ulterioare cat si
pentru a neutraliza catalizatorul bazic
Exista numeroase variatii ale tehnologiei alcaline de obtinere a bioidieselului Diferiti
catalizatori inclusiv cei nonbazici pot fi utilizati
Etanolul anhidric alcooli izopropilici sau butidici pot substitui metanolul insa timpul
8
O O || || CH2 - O - C - R1 CH3 - O - C - R1
| | O O CH2 - OH | || || | CH - O - C - R2 + 3 CH3OH =gt CH3 - O - C - R2 + CH - OH | (KOH) | | O O CH2 - OH | || || CH2 - O - C - R3 CH3 - O - C - R3
triglicerida metanol amestec de esteri ai glicerina acizilor grasi
de reactie este prelungit iar randamentul de obtinere a biodieselului poate scadea fiind necesare
masuri mai riguroase de control al calitatii precum si procese aditionale
Procesul de transesterificare bazica este realizat la atmosfera standard si la o
temperatura de 60oC Deasemenea exista variatii ale acestei tehnologii in care sunt utilizate
temperaturi si presiuni mai inalte Uneori distilarea este utilizata pentru controlul calitatii
22 Transesterificarea catalizata bazic a grasimilor vegetale cu un continut scazut de acizi
grasi liberi si a grasimilor animale
Transesterificarea catalizata bazic ce utilizeaza ca materie prima acizi grasi liberi
reprezinta o variatie a transesterificarii catalizate omogene alcaline Astfel o mica cantitate de
catalizator este adaugata la materia prima pentru a reactiona cu acizi grasi liberi si forma
sapunuri Apoi sapunurile sunt indepartate iar procesul de transesterificare incepe In cazul
producatorilor locali utilizarea acestei tehnologii prezinta dezavantajul pierderii unei cantitati de
ulei pur egal cu cea de sapun fara posibilitatea valorificarii lui Insa la nivel industrial
sapunurile pot fi reintroduse in reactie pentru obtinerea de produse utilizabile in agricultura
Aceasta variatie a procesului de transesterificare poate fi utilizata in functie de
disponibilitatea pe piata locala agricola a acizilor grasi si a valorii acestor produse (care ar trebui
sa fie mai mare decat a biodieselului)
23 Transesterificarea in cataliza acida cu utilizarea clorurii de colina xZn Cl2 pentru
obtinerea biodieselului
Clorura de colina xZnCl2 este utilizata drept catalizator acid de tip Lewis pentru
transesterificarea uleiului Obtinerea biodieselului folosind clorura de colina xZnCl2 este
eficienta prezentand numeroase avantaje precum modalitatea de preparare usoara prestul scazut
sau randamentul de obtinere al biodieselului similar cu cel obtinut in urma utilizarii altui tip de
catalizator Taria acida Lewis a lichidului ionic creste odata cu augmentarea cantitatii de ZnCl2
Datorită aciditatii scazute a catalizatorului randamentul de obtinere este mai mare decat
al altor lichide ionice Reactia are loc la un raport molar metanol-ulei vegetal 161 la o
temperatura de 70oC transesterificare fiind promovata de speciile acide Lewis Zn3Cl7- Zn2Cl5
-
si ZnCl3- din catalizatori Randamentul de obtinere al biodieselului este usor crescut cu cresterea
lui x de la 1 la 3
Timpul optim de reactie este de 72 de ore iar clorura de colină 2ZnCl2 este un catalizator
tipic pentru acesta abordare a reactiei de transesterificare conversia maxima de 5452 fiind
9
atinsa la 10 clorura de colina 2ZnCl2 Datorita reversibilitatii reactiei de transesterificare
folosita la obtinerea biodieselului producerea unui bun randament poate fi grabita prin
introducerea unui exces de metanol pentru a schimba echilibrul La un raport mai mic de 16
raportul de metanol ulei are un efect semnificativ asupra activitatii catalitice La adaugarea unei
cantităti mari de metanol concentratia catalizatorului este diluata la o cantitate fixa de clorură de
colina 2ZnCl2 si ulei vegetal iar depasirea raportului 16 de metanol nu are niciun efect asupra
performantei catalizatorului
Mai mult un raport molar mai mare de metanol ulei duce la o problema de separare in
timpul reciclarii Astfel raportul molat optim de metanol ulei vegetal este de 161 Influenţa
temperaturii asupra reactiei de esterificare devine mai mica odata cu cresterea acesteia Totusi
daca temperatura de reactie ajunge la punctul de fierbere a metanolului de 80 si 90oC metanolul
se va vaporiza rapid şi va forma un numar mare de bule care inhiba reactia la interfata dintre cele
doua faze In plus pentru conservarea energiei este necesara alegerea unei temperaturi relativ
scazute Astfel temperatura optima de reactie pentru transesterificarea uleiului la biodiesel este
in jurul valorii de 70oC
24 Transesterificarea in cataliza eterogena bazica si acida
Acizii grasi liberi reactioneaza cu metanolul (11) si cu catalizatorul acid precum acidul
sulfuric pentru a forma metilesteri Randamentul acestei reactii este in general de 96 ceea ce
inseamna ca un procent de aproximativ 4 de acizi grasi liberi nu reactioneaza urmand ca
acestia sa reactioneze cu catalizatorul bazic in urmatorul pas si formeaza sapunuri
In cazul in care sapunurile nu sunt indepartate inainte de transesterificare sunt necesare
teste de control al calitatii in vederea evidentierii prezentei sapunurilor Restul procesului este
similar cu cel descris mai devreme Insa acest proces are un randament ce poate depasi valoarea
de 99 depinzand de cantitatea de acizi grasi din materia prima originala si de varietatea de
produse secundare rezultate
25 Transesterificarea enzimatica
Poate avea loc icircn două sisteme de reacţie pentru obţinerea de biodiesel pe cale enzimatică
şi anume metanoliză icircn sistem cu agitare continuă respectiv metanoliză icircn sistem cu deplasare si
recirculare
Icircn primul caz reacţia are loc folosind un reactor de tip batch icircn care enzima este supusă
agitării icircmpreună cu amestecul de reacţie de la icircnceputul reacţiei pacircnă la finalizarea acesteia icircn
10
Lipaza
MetanolUlei vegetal din sofranel
Transesterificare
Separare
Faza inferioaraFaza superioara
GlicerolBIODIESEL
Obtinerea de biodiesel folosind cataliza enzimatica
timp ce icircn al doilea caz reacţia are loc prin recircularea amestecului de reacţie peste stratul fix
de enzimă ndash reactor tip coloană cu umplutură
Condiţiile de reacţie folosite icircn ambele cazuri sunt cele care s-au dovedit a fi optime
pentru metanoliza enzimatică a uleiului de floarea soarelui catalizată de Novozym 435 Reacţiile
au fost monitorizate timp de 24 h iar pentru aceasta s-au prelevat probe din amestecul de reacţie
la intervale regulate de timp şi s-au analizat Analizele efectuate au urmărit determinarea
randamentului icircn esteri metilici şi au fost realizate cu ajutorul cromatografiei icircn fază gazoasă
Randamentele sunt net superioare icircn sistemul cu agitare cacircnd icircncă de la icircnceputul reacţiei
enzima se află icircn contact cu toată cantitatea de ulei ceea ce duce la o viteză mai mare de reacţie
Astfel după primele 15 min randamentul global pentru reacţia cu agitare este deja de 236
(mm)
26 Transesterificarea asistata de microunde
Transesterificarea poate fi efectuata prin reactia catalitica sau necatalitica folosind
diferite sisteme de incalzire
Un sistem de incalzire alternativa - de incalzire cu microunde a fost folosit icircn ultimii
ani mai ales in testarile de laborator si la nivel de pilot In acest caz reactia de transesterificare
este accelerata intr-un timp de reactie scurt Ca urmare are loc o reducere importanta a cantitatii
de produse secundare si un timp scurt de reactie
11
Se utilizeaza un sistem de incalzire tip cuptor cu microunde Intreg sistemul a fost
echipatcuun condensator cu reflux un agitator magnetic si un detector detemperatura tip non-
contact in infrarosu care permitecontrolul continuu si constant altemperaturiide lucru
Compozitia de acizi grasi a uleiului şianalizaprobelorde biomotorina se efectueaza pe
cromatograf de gaz 6890N echipat cu detector de ionizare cu flacara
27 Transesterificarea asistata de ultrasunete
In prezent biodieselul este in principal produs in reactoare lot Folosirea ultrasunetelor
in transesterificarea uleiurilor la biodiesel permite prelucrarea in linie continua la orice scara
Ultrasonicarea duce la o crestere arandamentului de biodiesel pana la 99 Reactoarele cu
ultrasunete reduc timpul de prelucrare la mai putin de 30 de secunde (prelucrarea conventionale
1 - 4 orasarja) Mai important ultrasonicarea reduce timpul de separare de la 5 - 10 ore (folosind
agitatie conventionale) la mai putin de 60 de minute
Transesterificarea cu ultrasunete implica urmatorii pasi
1 uleiul vegetal este amestecat cu metanol (care produc esterii de metil) sau etanol (pentru etil
esteri) precum si cu catalizatorii
2 amestecul este icircncălzit la temperaturi icircntre 45 şi 65 0C
3 apoi este trecut prin sonicator timp de 5 la 15 secunde Sonicarea se efectueaza la o presiune
ridicate(De la 1 la 3bar manometru)
4 glicerina care se obtine ca produs secundar este separata folosind centrifuge
5 biodiesel convertit este spalat cu apa
12
III DOMENII DE UTILIZARE
Biodieselul pur denumit B100 este de fapt un monoalchilester al acizilor graşi derivaţi
din uleiurile vegetale sau animale
Biodieselul este un combustibil alternativ care poate fi utilizat icircn formă pură sau icircn
amestec cu motorină atunci cacircnd este ars icircn motoarele cu ardere internă sau cu combustibilii
pentru cazane atunci cacircnd este utilizat icircn scopuri casnice
Strategiile de dezvoltare se direcţionează pe utilizarea biodieselului spre zonele sensibile
din punct de vedere ambiental ca de exemplu
1048715 transportul transportul public local taxi autobuze servicii
1048715vehicule publice salubrizare străzi colectare gunoi menajer icircntreţinere spaţii verzi
1048715vehicule agricole şi de transport icircn zonele agricole
1048715vehicule ale armatei şi căile ferate
31 Avantaje
prin arderea lui se eliberează dioxidul de carbon absorbit de plante care işi reia astfel circuitul
icircn natură şi nu se creşte astfel concentraţia dioxidului de carbon din atmosferă De asemenea
prin ardere nu eliberează dioxid de sulf care duce la formarea ldquoploilor aciderdquo
este complet biodegradabil
motoarele diesel consacrate nu trebuie modificate atunci cacircnd se utilizează biodieselul
poate fi utilizat ca atare sau icircn amestec cu motorina
are cifra cetanica mai mare decacirct motorina astfel are eficienţă mai mare
poate fi utilizat stocat şi manipulat mai icircn siguranţă punctul de inflamabilitate fiind mai
ridicat
utilizarea biodieselului contribuie la valorificarea unor resurse agricole locale scăzacircnd
dependenţa de producătorii de petrol mondial
biodieselul este un combustibil curat La utilizarea accestuia se reduc semnificativ emisiile de
noxe comparativ cu motorina
biodieselul inlocuieste cu succes motorina petrolul sau poate fi amestecat cu acestea in orice
proportie
utilizarea biodiesel-ului - obtinut prin transesterificarea uleiului de sofranel cu alcooli inferiori
(metanol etanol etc) - drept combustibil pentru motoarele diesel moderne nu presupune
modificari constructive esentiale ale acestuia
biodieselul are toxicitate mai mica comparativ cu motorina si se reduc emisiile de
13
- dioxidul de sulf cu 100
- dioxidul de carbon 10-50
- dioxidul de azot 5-10
Biodieselul este mai sigur de manipulat decat motorina
Biodieselul este biodegradabil deoarece se obtine din resurse regenerabile
Calitatea biodieselul este reglementata de ASTM D 6751
32 Dezavantaje
are conţinut mare de apa dacă nu este obţinut prin tehnologii adecvate
datorită vacircscozităţii mai ridicate prezintă dificultaţi la pornire icircn condiţii de temperaturi
scăuzute
atacă garniturile şi conductele de cauciuc crud astfel că acestea trebuie icircnlocuite cu unele mai
rezistente Autovehiculele moderne sunt prevăzute cu garnituri rezistente
la o stocare mai icircndelungată (cacircteva luni) apar probleme de icircngroşare datorită oxidării
vascozitatea mai mare face ca pomparea sa fie mai dificila
valorile mai ridicate ale temperaturii de tulburare si a punctului de lichefiere pot pune
probleme la pornirea motorului la temperaturi mai scazute iar consumul de combustibil este mai
ridicat
procentul emisiilor de oxizi de azot (NOx) este mai ridicat
puterea dezvoltata de motorul este cu 5 mai mica comparativ cu puterea dezvoltata la
utilizarea diesel-ului clasic
exista pericolul depunerilor la nivelul injectorului iar gradul de uzura al motorului s-a dovedit
a fi mai ridicat
Uleiurile obţinute din plantele amintite - rapiţă şi floarea soarelui ndash reprezintă de fapt
depozite biochimice concentrate ale energiei solare Energia specifică a biodieselului obţinut din
aceste uleiuri 92 kW l se situează icircntre energia specifică a benzinei care este 86 kWl şi a
motorinei 98 kWl
Icircn schimb faţă de benzină şi motorină ldquobiodieselulrdquo icircn speţă uleiurile vegetale din care
se obţine acesta pot fi reproduse an de an practic reprezentacircnd o sursă inepuizabilă de
combustibil faţă de ţiţeiul care s-a format icircn lungul a mii de ani
Icircn Europa de Vest biodieselul se produce pe scară largă Icircn Romacircnia producerea
biodieselului se face pe scară redusă Manevre birocratice şi condiţii aberante ce se cer pentru
obţinerea avizelor de mediu icircntacircrzie foarte mult dezvoltarea acestui domeniu De exemplu icircn
14
judeţul Timiş judeţ cu un potenţial agricol foarte mare suprafeţe icircntinse rămacircn necultivate
deoarece producătorii agricoli nu au unde să-şi vacircndă produsele
Icircn apropiere de judeţul Timiş icircn Ungaria se construiesc fabrici de biodiesel la
HODMEZOVASARHELY şi SZENTES care au preconizat să contracteze o parte a producţiei
de floarea soarelui şi din judeţul Timiş
Fabrica din HODMEZOVASARHELY care va intra icircn funcţiune icircn anul 2009 va
prelucra 440 de mii tone de floarea soarelui Materia primă va fi asigurată icircn proporţie de 60
din icircmprejurimile lui iar 30 din judeţul Bihor Arad şi Timiş şi 10 din Voivodina
Preţul de cost actual al biodieselului este icircn apropierea preţului motorinei obţinută din
ţiţei Cu timpul icircnsă icircmbunătăţind procesul tehnologic de obţinere şi randamentul cacirct şi prin
eliminarea cheltuielilor mari pentru transportul de materii prime de la locul de producere al
acestora la unitaţile de producere a biodieselului se poate reduce considerabil preţul acestuia Icircn
acest sens rapiţa şi floarea soarelui ar fi bine să fie produse icircn imediata apropiere de unitatea de
producere a biodieselului
Icircn acelaşi timp cercetările ce se fac pentru utilizarea cacirct mai eficientă a produselor
secundare obţinute icircn procesul de producere al bioduselului pot duce la scăderea preţului de cost
al acestuia
Icircn concluzie omenirea se pare că a găsit o alternativă acceptabilă de obţinere a unor
materii prime energetice care să icircnlocuiască ţiţeiul icircn curs de epuizare
15
IV CONCLUZII
Icircn ziua de azi există diverse procese industriale cu ajutorul cărora se poate obţine
biodiesel
Cele mai importante sunt
1 Procesul bază-bază prin care se foloseşte un catalizator hidroxidul Acest hidroxid poate
fi Hidroxid de sodiu (soda caustică) sau Hidroxid de potasiu
2 Procesul acid-bază este procesul icircn care se face prima dată o esterificare acidă şi apoi
continuă cu procesul normal bază-bază se folosesc icircn general acizi cu un icircnalt grad de
aciditate
3 Procese supercritice icircn acest proces nu este nevoie prezenţa unui catalizator se face la
temperaturi icircnalte icircn care uleiul şi alcoolul reacţionează fără necesitatea ca un agent
extern ca hidroxidul acţionează icircn reacţie
Procese enzimatice se cercetează unele enzime care pot să fie folosite ca acceleratori de
reacţie ulei-alcool Acest proces nu se foloseşte icircn actualitate datorită icircnaltului cost cea ce
icircmpiedică să se producă biodiesel icircn mari cantităţi Creşterea preţului combustibililor
convenţionali icircl face mai competitiv
Biodieselul rămacircne la ora actuală singurul combustibil alternativ substituient al
motorinei petroliere pentru autotracţiune şisau al carbunelui păcurii sau a metanului icircn reţelele
de termoficare sau producere de energie electrică
Biodieselul poate avea mai multe utilizări putacircnd fi utilizat ca aditiv icircn blende cu
motorina sau icircn stare pură ca şi combustibil
Deşi biodieselul icircn Romacircnia a experimentat un start greoi al producţiei nereuşind icircn
2005 să atingă pragul de 2 ulterior s-a bucurat de o creştere rapidă şi puternică Varietatea
materiilor prime ajută foarte mult atacirct icircn producţia de biodiesel cacirct şi icircn problemele de mediu
Pacircnă icircn prezent au fost icircntacirclnite multe procese de obţinere a biodieselului dar cu toate
acestea cel mai utilizat rămacircne procesul de transesterificare alcalină baziciăAcesta prezintă o
multitudine de avantaje atacirct pe plan financiar cacirct şi icircn racircndul producţiei
Creşterea cererii de petrol şi creşterea icircngrijorării pentru schimbarea potenţială globală a
climei icircnrăutăţirea calităţii aerului şi apei şi consideraţii serioase asupra sănătăţii populaţiei a
ambiţionat munca icircn cercetarea obţinerii de biocombustibili Astfel s-au descoperit noi metode
de obţinere a combustibililor dar şi noi metode de exploatare a combustibililor şi resurselor deja
existente
16
- IV CONCLUZIIhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
- IV CONCLUZII
-
Bioetanol
Extractie
Plante oleaginoaseSofranel
Rapita Soia Floarea-soarelui
AlgeDiatomee
Plante zaharoaseSorg zaharat
Sfecla-de-zaharTrestie-de-zahar
Plante amidonoasePorumb Grau
Material lignocelulozicLemn frunze tulpini
Transesterificare
DistilareDehidratare Sinteza catalitica
Purificare
Gazeificare
Fermentatie
Hidrolizaenzimatica
Pre-tratament
BiometanolUlei crud Biodiesel
Purificare
Extractie
I INTRODUCERE
11 Definitie
Comunitatea stiintifica internationala a fost pusa pe jar de catre criza mondiala de
energie De aceea trebuiau cautate noi metode de a obtine combustibili ldquope cale naturalardquo Se
pare ca solutia cea mai buna o reprezinta inlocuirea combustibililor conventionali fosili cu
combustibili obtinuti din surse regenerabile Acestia se numesc biocombustibili si deja s-a
inceput procesul de substituire treptata a combustibililor conventionali cu acest nou tip de
carburant
Biodieselul reprezinta un carburant alternativ pentru motoarele de tip diesel al carui
principal avantaj icircl reprezinta faptul ca este un carburant regenerabil non-toxic si biodegradabil
Deasemenea poate fi utilizat in majoritatea motoarelor de tip diesel fara a fi necesare modificari
ample ale acestora
Biodieselul este un biocombustibil sintetic lichid care se obtine din lipide naturale ca
uleiuri vegetale sau grasimi animale noi sau folosite prin procese industriale de esterificare si
trans-esterificare Se poate folosi in substituirea totala sau partiala a petro-dieselului
Biodieselul poate sa se amestece cu motorina care provine din rafinarea petrolului in
diferite cantităţi Se folosesc abrevieri potrivit procentajului de biodiesel din amestec B100 in
cazul folosirii de 100 biodiesel sau notatii ca B5 B15 sau B30 unde numarul indica
procentajul de volum biodiesel din amestec Biodieselul descompune cauciucul natural de aceea
3
este necesar substituirea prin elastomeri sintetici in cazul folosirii de amestecuri cu un inalt
continut de biodiesel
Este obtinut in urma unor reactii chimice dintre lipide (de origine vegatala sau animala)
cu un alcool in urma carora se obtin esteri ai acizilor grasi
12 Scurt istoric
Procedeul de transesterificare al uleiurilor vegetale este cunoscut inca din anul 1853 un
astfel de experiment fiind condus de catre cercetatorii E Duffy si J Patrick cu multi ani inaintea
aparitiei primului motor diesel Posibilitatea folosirii uleiurilor vegetale pe post de combustibil
pentru motorul cu combustie interna a fost studiata in mai multe tari in perioada 1920 ndash 1930 si
mai tarziu in timpul celui de-al Doilea Razboi Mondial
Din cauza unor dificultati tehnice cum ar fi viscozitatea ridicata incercarile de a inlocui
motorina cu uleiul vegetal au fost in mare masura abandonate
Pe data de 31 august 1937 G Chavanne in cadrul Universitatii din Bruxelles obtine
patentul pentru ldquoProcedura de transformare a uleiurilor vegetale pentru folosirea lor drept
combustibilirdquo acesta descriind metoda de transesterificare a uleiurilor vegetale folosind etanol in
scopul separarii acizilor grasi de glicerol inlocuind glicerolul cu alcooli liniari de catena scurta
Este prima mentionare a obtinerii a ceea ce definim in ziua de azi ca biodiesel
Mult mai recent in 1977 cercetatorul Expedito Parente inventeaza si prezinta patentul
pentru primul proces de obtinere la scara industriala a biodieselului
Pe parcursul anilor 90 uzine de obtinere a biodieselului au fost deschise in multe tari din
Uniunea Europeana incluzand Cehia Germania si Suedia Franta lanseaza productia locala de
biodiesel din uleiul de rapita ce intra intr-un amestec de 5 cu motorina in combustibilul pentru
masini si intr-un procent mai mare in combustibilul destinat transportului public
Renault Peugeot si alti producatori de masini au certificat moatoare de camioane ce pot
folosi amestecuri de pana la 50 In 1990 Institutul pentru Biocombustibili din Austria identifica
21 de tari cu proiecte de obtinere a biodieselului in vederea comercializarii acestuia
In prezent biodieselul pur (100) este distribuit in multe benzinarii din Europa
13 Proprietati
Se analizeaza experimental proprietatile fizico-chimice a diferitelor amestecuri de
biodiesel si motorina (densitate vascozitate punct de inflamabilitate punct de tulburare punct
4
de congelare compozitie elementara analiza termica) facandu-se apoi o analiză comparativă cu
diferite standarde pentru biodiesel
Biodieselul are proprietati de lubrificare superioare motorinei si o cifra cetanica mai
mare Aditia biodieselului reduce uzura sistemului de combustie si mareste perioada de
functionare a echipamentului de injectie ce se bazeaza pe combustibil pentru lubrificare
Puterea calorica atinge o valoare de 3727 Mjkg Are un punct de fierbere ridicat si o
presiune de vaporizare scazuta Temperatura de aprindere este mai ridicata decat cea a motorinei
de asemenea are o densitate mai mare
Biodieselul nu contine sulf si este folosit drept aditiv pentru lubrificare in motorina
Caracteristici UnitateValori minime
Valori maxime
Metoda de testare
Continut de esteri (mm) 965 - EN 14103
Densitate la 15degC kgmsup3 860 900EN ISO 3675 EN ISO 12185
Vascozitate la 40degC mmsup2s 35 50 EN ISO 3104
Punct de inflamabilitate degC gt 101 -EN ISO 2719 EN ISO 3679
Continut de sulf mgkg - 10EN ISO 20846 EN ISO 20884
Reziduu carbon (pe 10 reziduu de distilare)
(mm) - 03 EN ISO 10370
Cifra cetanica - 510 - EN ISO 5165
Cenusa sulfatata (mm) - 002 ISO 3987
Continut de apa mgkg - 500 EN ISO 12937
Contaminare totala mgkg - 24 EN 12662
Coroziune pe lama de cupru (3 h la 50 degC
notare Clasa 1 Clasa 1 EN ISO 2160
Stabilitate la oxidare 110degC ore 6 - prEN 15751 EN 14112
Indice de aciditatemg KOHg
- 05 EN 14104
Indice de iod - - 120 EN 14111
Conţinut de ester metilic al acidului linoleni
(mm) - 12 EN 14103
Esteri metilici polinesaturaţi (sup3 4 duble legături)
(mm) - 1 EN 14103
Continut de metanol (mm) - 02 EN 14110l
Continut de monogliceride (mm) - 08 EN 14105
Continut de digliceride (mm) - 02 EN 14105
5
Continut de triglliceride (mm) - 02 EN 14105
Glicerina libera (mm) - 002 EN 14105 EN 14106
Glicerina totala (mm) - 025 EN 14105
Metale Grupa I (Na + K) mgkg - 5EN 14108 EN 14109 EN 14538
Metale Grupa II (Ca+Mg) mgkg - 5 EN 14538
Continut de fosfor mgkg - 4 EN14107
14 Materii prime
Sursa de ulei vegetal icircn mod normal este uleiul de rapita este o specie cu un inalt
continut de ulei si se adapteaza bine la climele reci Totusi exista si alte varietati cu randament
mai mare la ha cum ar fi palmierul de ulei jatropha curcas etc Deasemenea se pot folosi si
uleiuri folosite (ex uleiul uzat la bucatarie) in cazul lui materia este ieftina in plus in acest mod
se recicleaza cea ce altfel ar fi fost reziduu
In plus exista si alte materii prime din care se pot extrage ulei In selva amazoniana sunt
folosite ca materie prima pintildeoacuten sacha inchi mamona si palmierul de ulei
Principalele etape in producerea biodieselului sunt obtinerea materiilor prime
procesarea acestora si distributia biodieselului obtinut astfel catre consumatori Prima etapa este
si cea mai importanta icircntrucat ea determina caracterisiticile biodieselului ce va fi obţinut tipul
de proces folosit si costul final al biodieselului
Grasimile reprezinta principala materie prima industriala pentru obtinerea acizilor grasi
corespunzatori si glicerina care la randul lor se valorifica prin chimizare in numeroase produse
comericiale sapunuri detergenti inhibitori de coroziune trinitrat de glicerina trioleina
tripalmitina tristearina gliptali etc bazate pe utilizarea a numeroase clase de substante
chimice Toate trigliceridele prin tranesterificare cu un alcool pot conduce la biodiesel In
literatura de specialitate sunt descrise transesterificari cu uleiuri de rapita de floarea soarelui de
soia de palmier de cocos de masline etc De asemenea noi resurse potentiale de materii prime
pentru biodiesel mai pot fi uleiurile de proumb de sofran de peste de balena de tung (uleiul de
lemn) de tarate de orez de in de mustar de ricin de alge
II TEHNOLOGII DE OBTINERE A BIODIESELUI
6
Grasimile si uleiurile sunt formate din trigliceride Fiecare triglicerida este compusa din
trei acizi grasi de catena lunga cu un numar de atomi de carbon cuprins intre 8 si 22 care sunt
legati de o molecula de glicerol Biodieselul este format din acizi grasi care sunt legati chimic de
o molecula de metanol In urma procesului de transesterificare molecula de glicerol este
indepartata aproape complet din compozitia biodieselului finit
Tehnologiile de obtinere a biodieselului comercial pot fi clasificate astfel
21 Transesterificarea in cataliza omogena alcalina a uleiurilor rafinate
22 Transesterificarea catalizata bazic a grasimilor vegetale cu un continut scazut de acizi
grasi liberi si a grasimilor animale
23 Transesterificarea in cataliza acida
24 Transesterificarea in cataliza eterogena bazica si acida
25 Transesterificarea enzimatica
26 Transesterificarea folosind microunde
27 Transesterificarea folosind ultrasunete
Tehnologiile se pot realiza in sistem batch in cazul obtinerii biodieselului la nivel
domestic sau continuu in cazul obtinerii acestuia la nivel industrial Tehnologia de obtinere in
sistem batch permite controlul calitativ al produsului de reactie in cazul utilizarii materiilor
prime de o calitate medie precum ulei prajit reciclat sau grasimile animale
Pentru ca biodieselul sa corespunda in punct de vedere calitativ trebuie sa ii lipseasca din
compozitie alcoolii catalizatorul sapunurile glicerina trigliceridele care nu au reactionat sau au
reactionat partial si acizii grasi liberi
In prezent exista numeroase produse pe baza de metil esteri utilizate in procesele chimice
la nivel industrial sau pentru fabricarea lubrifianti industriali Insa cerintele de procesare a
acestor produse nu sunt suficiente pentru obtinerea unui biodiesel corespunzator din punct de
vedere calitativ Cea mai comuna problema o reprezinta prezenta trigliceridelor care nu au
reactionat sau au facut-o partial si a glicerinei care cresc nivelul de vascozitate temperatura
punctului de tulburare si cea a punctului de curgere acesti factori ducand la posibile avarii ale
motorului
21 Transesterificarea in cataliza omogena alcalina a uleiurilor rafinate
Transesterificarea catalizata bazic a uleiurilor vegetale rafinate prezinta o eficienta
ridicata de pana la 999 si produce biodiesel de buna calitate dupa indepartarea excesului de
metanol catalizator bazic si glicerina
7
Ulei vegetal din sofranel
Transesterificare Separare
MetanolEvaporare
metanol
Faza superioara
Fazainferioara
Apareziduala
Spalare
BIODIESEL
Purificare
Glicerol
Produsesaponificare
Evaporare metanol
Obtinerea de biodiesel utilizand cataliza alcalina
Reactia chimica necesita trei molecule de metanol (sau alt alcool) pentru fiecare molecula
de triglicerida care corespunde cu aproximativ 10 greutatea de metanol per masa de ulei
procesat Principalul produs secundar de reactie este glicerina
Mici cantitati de acizi grasi liberi (15) sunt convertite in sapunuri Aceste sapunuri sunt
in mod normal indepartate odata cu glicerina sau odata cu procesul de rafinare al uleiului crud
Drept catalizatori bazici mai pot fi utilizati hidroxidul de sodiu sau metoxidul de sodiu
Catalizatorii pe baza de sodiu nu formeaza fertilizatorca produs de reactie Acizii sunt utilizati
atat pentru a stopa emulsifierea glicerinei in vederea unei procesari partiale ulterioare cat si
pentru a neutraliza catalizatorul bazic
Exista numeroase variatii ale tehnologiei alcaline de obtinere a bioidieselului Diferiti
catalizatori inclusiv cei nonbazici pot fi utilizati
Etanolul anhidric alcooli izopropilici sau butidici pot substitui metanolul insa timpul
8
O O || || CH2 - O - C - R1 CH3 - O - C - R1
| | O O CH2 - OH | || || | CH - O - C - R2 + 3 CH3OH =gt CH3 - O - C - R2 + CH - OH | (KOH) | | O O CH2 - OH | || || CH2 - O - C - R3 CH3 - O - C - R3
triglicerida metanol amestec de esteri ai glicerina acizilor grasi
de reactie este prelungit iar randamentul de obtinere a biodieselului poate scadea fiind necesare
masuri mai riguroase de control al calitatii precum si procese aditionale
Procesul de transesterificare bazica este realizat la atmosfera standard si la o
temperatura de 60oC Deasemenea exista variatii ale acestei tehnologii in care sunt utilizate
temperaturi si presiuni mai inalte Uneori distilarea este utilizata pentru controlul calitatii
22 Transesterificarea catalizata bazic a grasimilor vegetale cu un continut scazut de acizi
grasi liberi si a grasimilor animale
Transesterificarea catalizata bazic ce utilizeaza ca materie prima acizi grasi liberi
reprezinta o variatie a transesterificarii catalizate omogene alcaline Astfel o mica cantitate de
catalizator este adaugata la materia prima pentru a reactiona cu acizi grasi liberi si forma
sapunuri Apoi sapunurile sunt indepartate iar procesul de transesterificare incepe In cazul
producatorilor locali utilizarea acestei tehnologii prezinta dezavantajul pierderii unei cantitati de
ulei pur egal cu cea de sapun fara posibilitatea valorificarii lui Insa la nivel industrial
sapunurile pot fi reintroduse in reactie pentru obtinerea de produse utilizabile in agricultura
Aceasta variatie a procesului de transesterificare poate fi utilizata in functie de
disponibilitatea pe piata locala agricola a acizilor grasi si a valorii acestor produse (care ar trebui
sa fie mai mare decat a biodieselului)
23 Transesterificarea in cataliza acida cu utilizarea clorurii de colina xZn Cl2 pentru
obtinerea biodieselului
Clorura de colina xZnCl2 este utilizata drept catalizator acid de tip Lewis pentru
transesterificarea uleiului Obtinerea biodieselului folosind clorura de colina xZnCl2 este
eficienta prezentand numeroase avantaje precum modalitatea de preparare usoara prestul scazut
sau randamentul de obtinere al biodieselului similar cu cel obtinut in urma utilizarii altui tip de
catalizator Taria acida Lewis a lichidului ionic creste odata cu augmentarea cantitatii de ZnCl2
Datorită aciditatii scazute a catalizatorului randamentul de obtinere este mai mare decat
al altor lichide ionice Reactia are loc la un raport molar metanol-ulei vegetal 161 la o
temperatura de 70oC transesterificare fiind promovata de speciile acide Lewis Zn3Cl7- Zn2Cl5
-
si ZnCl3- din catalizatori Randamentul de obtinere al biodieselului este usor crescut cu cresterea
lui x de la 1 la 3
Timpul optim de reactie este de 72 de ore iar clorura de colină 2ZnCl2 este un catalizator
tipic pentru acesta abordare a reactiei de transesterificare conversia maxima de 5452 fiind
9
atinsa la 10 clorura de colina 2ZnCl2 Datorita reversibilitatii reactiei de transesterificare
folosita la obtinerea biodieselului producerea unui bun randament poate fi grabita prin
introducerea unui exces de metanol pentru a schimba echilibrul La un raport mai mic de 16
raportul de metanol ulei are un efect semnificativ asupra activitatii catalitice La adaugarea unei
cantităti mari de metanol concentratia catalizatorului este diluata la o cantitate fixa de clorură de
colina 2ZnCl2 si ulei vegetal iar depasirea raportului 16 de metanol nu are niciun efect asupra
performantei catalizatorului
Mai mult un raport molar mai mare de metanol ulei duce la o problema de separare in
timpul reciclarii Astfel raportul molat optim de metanol ulei vegetal este de 161 Influenţa
temperaturii asupra reactiei de esterificare devine mai mica odata cu cresterea acesteia Totusi
daca temperatura de reactie ajunge la punctul de fierbere a metanolului de 80 si 90oC metanolul
se va vaporiza rapid şi va forma un numar mare de bule care inhiba reactia la interfata dintre cele
doua faze In plus pentru conservarea energiei este necesara alegerea unei temperaturi relativ
scazute Astfel temperatura optima de reactie pentru transesterificarea uleiului la biodiesel este
in jurul valorii de 70oC
24 Transesterificarea in cataliza eterogena bazica si acida
Acizii grasi liberi reactioneaza cu metanolul (11) si cu catalizatorul acid precum acidul
sulfuric pentru a forma metilesteri Randamentul acestei reactii este in general de 96 ceea ce
inseamna ca un procent de aproximativ 4 de acizi grasi liberi nu reactioneaza urmand ca
acestia sa reactioneze cu catalizatorul bazic in urmatorul pas si formeaza sapunuri
In cazul in care sapunurile nu sunt indepartate inainte de transesterificare sunt necesare
teste de control al calitatii in vederea evidentierii prezentei sapunurilor Restul procesului este
similar cu cel descris mai devreme Insa acest proces are un randament ce poate depasi valoarea
de 99 depinzand de cantitatea de acizi grasi din materia prima originala si de varietatea de
produse secundare rezultate
25 Transesterificarea enzimatica
Poate avea loc icircn două sisteme de reacţie pentru obţinerea de biodiesel pe cale enzimatică
şi anume metanoliză icircn sistem cu agitare continuă respectiv metanoliză icircn sistem cu deplasare si
recirculare
Icircn primul caz reacţia are loc folosind un reactor de tip batch icircn care enzima este supusă
agitării icircmpreună cu amestecul de reacţie de la icircnceputul reacţiei pacircnă la finalizarea acesteia icircn
10
Lipaza
MetanolUlei vegetal din sofranel
Transesterificare
Separare
Faza inferioaraFaza superioara
GlicerolBIODIESEL
Obtinerea de biodiesel folosind cataliza enzimatica
timp ce icircn al doilea caz reacţia are loc prin recircularea amestecului de reacţie peste stratul fix
de enzimă ndash reactor tip coloană cu umplutură
Condiţiile de reacţie folosite icircn ambele cazuri sunt cele care s-au dovedit a fi optime
pentru metanoliza enzimatică a uleiului de floarea soarelui catalizată de Novozym 435 Reacţiile
au fost monitorizate timp de 24 h iar pentru aceasta s-au prelevat probe din amestecul de reacţie
la intervale regulate de timp şi s-au analizat Analizele efectuate au urmărit determinarea
randamentului icircn esteri metilici şi au fost realizate cu ajutorul cromatografiei icircn fază gazoasă
Randamentele sunt net superioare icircn sistemul cu agitare cacircnd icircncă de la icircnceputul reacţiei
enzima se află icircn contact cu toată cantitatea de ulei ceea ce duce la o viteză mai mare de reacţie
Astfel după primele 15 min randamentul global pentru reacţia cu agitare este deja de 236
(mm)
26 Transesterificarea asistata de microunde
Transesterificarea poate fi efectuata prin reactia catalitica sau necatalitica folosind
diferite sisteme de incalzire
Un sistem de incalzire alternativa - de incalzire cu microunde a fost folosit icircn ultimii
ani mai ales in testarile de laborator si la nivel de pilot In acest caz reactia de transesterificare
este accelerata intr-un timp de reactie scurt Ca urmare are loc o reducere importanta a cantitatii
de produse secundare si un timp scurt de reactie
11
Se utilizeaza un sistem de incalzire tip cuptor cu microunde Intreg sistemul a fost
echipatcuun condensator cu reflux un agitator magnetic si un detector detemperatura tip non-
contact in infrarosu care permitecontrolul continuu si constant altemperaturiide lucru
Compozitia de acizi grasi a uleiului şianalizaprobelorde biomotorina se efectueaza pe
cromatograf de gaz 6890N echipat cu detector de ionizare cu flacara
27 Transesterificarea asistata de ultrasunete
In prezent biodieselul este in principal produs in reactoare lot Folosirea ultrasunetelor
in transesterificarea uleiurilor la biodiesel permite prelucrarea in linie continua la orice scara
Ultrasonicarea duce la o crestere arandamentului de biodiesel pana la 99 Reactoarele cu
ultrasunete reduc timpul de prelucrare la mai putin de 30 de secunde (prelucrarea conventionale
1 - 4 orasarja) Mai important ultrasonicarea reduce timpul de separare de la 5 - 10 ore (folosind
agitatie conventionale) la mai putin de 60 de minute
Transesterificarea cu ultrasunete implica urmatorii pasi
1 uleiul vegetal este amestecat cu metanol (care produc esterii de metil) sau etanol (pentru etil
esteri) precum si cu catalizatorii
2 amestecul este icircncălzit la temperaturi icircntre 45 şi 65 0C
3 apoi este trecut prin sonicator timp de 5 la 15 secunde Sonicarea se efectueaza la o presiune
ridicate(De la 1 la 3bar manometru)
4 glicerina care se obtine ca produs secundar este separata folosind centrifuge
5 biodiesel convertit este spalat cu apa
12
III DOMENII DE UTILIZARE
Biodieselul pur denumit B100 este de fapt un monoalchilester al acizilor graşi derivaţi
din uleiurile vegetale sau animale
Biodieselul este un combustibil alternativ care poate fi utilizat icircn formă pură sau icircn
amestec cu motorină atunci cacircnd este ars icircn motoarele cu ardere internă sau cu combustibilii
pentru cazane atunci cacircnd este utilizat icircn scopuri casnice
Strategiile de dezvoltare se direcţionează pe utilizarea biodieselului spre zonele sensibile
din punct de vedere ambiental ca de exemplu
1048715 transportul transportul public local taxi autobuze servicii
1048715vehicule publice salubrizare străzi colectare gunoi menajer icircntreţinere spaţii verzi
1048715vehicule agricole şi de transport icircn zonele agricole
1048715vehicule ale armatei şi căile ferate
31 Avantaje
prin arderea lui se eliberează dioxidul de carbon absorbit de plante care işi reia astfel circuitul
icircn natură şi nu se creşte astfel concentraţia dioxidului de carbon din atmosferă De asemenea
prin ardere nu eliberează dioxid de sulf care duce la formarea ldquoploilor aciderdquo
este complet biodegradabil
motoarele diesel consacrate nu trebuie modificate atunci cacircnd se utilizează biodieselul
poate fi utilizat ca atare sau icircn amestec cu motorina
are cifra cetanica mai mare decacirct motorina astfel are eficienţă mai mare
poate fi utilizat stocat şi manipulat mai icircn siguranţă punctul de inflamabilitate fiind mai
ridicat
utilizarea biodieselului contribuie la valorificarea unor resurse agricole locale scăzacircnd
dependenţa de producătorii de petrol mondial
biodieselul este un combustibil curat La utilizarea accestuia se reduc semnificativ emisiile de
noxe comparativ cu motorina
biodieselul inlocuieste cu succes motorina petrolul sau poate fi amestecat cu acestea in orice
proportie
utilizarea biodiesel-ului - obtinut prin transesterificarea uleiului de sofranel cu alcooli inferiori
(metanol etanol etc) - drept combustibil pentru motoarele diesel moderne nu presupune
modificari constructive esentiale ale acestuia
biodieselul are toxicitate mai mica comparativ cu motorina si se reduc emisiile de
13
- dioxidul de sulf cu 100
- dioxidul de carbon 10-50
- dioxidul de azot 5-10
Biodieselul este mai sigur de manipulat decat motorina
Biodieselul este biodegradabil deoarece se obtine din resurse regenerabile
Calitatea biodieselul este reglementata de ASTM D 6751
32 Dezavantaje
are conţinut mare de apa dacă nu este obţinut prin tehnologii adecvate
datorită vacircscozităţii mai ridicate prezintă dificultaţi la pornire icircn condiţii de temperaturi
scăuzute
atacă garniturile şi conductele de cauciuc crud astfel că acestea trebuie icircnlocuite cu unele mai
rezistente Autovehiculele moderne sunt prevăzute cu garnituri rezistente
la o stocare mai icircndelungată (cacircteva luni) apar probleme de icircngroşare datorită oxidării
vascozitatea mai mare face ca pomparea sa fie mai dificila
valorile mai ridicate ale temperaturii de tulburare si a punctului de lichefiere pot pune
probleme la pornirea motorului la temperaturi mai scazute iar consumul de combustibil este mai
ridicat
procentul emisiilor de oxizi de azot (NOx) este mai ridicat
puterea dezvoltata de motorul este cu 5 mai mica comparativ cu puterea dezvoltata la
utilizarea diesel-ului clasic
exista pericolul depunerilor la nivelul injectorului iar gradul de uzura al motorului s-a dovedit
a fi mai ridicat
Uleiurile obţinute din plantele amintite - rapiţă şi floarea soarelui ndash reprezintă de fapt
depozite biochimice concentrate ale energiei solare Energia specifică a biodieselului obţinut din
aceste uleiuri 92 kW l se situează icircntre energia specifică a benzinei care este 86 kWl şi a
motorinei 98 kWl
Icircn schimb faţă de benzină şi motorină ldquobiodieselulrdquo icircn speţă uleiurile vegetale din care
se obţine acesta pot fi reproduse an de an practic reprezentacircnd o sursă inepuizabilă de
combustibil faţă de ţiţeiul care s-a format icircn lungul a mii de ani
Icircn Europa de Vest biodieselul se produce pe scară largă Icircn Romacircnia producerea
biodieselului se face pe scară redusă Manevre birocratice şi condiţii aberante ce se cer pentru
obţinerea avizelor de mediu icircntacircrzie foarte mult dezvoltarea acestui domeniu De exemplu icircn
14
judeţul Timiş judeţ cu un potenţial agricol foarte mare suprafeţe icircntinse rămacircn necultivate
deoarece producătorii agricoli nu au unde să-şi vacircndă produsele
Icircn apropiere de judeţul Timiş icircn Ungaria se construiesc fabrici de biodiesel la
HODMEZOVASARHELY şi SZENTES care au preconizat să contracteze o parte a producţiei
de floarea soarelui şi din judeţul Timiş
Fabrica din HODMEZOVASARHELY care va intra icircn funcţiune icircn anul 2009 va
prelucra 440 de mii tone de floarea soarelui Materia primă va fi asigurată icircn proporţie de 60
din icircmprejurimile lui iar 30 din judeţul Bihor Arad şi Timiş şi 10 din Voivodina
Preţul de cost actual al biodieselului este icircn apropierea preţului motorinei obţinută din
ţiţei Cu timpul icircnsă icircmbunătăţind procesul tehnologic de obţinere şi randamentul cacirct şi prin
eliminarea cheltuielilor mari pentru transportul de materii prime de la locul de producere al
acestora la unitaţile de producere a biodieselului se poate reduce considerabil preţul acestuia Icircn
acest sens rapiţa şi floarea soarelui ar fi bine să fie produse icircn imediata apropiere de unitatea de
producere a biodieselului
Icircn acelaşi timp cercetările ce se fac pentru utilizarea cacirct mai eficientă a produselor
secundare obţinute icircn procesul de producere al bioduselului pot duce la scăderea preţului de cost
al acestuia
Icircn concluzie omenirea se pare că a găsit o alternativă acceptabilă de obţinere a unor
materii prime energetice care să icircnlocuiască ţiţeiul icircn curs de epuizare
15
IV CONCLUZII
Icircn ziua de azi există diverse procese industriale cu ajutorul cărora se poate obţine
biodiesel
Cele mai importante sunt
1 Procesul bază-bază prin care se foloseşte un catalizator hidroxidul Acest hidroxid poate
fi Hidroxid de sodiu (soda caustică) sau Hidroxid de potasiu
2 Procesul acid-bază este procesul icircn care se face prima dată o esterificare acidă şi apoi
continuă cu procesul normal bază-bază se folosesc icircn general acizi cu un icircnalt grad de
aciditate
3 Procese supercritice icircn acest proces nu este nevoie prezenţa unui catalizator se face la
temperaturi icircnalte icircn care uleiul şi alcoolul reacţionează fără necesitatea ca un agent
extern ca hidroxidul acţionează icircn reacţie
Procese enzimatice se cercetează unele enzime care pot să fie folosite ca acceleratori de
reacţie ulei-alcool Acest proces nu se foloseşte icircn actualitate datorită icircnaltului cost cea ce
icircmpiedică să se producă biodiesel icircn mari cantităţi Creşterea preţului combustibililor
convenţionali icircl face mai competitiv
Biodieselul rămacircne la ora actuală singurul combustibil alternativ substituient al
motorinei petroliere pentru autotracţiune şisau al carbunelui păcurii sau a metanului icircn reţelele
de termoficare sau producere de energie electrică
Biodieselul poate avea mai multe utilizări putacircnd fi utilizat ca aditiv icircn blende cu
motorina sau icircn stare pură ca şi combustibil
Deşi biodieselul icircn Romacircnia a experimentat un start greoi al producţiei nereuşind icircn
2005 să atingă pragul de 2 ulterior s-a bucurat de o creştere rapidă şi puternică Varietatea
materiilor prime ajută foarte mult atacirct icircn producţia de biodiesel cacirct şi icircn problemele de mediu
Pacircnă icircn prezent au fost icircntacirclnite multe procese de obţinere a biodieselului dar cu toate
acestea cel mai utilizat rămacircne procesul de transesterificare alcalină baziciăAcesta prezintă o
multitudine de avantaje atacirct pe plan financiar cacirct şi icircn racircndul producţiei
Creşterea cererii de petrol şi creşterea icircngrijorării pentru schimbarea potenţială globală a
climei icircnrăutăţirea calităţii aerului şi apei şi consideraţii serioase asupra sănătăţii populaţiei a
ambiţionat munca icircn cercetarea obţinerii de biocombustibili Astfel s-au descoperit noi metode
de obţinere a combustibililor dar şi noi metode de exploatare a combustibililor şi resurselor deja
existente
16
- IV CONCLUZIIhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
- IV CONCLUZII
-
este necesar substituirea prin elastomeri sintetici in cazul folosirii de amestecuri cu un inalt
continut de biodiesel
Este obtinut in urma unor reactii chimice dintre lipide (de origine vegatala sau animala)
cu un alcool in urma carora se obtin esteri ai acizilor grasi
12 Scurt istoric
Procedeul de transesterificare al uleiurilor vegetale este cunoscut inca din anul 1853 un
astfel de experiment fiind condus de catre cercetatorii E Duffy si J Patrick cu multi ani inaintea
aparitiei primului motor diesel Posibilitatea folosirii uleiurilor vegetale pe post de combustibil
pentru motorul cu combustie interna a fost studiata in mai multe tari in perioada 1920 ndash 1930 si
mai tarziu in timpul celui de-al Doilea Razboi Mondial
Din cauza unor dificultati tehnice cum ar fi viscozitatea ridicata incercarile de a inlocui
motorina cu uleiul vegetal au fost in mare masura abandonate
Pe data de 31 august 1937 G Chavanne in cadrul Universitatii din Bruxelles obtine
patentul pentru ldquoProcedura de transformare a uleiurilor vegetale pentru folosirea lor drept
combustibilirdquo acesta descriind metoda de transesterificare a uleiurilor vegetale folosind etanol in
scopul separarii acizilor grasi de glicerol inlocuind glicerolul cu alcooli liniari de catena scurta
Este prima mentionare a obtinerii a ceea ce definim in ziua de azi ca biodiesel
Mult mai recent in 1977 cercetatorul Expedito Parente inventeaza si prezinta patentul
pentru primul proces de obtinere la scara industriala a biodieselului
Pe parcursul anilor 90 uzine de obtinere a biodieselului au fost deschise in multe tari din
Uniunea Europeana incluzand Cehia Germania si Suedia Franta lanseaza productia locala de
biodiesel din uleiul de rapita ce intra intr-un amestec de 5 cu motorina in combustibilul pentru
masini si intr-un procent mai mare in combustibilul destinat transportului public
Renault Peugeot si alti producatori de masini au certificat moatoare de camioane ce pot
folosi amestecuri de pana la 50 In 1990 Institutul pentru Biocombustibili din Austria identifica
21 de tari cu proiecte de obtinere a biodieselului in vederea comercializarii acestuia
In prezent biodieselul pur (100) este distribuit in multe benzinarii din Europa
13 Proprietati
Se analizeaza experimental proprietatile fizico-chimice a diferitelor amestecuri de
biodiesel si motorina (densitate vascozitate punct de inflamabilitate punct de tulburare punct
4
de congelare compozitie elementara analiza termica) facandu-se apoi o analiză comparativă cu
diferite standarde pentru biodiesel
Biodieselul are proprietati de lubrificare superioare motorinei si o cifra cetanica mai
mare Aditia biodieselului reduce uzura sistemului de combustie si mareste perioada de
functionare a echipamentului de injectie ce se bazeaza pe combustibil pentru lubrificare
Puterea calorica atinge o valoare de 3727 Mjkg Are un punct de fierbere ridicat si o
presiune de vaporizare scazuta Temperatura de aprindere este mai ridicata decat cea a motorinei
de asemenea are o densitate mai mare
Biodieselul nu contine sulf si este folosit drept aditiv pentru lubrificare in motorina
Caracteristici UnitateValori minime
Valori maxime
Metoda de testare
Continut de esteri (mm) 965 - EN 14103
Densitate la 15degC kgmsup3 860 900EN ISO 3675 EN ISO 12185
Vascozitate la 40degC mmsup2s 35 50 EN ISO 3104
Punct de inflamabilitate degC gt 101 -EN ISO 2719 EN ISO 3679
Continut de sulf mgkg - 10EN ISO 20846 EN ISO 20884
Reziduu carbon (pe 10 reziduu de distilare)
(mm) - 03 EN ISO 10370
Cifra cetanica - 510 - EN ISO 5165
Cenusa sulfatata (mm) - 002 ISO 3987
Continut de apa mgkg - 500 EN ISO 12937
Contaminare totala mgkg - 24 EN 12662
Coroziune pe lama de cupru (3 h la 50 degC
notare Clasa 1 Clasa 1 EN ISO 2160
Stabilitate la oxidare 110degC ore 6 - prEN 15751 EN 14112
Indice de aciditatemg KOHg
- 05 EN 14104
Indice de iod - - 120 EN 14111
Conţinut de ester metilic al acidului linoleni
(mm) - 12 EN 14103
Esteri metilici polinesaturaţi (sup3 4 duble legături)
(mm) - 1 EN 14103
Continut de metanol (mm) - 02 EN 14110l
Continut de monogliceride (mm) - 08 EN 14105
Continut de digliceride (mm) - 02 EN 14105
5
Continut de triglliceride (mm) - 02 EN 14105
Glicerina libera (mm) - 002 EN 14105 EN 14106
Glicerina totala (mm) - 025 EN 14105
Metale Grupa I (Na + K) mgkg - 5EN 14108 EN 14109 EN 14538
Metale Grupa II (Ca+Mg) mgkg - 5 EN 14538
Continut de fosfor mgkg - 4 EN14107
14 Materii prime
Sursa de ulei vegetal icircn mod normal este uleiul de rapita este o specie cu un inalt
continut de ulei si se adapteaza bine la climele reci Totusi exista si alte varietati cu randament
mai mare la ha cum ar fi palmierul de ulei jatropha curcas etc Deasemenea se pot folosi si
uleiuri folosite (ex uleiul uzat la bucatarie) in cazul lui materia este ieftina in plus in acest mod
se recicleaza cea ce altfel ar fi fost reziduu
In plus exista si alte materii prime din care se pot extrage ulei In selva amazoniana sunt
folosite ca materie prima pintildeoacuten sacha inchi mamona si palmierul de ulei
Principalele etape in producerea biodieselului sunt obtinerea materiilor prime
procesarea acestora si distributia biodieselului obtinut astfel catre consumatori Prima etapa este
si cea mai importanta icircntrucat ea determina caracterisiticile biodieselului ce va fi obţinut tipul
de proces folosit si costul final al biodieselului
Grasimile reprezinta principala materie prima industriala pentru obtinerea acizilor grasi
corespunzatori si glicerina care la randul lor se valorifica prin chimizare in numeroase produse
comericiale sapunuri detergenti inhibitori de coroziune trinitrat de glicerina trioleina
tripalmitina tristearina gliptali etc bazate pe utilizarea a numeroase clase de substante
chimice Toate trigliceridele prin tranesterificare cu un alcool pot conduce la biodiesel In
literatura de specialitate sunt descrise transesterificari cu uleiuri de rapita de floarea soarelui de
soia de palmier de cocos de masline etc De asemenea noi resurse potentiale de materii prime
pentru biodiesel mai pot fi uleiurile de proumb de sofran de peste de balena de tung (uleiul de
lemn) de tarate de orez de in de mustar de ricin de alge
II TEHNOLOGII DE OBTINERE A BIODIESELUI
6
Grasimile si uleiurile sunt formate din trigliceride Fiecare triglicerida este compusa din
trei acizi grasi de catena lunga cu un numar de atomi de carbon cuprins intre 8 si 22 care sunt
legati de o molecula de glicerol Biodieselul este format din acizi grasi care sunt legati chimic de
o molecula de metanol In urma procesului de transesterificare molecula de glicerol este
indepartata aproape complet din compozitia biodieselului finit
Tehnologiile de obtinere a biodieselului comercial pot fi clasificate astfel
21 Transesterificarea in cataliza omogena alcalina a uleiurilor rafinate
22 Transesterificarea catalizata bazic a grasimilor vegetale cu un continut scazut de acizi
grasi liberi si a grasimilor animale
23 Transesterificarea in cataliza acida
24 Transesterificarea in cataliza eterogena bazica si acida
25 Transesterificarea enzimatica
26 Transesterificarea folosind microunde
27 Transesterificarea folosind ultrasunete
Tehnologiile se pot realiza in sistem batch in cazul obtinerii biodieselului la nivel
domestic sau continuu in cazul obtinerii acestuia la nivel industrial Tehnologia de obtinere in
sistem batch permite controlul calitativ al produsului de reactie in cazul utilizarii materiilor
prime de o calitate medie precum ulei prajit reciclat sau grasimile animale
Pentru ca biodieselul sa corespunda in punct de vedere calitativ trebuie sa ii lipseasca din
compozitie alcoolii catalizatorul sapunurile glicerina trigliceridele care nu au reactionat sau au
reactionat partial si acizii grasi liberi
In prezent exista numeroase produse pe baza de metil esteri utilizate in procesele chimice
la nivel industrial sau pentru fabricarea lubrifianti industriali Insa cerintele de procesare a
acestor produse nu sunt suficiente pentru obtinerea unui biodiesel corespunzator din punct de
vedere calitativ Cea mai comuna problema o reprezinta prezenta trigliceridelor care nu au
reactionat sau au facut-o partial si a glicerinei care cresc nivelul de vascozitate temperatura
punctului de tulburare si cea a punctului de curgere acesti factori ducand la posibile avarii ale
motorului
21 Transesterificarea in cataliza omogena alcalina a uleiurilor rafinate
Transesterificarea catalizata bazic a uleiurilor vegetale rafinate prezinta o eficienta
ridicata de pana la 999 si produce biodiesel de buna calitate dupa indepartarea excesului de
metanol catalizator bazic si glicerina
7
Ulei vegetal din sofranel
Transesterificare Separare
MetanolEvaporare
metanol
Faza superioara
Fazainferioara
Apareziduala
Spalare
BIODIESEL
Purificare
Glicerol
Produsesaponificare
Evaporare metanol
Obtinerea de biodiesel utilizand cataliza alcalina
Reactia chimica necesita trei molecule de metanol (sau alt alcool) pentru fiecare molecula
de triglicerida care corespunde cu aproximativ 10 greutatea de metanol per masa de ulei
procesat Principalul produs secundar de reactie este glicerina
Mici cantitati de acizi grasi liberi (15) sunt convertite in sapunuri Aceste sapunuri sunt
in mod normal indepartate odata cu glicerina sau odata cu procesul de rafinare al uleiului crud
Drept catalizatori bazici mai pot fi utilizati hidroxidul de sodiu sau metoxidul de sodiu
Catalizatorii pe baza de sodiu nu formeaza fertilizatorca produs de reactie Acizii sunt utilizati
atat pentru a stopa emulsifierea glicerinei in vederea unei procesari partiale ulterioare cat si
pentru a neutraliza catalizatorul bazic
Exista numeroase variatii ale tehnologiei alcaline de obtinere a bioidieselului Diferiti
catalizatori inclusiv cei nonbazici pot fi utilizati
Etanolul anhidric alcooli izopropilici sau butidici pot substitui metanolul insa timpul
8
O O || || CH2 - O - C - R1 CH3 - O - C - R1
| | O O CH2 - OH | || || | CH - O - C - R2 + 3 CH3OH =gt CH3 - O - C - R2 + CH - OH | (KOH) | | O O CH2 - OH | || || CH2 - O - C - R3 CH3 - O - C - R3
triglicerida metanol amestec de esteri ai glicerina acizilor grasi
de reactie este prelungit iar randamentul de obtinere a biodieselului poate scadea fiind necesare
masuri mai riguroase de control al calitatii precum si procese aditionale
Procesul de transesterificare bazica este realizat la atmosfera standard si la o
temperatura de 60oC Deasemenea exista variatii ale acestei tehnologii in care sunt utilizate
temperaturi si presiuni mai inalte Uneori distilarea este utilizata pentru controlul calitatii
22 Transesterificarea catalizata bazic a grasimilor vegetale cu un continut scazut de acizi
grasi liberi si a grasimilor animale
Transesterificarea catalizata bazic ce utilizeaza ca materie prima acizi grasi liberi
reprezinta o variatie a transesterificarii catalizate omogene alcaline Astfel o mica cantitate de
catalizator este adaugata la materia prima pentru a reactiona cu acizi grasi liberi si forma
sapunuri Apoi sapunurile sunt indepartate iar procesul de transesterificare incepe In cazul
producatorilor locali utilizarea acestei tehnologii prezinta dezavantajul pierderii unei cantitati de
ulei pur egal cu cea de sapun fara posibilitatea valorificarii lui Insa la nivel industrial
sapunurile pot fi reintroduse in reactie pentru obtinerea de produse utilizabile in agricultura
Aceasta variatie a procesului de transesterificare poate fi utilizata in functie de
disponibilitatea pe piata locala agricola a acizilor grasi si a valorii acestor produse (care ar trebui
sa fie mai mare decat a biodieselului)
23 Transesterificarea in cataliza acida cu utilizarea clorurii de colina xZn Cl2 pentru
obtinerea biodieselului
Clorura de colina xZnCl2 este utilizata drept catalizator acid de tip Lewis pentru
transesterificarea uleiului Obtinerea biodieselului folosind clorura de colina xZnCl2 este
eficienta prezentand numeroase avantaje precum modalitatea de preparare usoara prestul scazut
sau randamentul de obtinere al biodieselului similar cu cel obtinut in urma utilizarii altui tip de
catalizator Taria acida Lewis a lichidului ionic creste odata cu augmentarea cantitatii de ZnCl2
Datorită aciditatii scazute a catalizatorului randamentul de obtinere este mai mare decat
al altor lichide ionice Reactia are loc la un raport molar metanol-ulei vegetal 161 la o
temperatura de 70oC transesterificare fiind promovata de speciile acide Lewis Zn3Cl7- Zn2Cl5
-
si ZnCl3- din catalizatori Randamentul de obtinere al biodieselului este usor crescut cu cresterea
lui x de la 1 la 3
Timpul optim de reactie este de 72 de ore iar clorura de colină 2ZnCl2 este un catalizator
tipic pentru acesta abordare a reactiei de transesterificare conversia maxima de 5452 fiind
9
atinsa la 10 clorura de colina 2ZnCl2 Datorita reversibilitatii reactiei de transesterificare
folosita la obtinerea biodieselului producerea unui bun randament poate fi grabita prin
introducerea unui exces de metanol pentru a schimba echilibrul La un raport mai mic de 16
raportul de metanol ulei are un efect semnificativ asupra activitatii catalitice La adaugarea unei
cantităti mari de metanol concentratia catalizatorului este diluata la o cantitate fixa de clorură de
colina 2ZnCl2 si ulei vegetal iar depasirea raportului 16 de metanol nu are niciun efect asupra
performantei catalizatorului
Mai mult un raport molar mai mare de metanol ulei duce la o problema de separare in
timpul reciclarii Astfel raportul molat optim de metanol ulei vegetal este de 161 Influenţa
temperaturii asupra reactiei de esterificare devine mai mica odata cu cresterea acesteia Totusi
daca temperatura de reactie ajunge la punctul de fierbere a metanolului de 80 si 90oC metanolul
se va vaporiza rapid şi va forma un numar mare de bule care inhiba reactia la interfata dintre cele
doua faze In plus pentru conservarea energiei este necesara alegerea unei temperaturi relativ
scazute Astfel temperatura optima de reactie pentru transesterificarea uleiului la biodiesel este
in jurul valorii de 70oC
24 Transesterificarea in cataliza eterogena bazica si acida
Acizii grasi liberi reactioneaza cu metanolul (11) si cu catalizatorul acid precum acidul
sulfuric pentru a forma metilesteri Randamentul acestei reactii este in general de 96 ceea ce
inseamna ca un procent de aproximativ 4 de acizi grasi liberi nu reactioneaza urmand ca
acestia sa reactioneze cu catalizatorul bazic in urmatorul pas si formeaza sapunuri
In cazul in care sapunurile nu sunt indepartate inainte de transesterificare sunt necesare
teste de control al calitatii in vederea evidentierii prezentei sapunurilor Restul procesului este
similar cu cel descris mai devreme Insa acest proces are un randament ce poate depasi valoarea
de 99 depinzand de cantitatea de acizi grasi din materia prima originala si de varietatea de
produse secundare rezultate
25 Transesterificarea enzimatica
Poate avea loc icircn două sisteme de reacţie pentru obţinerea de biodiesel pe cale enzimatică
şi anume metanoliză icircn sistem cu agitare continuă respectiv metanoliză icircn sistem cu deplasare si
recirculare
Icircn primul caz reacţia are loc folosind un reactor de tip batch icircn care enzima este supusă
agitării icircmpreună cu amestecul de reacţie de la icircnceputul reacţiei pacircnă la finalizarea acesteia icircn
10
Lipaza
MetanolUlei vegetal din sofranel
Transesterificare
Separare
Faza inferioaraFaza superioara
GlicerolBIODIESEL
Obtinerea de biodiesel folosind cataliza enzimatica
timp ce icircn al doilea caz reacţia are loc prin recircularea amestecului de reacţie peste stratul fix
de enzimă ndash reactor tip coloană cu umplutură
Condiţiile de reacţie folosite icircn ambele cazuri sunt cele care s-au dovedit a fi optime
pentru metanoliza enzimatică a uleiului de floarea soarelui catalizată de Novozym 435 Reacţiile
au fost monitorizate timp de 24 h iar pentru aceasta s-au prelevat probe din amestecul de reacţie
la intervale regulate de timp şi s-au analizat Analizele efectuate au urmărit determinarea
randamentului icircn esteri metilici şi au fost realizate cu ajutorul cromatografiei icircn fază gazoasă
Randamentele sunt net superioare icircn sistemul cu agitare cacircnd icircncă de la icircnceputul reacţiei
enzima se află icircn contact cu toată cantitatea de ulei ceea ce duce la o viteză mai mare de reacţie
Astfel după primele 15 min randamentul global pentru reacţia cu agitare este deja de 236
(mm)
26 Transesterificarea asistata de microunde
Transesterificarea poate fi efectuata prin reactia catalitica sau necatalitica folosind
diferite sisteme de incalzire
Un sistem de incalzire alternativa - de incalzire cu microunde a fost folosit icircn ultimii
ani mai ales in testarile de laborator si la nivel de pilot In acest caz reactia de transesterificare
este accelerata intr-un timp de reactie scurt Ca urmare are loc o reducere importanta a cantitatii
de produse secundare si un timp scurt de reactie
11
Se utilizeaza un sistem de incalzire tip cuptor cu microunde Intreg sistemul a fost
echipatcuun condensator cu reflux un agitator magnetic si un detector detemperatura tip non-
contact in infrarosu care permitecontrolul continuu si constant altemperaturiide lucru
Compozitia de acizi grasi a uleiului şianalizaprobelorde biomotorina se efectueaza pe
cromatograf de gaz 6890N echipat cu detector de ionizare cu flacara
27 Transesterificarea asistata de ultrasunete
In prezent biodieselul este in principal produs in reactoare lot Folosirea ultrasunetelor
in transesterificarea uleiurilor la biodiesel permite prelucrarea in linie continua la orice scara
Ultrasonicarea duce la o crestere arandamentului de biodiesel pana la 99 Reactoarele cu
ultrasunete reduc timpul de prelucrare la mai putin de 30 de secunde (prelucrarea conventionale
1 - 4 orasarja) Mai important ultrasonicarea reduce timpul de separare de la 5 - 10 ore (folosind
agitatie conventionale) la mai putin de 60 de minute
Transesterificarea cu ultrasunete implica urmatorii pasi
1 uleiul vegetal este amestecat cu metanol (care produc esterii de metil) sau etanol (pentru etil
esteri) precum si cu catalizatorii
2 amestecul este icircncălzit la temperaturi icircntre 45 şi 65 0C
3 apoi este trecut prin sonicator timp de 5 la 15 secunde Sonicarea se efectueaza la o presiune
ridicate(De la 1 la 3bar manometru)
4 glicerina care se obtine ca produs secundar este separata folosind centrifuge
5 biodiesel convertit este spalat cu apa
12
III DOMENII DE UTILIZARE
Biodieselul pur denumit B100 este de fapt un monoalchilester al acizilor graşi derivaţi
din uleiurile vegetale sau animale
Biodieselul este un combustibil alternativ care poate fi utilizat icircn formă pură sau icircn
amestec cu motorină atunci cacircnd este ars icircn motoarele cu ardere internă sau cu combustibilii
pentru cazane atunci cacircnd este utilizat icircn scopuri casnice
Strategiile de dezvoltare se direcţionează pe utilizarea biodieselului spre zonele sensibile
din punct de vedere ambiental ca de exemplu
1048715 transportul transportul public local taxi autobuze servicii
1048715vehicule publice salubrizare străzi colectare gunoi menajer icircntreţinere spaţii verzi
1048715vehicule agricole şi de transport icircn zonele agricole
1048715vehicule ale armatei şi căile ferate
31 Avantaje
prin arderea lui se eliberează dioxidul de carbon absorbit de plante care işi reia astfel circuitul
icircn natură şi nu se creşte astfel concentraţia dioxidului de carbon din atmosferă De asemenea
prin ardere nu eliberează dioxid de sulf care duce la formarea ldquoploilor aciderdquo
este complet biodegradabil
motoarele diesel consacrate nu trebuie modificate atunci cacircnd se utilizează biodieselul
poate fi utilizat ca atare sau icircn amestec cu motorina
are cifra cetanica mai mare decacirct motorina astfel are eficienţă mai mare
poate fi utilizat stocat şi manipulat mai icircn siguranţă punctul de inflamabilitate fiind mai
ridicat
utilizarea biodieselului contribuie la valorificarea unor resurse agricole locale scăzacircnd
dependenţa de producătorii de petrol mondial
biodieselul este un combustibil curat La utilizarea accestuia se reduc semnificativ emisiile de
noxe comparativ cu motorina
biodieselul inlocuieste cu succes motorina petrolul sau poate fi amestecat cu acestea in orice
proportie
utilizarea biodiesel-ului - obtinut prin transesterificarea uleiului de sofranel cu alcooli inferiori
(metanol etanol etc) - drept combustibil pentru motoarele diesel moderne nu presupune
modificari constructive esentiale ale acestuia
biodieselul are toxicitate mai mica comparativ cu motorina si se reduc emisiile de
13
- dioxidul de sulf cu 100
- dioxidul de carbon 10-50
- dioxidul de azot 5-10
Biodieselul este mai sigur de manipulat decat motorina
Biodieselul este biodegradabil deoarece se obtine din resurse regenerabile
Calitatea biodieselul este reglementata de ASTM D 6751
32 Dezavantaje
are conţinut mare de apa dacă nu este obţinut prin tehnologii adecvate
datorită vacircscozităţii mai ridicate prezintă dificultaţi la pornire icircn condiţii de temperaturi
scăuzute
atacă garniturile şi conductele de cauciuc crud astfel că acestea trebuie icircnlocuite cu unele mai
rezistente Autovehiculele moderne sunt prevăzute cu garnituri rezistente
la o stocare mai icircndelungată (cacircteva luni) apar probleme de icircngroşare datorită oxidării
vascozitatea mai mare face ca pomparea sa fie mai dificila
valorile mai ridicate ale temperaturii de tulburare si a punctului de lichefiere pot pune
probleme la pornirea motorului la temperaturi mai scazute iar consumul de combustibil este mai
ridicat
procentul emisiilor de oxizi de azot (NOx) este mai ridicat
puterea dezvoltata de motorul este cu 5 mai mica comparativ cu puterea dezvoltata la
utilizarea diesel-ului clasic
exista pericolul depunerilor la nivelul injectorului iar gradul de uzura al motorului s-a dovedit
a fi mai ridicat
Uleiurile obţinute din plantele amintite - rapiţă şi floarea soarelui ndash reprezintă de fapt
depozite biochimice concentrate ale energiei solare Energia specifică a biodieselului obţinut din
aceste uleiuri 92 kW l se situează icircntre energia specifică a benzinei care este 86 kWl şi a
motorinei 98 kWl
Icircn schimb faţă de benzină şi motorină ldquobiodieselulrdquo icircn speţă uleiurile vegetale din care
se obţine acesta pot fi reproduse an de an practic reprezentacircnd o sursă inepuizabilă de
combustibil faţă de ţiţeiul care s-a format icircn lungul a mii de ani
Icircn Europa de Vest biodieselul se produce pe scară largă Icircn Romacircnia producerea
biodieselului se face pe scară redusă Manevre birocratice şi condiţii aberante ce se cer pentru
obţinerea avizelor de mediu icircntacircrzie foarte mult dezvoltarea acestui domeniu De exemplu icircn
14
judeţul Timiş judeţ cu un potenţial agricol foarte mare suprafeţe icircntinse rămacircn necultivate
deoarece producătorii agricoli nu au unde să-şi vacircndă produsele
Icircn apropiere de judeţul Timiş icircn Ungaria se construiesc fabrici de biodiesel la
HODMEZOVASARHELY şi SZENTES care au preconizat să contracteze o parte a producţiei
de floarea soarelui şi din judeţul Timiş
Fabrica din HODMEZOVASARHELY care va intra icircn funcţiune icircn anul 2009 va
prelucra 440 de mii tone de floarea soarelui Materia primă va fi asigurată icircn proporţie de 60
din icircmprejurimile lui iar 30 din judeţul Bihor Arad şi Timiş şi 10 din Voivodina
Preţul de cost actual al biodieselului este icircn apropierea preţului motorinei obţinută din
ţiţei Cu timpul icircnsă icircmbunătăţind procesul tehnologic de obţinere şi randamentul cacirct şi prin
eliminarea cheltuielilor mari pentru transportul de materii prime de la locul de producere al
acestora la unitaţile de producere a biodieselului se poate reduce considerabil preţul acestuia Icircn
acest sens rapiţa şi floarea soarelui ar fi bine să fie produse icircn imediata apropiere de unitatea de
producere a biodieselului
Icircn acelaşi timp cercetările ce se fac pentru utilizarea cacirct mai eficientă a produselor
secundare obţinute icircn procesul de producere al bioduselului pot duce la scăderea preţului de cost
al acestuia
Icircn concluzie omenirea se pare că a găsit o alternativă acceptabilă de obţinere a unor
materii prime energetice care să icircnlocuiască ţiţeiul icircn curs de epuizare
15
IV CONCLUZII
Icircn ziua de azi există diverse procese industriale cu ajutorul cărora se poate obţine
biodiesel
Cele mai importante sunt
1 Procesul bază-bază prin care se foloseşte un catalizator hidroxidul Acest hidroxid poate
fi Hidroxid de sodiu (soda caustică) sau Hidroxid de potasiu
2 Procesul acid-bază este procesul icircn care se face prima dată o esterificare acidă şi apoi
continuă cu procesul normal bază-bază se folosesc icircn general acizi cu un icircnalt grad de
aciditate
3 Procese supercritice icircn acest proces nu este nevoie prezenţa unui catalizator se face la
temperaturi icircnalte icircn care uleiul şi alcoolul reacţionează fără necesitatea ca un agent
extern ca hidroxidul acţionează icircn reacţie
Procese enzimatice se cercetează unele enzime care pot să fie folosite ca acceleratori de
reacţie ulei-alcool Acest proces nu se foloseşte icircn actualitate datorită icircnaltului cost cea ce
icircmpiedică să se producă biodiesel icircn mari cantităţi Creşterea preţului combustibililor
convenţionali icircl face mai competitiv
Biodieselul rămacircne la ora actuală singurul combustibil alternativ substituient al
motorinei petroliere pentru autotracţiune şisau al carbunelui păcurii sau a metanului icircn reţelele
de termoficare sau producere de energie electrică
Biodieselul poate avea mai multe utilizări putacircnd fi utilizat ca aditiv icircn blende cu
motorina sau icircn stare pură ca şi combustibil
Deşi biodieselul icircn Romacircnia a experimentat un start greoi al producţiei nereuşind icircn
2005 să atingă pragul de 2 ulterior s-a bucurat de o creştere rapidă şi puternică Varietatea
materiilor prime ajută foarte mult atacirct icircn producţia de biodiesel cacirct şi icircn problemele de mediu
Pacircnă icircn prezent au fost icircntacirclnite multe procese de obţinere a biodieselului dar cu toate
acestea cel mai utilizat rămacircne procesul de transesterificare alcalină baziciăAcesta prezintă o
multitudine de avantaje atacirct pe plan financiar cacirct şi icircn racircndul producţiei
Creşterea cererii de petrol şi creşterea icircngrijorării pentru schimbarea potenţială globală a
climei icircnrăutăţirea calităţii aerului şi apei şi consideraţii serioase asupra sănătăţii populaţiei a
ambiţionat munca icircn cercetarea obţinerii de biocombustibili Astfel s-au descoperit noi metode
de obţinere a combustibililor dar şi noi metode de exploatare a combustibililor şi resurselor deja
existente
16
- IV CONCLUZIIhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
- IV CONCLUZII
-
de congelare compozitie elementara analiza termica) facandu-se apoi o analiză comparativă cu
diferite standarde pentru biodiesel
Biodieselul are proprietati de lubrificare superioare motorinei si o cifra cetanica mai
mare Aditia biodieselului reduce uzura sistemului de combustie si mareste perioada de
functionare a echipamentului de injectie ce se bazeaza pe combustibil pentru lubrificare
Puterea calorica atinge o valoare de 3727 Mjkg Are un punct de fierbere ridicat si o
presiune de vaporizare scazuta Temperatura de aprindere este mai ridicata decat cea a motorinei
de asemenea are o densitate mai mare
Biodieselul nu contine sulf si este folosit drept aditiv pentru lubrificare in motorina
Caracteristici UnitateValori minime
Valori maxime
Metoda de testare
Continut de esteri (mm) 965 - EN 14103
Densitate la 15degC kgmsup3 860 900EN ISO 3675 EN ISO 12185
Vascozitate la 40degC mmsup2s 35 50 EN ISO 3104
Punct de inflamabilitate degC gt 101 -EN ISO 2719 EN ISO 3679
Continut de sulf mgkg - 10EN ISO 20846 EN ISO 20884
Reziduu carbon (pe 10 reziduu de distilare)
(mm) - 03 EN ISO 10370
Cifra cetanica - 510 - EN ISO 5165
Cenusa sulfatata (mm) - 002 ISO 3987
Continut de apa mgkg - 500 EN ISO 12937
Contaminare totala mgkg - 24 EN 12662
Coroziune pe lama de cupru (3 h la 50 degC
notare Clasa 1 Clasa 1 EN ISO 2160
Stabilitate la oxidare 110degC ore 6 - prEN 15751 EN 14112
Indice de aciditatemg KOHg
- 05 EN 14104
Indice de iod - - 120 EN 14111
Conţinut de ester metilic al acidului linoleni
(mm) - 12 EN 14103
Esteri metilici polinesaturaţi (sup3 4 duble legături)
(mm) - 1 EN 14103
Continut de metanol (mm) - 02 EN 14110l
Continut de monogliceride (mm) - 08 EN 14105
Continut de digliceride (mm) - 02 EN 14105
5
Continut de triglliceride (mm) - 02 EN 14105
Glicerina libera (mm) - 002 EN 14105 EN 14106
Glicerina totala (mm) - 025 EN 14105
Metale Grupa I (Na + K) mgkg - 5EN 14108 EN 14109 EN 14538
Metale Grupa II (Ca+Mg) mgkg - 5 EN 14538
Continut de fosfor mgkg - 4 EN14107
14 Materii prime
Sursa de ulei vegetal icircn mod normal este uleiul de rapita este o specie cu un inalt
continut de ulei si se adapteaza bine la climele reci Totusi exista si alte varietati cu randament
mai mare la ha cum ar fi palmierul de ulei jatropha curcas etc Deasemenea se pot folosi si
uleiuri folosite (ex uleiul uzat la bucatarie) in cazul lui materia este ieftina in plus in acest mod
se recicleaza cea ce altfel ar fi fost reziduu
In plus exista si alte materii prime din care se pot extrage ulei In selva amazoniana sunt
folosite ca materie prima pintildeoacuten sacha inchi mamona si palmierul de ulei
Principalele etape in producerea biodieselului sunt obtinerea materiilor prime
procesarea acestora si distributia biodieselului obtinut astfel catre consumatori Prima etapa este
si cea mai importanta icircntrucat ea determina caracterisiticile biodieselului ce va fi obţinut tipul
de proces folosit si costul final al biodieselului
Grasimile reprezinta principala materie prima industriala pentru obtinerea acizilor grasi
corespunzatori si glicerina care la randul lor se valorifica prin chimizare in numeroase produse
comericiale sapunuri detergenti inhibitori de coroziune trinitrat de glicerina trioleina
tripalmitina tristearina gliptali etc bazate pe utilizarea a numeroase clase de substante
chimice Toate trigliceridele prin tranesterificare cu un alcool pot conduce la biodiesel In
literatura de specialitate sunt descrise transesterificari cu uleiuri de rapita de floarea soarelui de
soia de palmier de cocos de masline etc De asemenea noi resurse potentiale de materii prime
pentru biodiesel mai pot fi uleiurile de proumb de sofran de peste de balena de tung (uleiul de
lemn) de tarate de orez de in de mustar de ricin de alge
II TEHNOLOGII DE OBTINERE A BIODIESELUI
6
Grasimile si uleiurile sunt formate din trigliceride Fiecare triglicerida este compusa din
trei acizi grasi de catena lunga cu un numar de atomi de carbon cuprins intre 8 si 22 care sunt
legati de o molecula de glicerol Biodieselul este format din acizi grasi care sunt legati chimic de
o molecula de metanol In urma procesului de transesterificare molecula de glicerol este
indepartata aproape complet din compozitia biodieselului finit
Tehnologiile de obtinere a biodieselului comercial pot fi clasificate astfel
21 Transesterificarea in cataliza omogena alcalina a uleiurilor rafinate
22 Transesterificarea catalizata bazic a grasimilor vegetale cu un continut scazut de acizi
grasi liberi si a grasimilor animale
23 Transesterificarea in cataliza acida
24 Transesterificarea in cataliza eterogena bazica si acida
25 Transesterificarea enzimatica
26 Transesterificarea folosind microunde
27 Transesterificarea folosind ultrasunete
Tehnologiile se pot realiza in sistem batch in cazul obtinerii biodieselului la nivel
domestic sau continuu in cazul obtinerii acestuia la nivel industrial Tehnologia de obtinere in
sistem batch permite controlul calitativ al produsului de reactie in cazul utilizarii materiilor
prime de o calitate medie precum ulei prajit reciclat sau grasimile animale
Pentru ca biodieselul sa corespunda in punct de vedere calitativ trebuie sa ii lipseasca din
compozitie alcoolii catalizatorul sapunurile glicerina trigliceridele care nu au reactionat sau au
reactionat partial si acizii grasi liberi
In prezent exista numeroase produse pe baza de metil esteri utilizate in procesele chimice
la nivel industrial sau pentru fabricarea lubrifianti industriali Insa cerintele de procesare a
acestor produse nu sunt suficiente pentru obtinerea unui biodiesel corespunzator din punct de
vedere calitativ Cea mai comuna problema o reprezinta prezenta trigliceridelor care nu au
reactionat sau au facut-o partial si a glicerinei care cresc nivelul de vascozitate temperatura
punctului de tulburare si cea a punctului de curgere acesti factori ducand la posibile avarii ale
motorului
21 Transesterificarea in cataliza omogena alcalina a uleiurilor rafinate
Transesterificarea catalizata bazic a uleiurilor vegetale rafinate prezinta o eficienta
ridicata de pana la 999 si produce biodiesel de buna calitate dupa indepartarea excesului de
metanol catalizator bazic si glicerina
7
Ulei vegetal din sofranel
Transesterificare Separare
MetanolEvaporare
metanol
Faza superioara
Fazainferioara
Apareziduala
Spalare
BIODIESEL
Purificare
Glicerol
Produsesaponificare
Evaporare metanol
Obtinerea de biodiesel utilizand cataliza alcalina
Reactia chimica necesita trei molecule de metanol (sau alt alcool) pentru fiecare molecula
de triglicerida care corespunde cu aproximativ 10 greutatea de metanol per masa de ulei
procesat Principalul produs secundar de reactie este glicerina
Mici cantitati de acizi grasi liberi (15) sunt convertite in sapunuri Aceste sapunuri sunt
in mod normal indepartate odata cu glicerina sau odata cu procesul de rafinare al uleiului crud
Drept catalizatori bazici mai pot fi utilizati hidroxidul de sodiu sau metoxidul de sodiu
Catalizatorii pe baza de sodiu nu formeaza fertilizatorca produs de reactie Acizii sunt utilizati
atat pentru a stopa emulsifierea glicerinei in vederea unei procesari partiale ulterioare cat si
pentru a neutraliza catalizatorul bazic
Exista numeroase variatii ale tehnologiei alcaline de obtinere a bioidieselului Diferiti
catalizatori inclusiv cei nonbazici pot fi utilizati
Etanolul anhidric alcooli izopropilici sau butidici pot substitui metanolul insa timpul
8
O O || || CH2 - O - C - R1 CH3 - O - C - R1
| | O O CH2 - OH | || || | CH - O - C - R2 + 3 CH3OH =gt CH3 - O - C - R2 + CH - OH | (KOH) | | O O CH2 - OH | || || CH2 - O - C - R3 CH3 - O - C - R3
triglicerida metanol amestec de esteri ai glicerina acizilor grasi
de reactie este prelungit iar randamentul de obtinere a biodieselului poate scadea fiind necesare
masuri mai riguroase de control al calitatii precum si procese aditionale
Procesul de transesterificare bazica este realizat la atmosfera standard si la o
temperatura de 60oC Deasemenea exista variatii ale acestei tehnologii in care sunt utilizate
temperaturi si presiuni mai inalte Uneori distilarea este utilizata pentru controlul calitatii
22 Transesterificarea catalizata bazic a grasimilor vegetale cu un continut scazut de acizi
grasi liberi si a grasimilor animale
Transesterificarea catalizata bazic ce utilizeaza ca materie prima acizi grasi liberi
reprezinta o variatie a transesterificarii catalizate omogene alcaline Astfel o mica cantitate de
catalizator este adaugata la materia prima pentru a reactiona cu acizi grasi liberi si forma
sapunuri Apoi sapunurile sunt indepartate iar procesul de transesterificare incepe In cazul
producatorilor locali utilizarea acestei tehnologii prezinta dezavantajul pierderii unei cantitati de
ulei pur egal cu cea de sapun fara posibilitatea valorificarii lui Insa la nivel industrial
sapunurile pot fi reintroduse in reactie pentru obtinerea de produse utilizabile in agricultura
Aceasta variatie a procesului de transesterificare poate fi utilizata in functie de
disponibilitatea pe piata locala agricola a acizilor grasi si a valorii acestor produse (care ar trebui
sa fie mai mare decat a biodieselului)
23 Transesterificarea in cataliza acida cu utilizarea clorurii de colina xZn Cl2 pentru
obtinerea biodieselului
Clorura de colina xZnCl2 este utilizata drept catalizator acid de tip Lewis pentru
transesterificarea uleiului Obtinerea biodieselului folosind clorura de colina xZnCl2 este
eficienta prezentand numeroase avantaje precum modalitatea de preparare usoara prestul scazut
sau randamentul de obtinere al biodieselului similar cu cel obtinut in urma utilizarii altui tip de
catalizator Taria acida Lewis a lichidului ionic creste odata cu augmentarea cantitatii de ZnCl2
Datorită aciditatii scazute a catalizatorului randamentul de obtinere este mai mare decat
al altor lichide ionice Reactia are loc la un raport molar metanol-ulei vegetal 161 la o
temperatura de 70oC transesterificare fiind promovata de speciile acide Lewis Zn3Cl7- Zn2Cl5
-
si ZnCl3- din catalizatori Randamentul de obtinere al biodieselului este usor crescut cu cresterea
lui x de la 1 la 3
Timpul optim de reactie este de 72 de ore iar clorura de colină 2ZnCl2 este un catalizator
tipic pentru acesta abordare a reactiei de transesterificare conversia maxima de 5452 fiind
9
atinsa la 10 clorura de colina 2ZnCl2 Datorita reversibilitatii reactiei de transesterificare
folosita la obtinerea biodieselului producerea unui bun randament poate fi grabita prin
introducerea unui exces de metanol pentru a schimba echilibrul La un raport mai mic de 16
raportul de metanol ulei are un efect semnificativ asupra activitatii catalitice La adaugarea unei
cantităti mari de metanol concentratia catalizatorului este diluata la o cantitate fixa de clorură de
colina 2ZnCl2 si ulei vegetal iar depasirea raportului 16 de metanol nu are niciun efect asupra
performantei catalizatorului
Mai mult un raport molar mai mare de metanol ulei duce la o problema de separare in
timpul reciclarii Astfel raportul molat optim de metanol ulei vegetal este de 161 Influenţa
temperaturii asupra reactiei de esterificare devine mai mica odata cu cresterea acesteia Totusi
daca temperatura de reactie ajunge la punctul de fierbere a metanolului de 80 si 90oC metanolul
se va vaporiza rapid şi va forma un numar mare de bule care inhiba reactia la interfata dintre cele
doua faze In plus pentru conservarea energiei este necesara alegerea unei temperaturi relativ
scazute Astfel temperatura optima de reactie pentru transesterificarea uleiului la biodiesel este
in jurul valorii de 70oC
24 Transesterificarea in cataliza eterogena bazica si acida
Acizii grasi liberi reactioneaza cu metanolul (11) si cu catalizatorul acid precum acidul
sulfuric pentru a forma metilesteri Randamentul acestei reactii este in general de 96 ceea ce
inseamna ca un procent de aproximativ 4 de acizi grasi liberi nu reactioneaza urmand ca
acestia sa reactioneze cu catalizatorul bazic in urmatorul pas si formeaza sapunuri
In cazul in care sapunurile nu sunt indepartate inainte de transesterificare sunt necesare
teste de control al calitatii in vederea evidentierii prezentei sapunurilor Restul procesului este
similar cu cel descris mai devreme Insa acest proces are un randament ce poate depasi valoarea
de 99 depinzand de cantitatea de acizi grasi din materia prima originala si de varietatea de
produse secundare rezultate
25 Transesterificarea enzimatica
Poate avea loc icircn două sisteme de reacţie pentru obţinerea de biodiesel pe cale enzimatică
şi anume metanoliză icircn sistem cu agitare continuă respectiv metanoliză icircn sistem cu deplasare si
recirculare
Icircn primul caz reacţia are loc folosind un reactor de tip batch icircn care enzima este supusă
agitării icircmpreună cu amestecul de reacţie de la icircnceputul reacţiei pacircnă la finalizarea acesteia icircn
10
Lipaza
MetanolUlei vegetal din sofranel
Transesterificare
Separare
Faza inferioaraFaza superioara
GlicerolBIODIESEL
Obtinerea de biodiesel folosind cataliza enzimatica
timp ce icircn al doilea caz reacţia are loc prin recircularea amestecului de reacţie peste stratul fix
de enzimă ndash reactor tip coloană cu umplutură
Condiţiile de reacţie folosite icircn ambele cazuri sunt cele care s-au dovedit a fi optime
pentru metanoliza enzimatică a uleiului de floarea soarelui catalizată de Novozym 435 Reacţiile
au fost monitorizate timp de 24 h iar pentru aceasta s-au prelevat probe din amestecul de reacţie
la intervale regulate de timp şi s-au analizat Analizele efectuate au urmărit determinarea
randamentului icircn esteri metilici şi au fost realizate cu ajutorul cromatografiei icircn fază gazoasă
Randamentele sunt net superioare icircn sistemul cu agitare cacircnd icircncă de la icircnceputul reacţiei
enzima se află icircn contact cu toată cantitatea de ulei ceea ce duce la o viteză mai mare de reacţie
Astfel după primele 15 min randamentul global pentru reacţia cu agitare este deja de 236
(mm)
26 Transesterificarea asistata de microunde
Transesterificarea poate fi efectuata prin reactia catalitica sau necatalitica folosind
diferite sisteme de incalzire
Un sistem de incalzire alternativa - de incalzire cu microunde a fost folosit icircn ultimii
ani mai ales in testarile de laborator si la nivel de pilot In acest caz reactia de transesterificare
este accelerata intr-un timp de reactie scurt Ca urmare are loc o reducere importanta a cantitatii
de produse secundare si un timp scurt de reactie
11
Se utilizeaza un sistem de incalzire tip cuptor cu microunde Intreg sistemul a fost
echipatcuun condensator cu reflux un agitator magnetic si un detector detemperatura tip non-
contact in infrarosu care permitecontrolul continuu si constant altemperaturiide lucru
Compozitia de acizi grasi a uleiului şianalizaprobelorde biomotorina se efectueaza pe
cromatograf de gaz 6890N echipat cu detector de ionizare cu flacara
27 Transesterificarea asistata de ultrasunete
In prezent biodieselul este in principal produs in reactoare lot Folosirea ultrasunetelor
in transesterificarea uleiurilor la biodiesel permite prelucrarea in linie continua la orice scara
Ultrasonicarea duce la o crestere arandamentului de biodiesel pana la 99 Reactoarele cu
ultrasunete reduc timpul de prelucrare la mai putin de 30 de secunde (prelucrarea conventionale
1 - 4 orasarja) Mai important ultrasonicarea reduce timpul de separare de la 5 - 10 ore (folosind
agitatie conventionale) la mai putin de 60 de minute
Transesterificarea cu ultrasunete implica urmatorii pasi
1 uleiul vegetal este amestecat cu metanol (care produc esterii de metil) sau etanol (pentru etil
esteri) precum si cu catalizatorii
2 amestecul este icircncălzit la temperaturi icircntre 45 şi 65 0C
3 apoi este trecut prin sonicator timp de 5 la 15 secunde Sonicarea se efectueaza la o presiune
ridicate(De la 1 la 3bar manometru)
4 glicerina care se obtine ca produs secundar este separata folosind centrifuge
5 biodiesel convertit este spalat cu apa
12
III DOMENII DE UTILIZARE
Biodieselul pur denumit B100 este de fapt un monoalchilester al acizilor graşi derivaţi
din uleiurile vegetale sau animale
Biodieselul este un combustibil alternativ care poate fi utilizat icircn formă pură sau icircn
amestec cu motorină atunci cacircnd este ars icircn motoarele cu ardere internă sau cu combustibilii
pentru cazane atunci cacircnd este utilizat icircn scopuri casnice
Strategiile de dezvoltare se direcţionează pe utilizarea biodieselului spre zonele sensibile
din punct de vedere ambiental ca de exemplu
1048715 transportul transportul public local taxi autobuze servicii
1048715vehicule publice salubrizare străzi colectare gunoi menajer icircntreţinere spaţii verzi
1048715vehicule agricole şi de transport icircn zonele agricole
1048715vehicule ale armatei şi căile ferate
31 Avantaje
prin arderea lui se eliberează dioxidul de carbon absorbit de plante care işi reia astfel circuitul
icircn natură şi nu se creşte astfel concentraţia dioxidului de carbon din atmosferă De asemenea
prin ardere nu eliberează dioxid de sulf care duce la formarea ldquoploilor aciderdquo
este complet biodegradabil
motoarele diesel consacrate nu trebuie modificate atunci cacircnd se utilizează biodieselul
poate fi utilizat ca atare sau icircn amestec cu motorina
are cifra cetanica mai mare decacirct motorina astfel are eficienţă mai mare
poate fi utilizat stocat şi manipulat mai icircn siguranţă punctul de inflamabilitate fiind mai
ridicat
utilizarea biodieselului contribuie la valorificarea unor resurse agricole locale scăzacircnd
dependenţa de producătorii de petrol mondial
biodieselul este un combustibil curat La utilizarea accestuia se reduc semnificativ emisiile de
noxe comparativ cu motorina
biodieselul inlocuieste cu succes motorina petrolul sau poate fi amestecat cu acestea in orice
proportie
utilizarea biodiesel-ului - obtinut prin transesterificarea uleiului de sofranel cu alcooli inferiori
(metanol etanol etc) - drept combustibil pentru motoarele diesel moderne nu presupune
modificari constructive esentiale ale acestuia
biodieselul are toxicitate mai mica comparativ cu motorina si se reduc emisiile de
13
- dioxidul de sulf cu 100
- dioxidul de carbon 10-50
- dioxidul de azot 5-10
Biodieselul este mai sigur de manipulat decat motorina
Biodieselul este biodegradabil deoarece se obtine din resurse regenerabile
Calitatea biodieselul este reglementata de ASTM D 6751
32 Dezavantaje
are conţinut mare de apa dacă nu este obţinut prin tehnologii adecvate
datorită vacircscozităţii mai ridicate prezintă dificultaţi la pornire icircn condiţii de temperaturi
scăuzute
atacă garniturile şi conductele de cauciuc crud astfel că acestea trebuie icircnlocuite cu unele mai
rezistente Autovehiculele moderne sunt prevăzute cu garnituri rezistente
la o stocare mai icircndelungată (cacircteva luni) apar probleme de icircngroşare datorită oxidării
vascozitatea mai mare face ca pomparea sa fie mai dificila
valorile mai ridicate ale temperaturii de tulburare si a punctului de lichefiere pot pune
probleme la pornirea motorului la temperaturi mai scazute iar consumul de combustibil este mai
ridicat
procentul emisiilor de oxizi de azot (NOx) este mai ridicat
puterea dezvoltata de motorul este cu 5 mai mica comparativ cu puterea dezvoltata la
utilizarea diesel-ului clasic
exista pericolul depunerilor la nivelul injectorului iar gradul de uzura al motorului s-a dovedit
a fi mai ridicat
Uleiurile obţinute din plantele amintite - rapiţă şi floarea soarelui ndash reprezintă de fapt
depozite biochimice concentrate ale energiei solare Energia specifică a biodieselului obţinut din
aceste uleiuri 92 kW l se situează icircntre energia specifică a benzinei care este 86 kWl şi a
motorinei 98 kWl
Icircn schimb faţă de benzină şi motorină ldquobiodieselulrdquo icircn speţă uleiurile vegetale din care
se obţine acesta pot fi reproduse an de an practic reprezentacircnd o sursă inepuizabilă de
combustibil faţă de ţiţeiul care s-a format icircn lungul a mii de ani
Icircn Europa de Vest biodieselul se produce pe scară largă Icircn Romacircnia producerea
biodieselului se face pe scară redusă Manevre birocratice şi condiţii aberante ce se cer pentru
obţinerea avizelor de mediu icircntacircrzie foarte mult dezvoltarea acestui domeniu De exemplu icircn
14
judeţul Timiş judeţ cu un potenţial agricol foarte mare suprafeţe icircntinse rămacircn necultivate
deoarece producătorii agricoli nu au unde să-şi vacircndă produsele
Icircn apropiere de judeţul Timiş icircn Ungaria se construiesc fabrici de biodiesel la
HODMEZOVASARHELY şi SZENTES care au preconizat să contracteze o parte a producţiei
de floarea soarelui şi din judeţul Timiş
Fabrica din HODMEZOVASARHELY care va intra icircn funcţiune icircn anul 2009 va
prelucra 440 de mii tone de floarea soarelui Materia primă va fi asigurată icircn proporţie de 60
din icircmprejurimile lui iar 30 din judeţul Bihor Arad şi Timiş şi 10 din Voivodina
Preţul de cost actual al biodieselului este icircn apropierea preţului motorinei obţinută din
ţiţei Cu timpul icircnsă icircmbunătăţind procesul tehnologic de obţinere şi randamentul cacirct şi prin
eliminarea cheltuielilor mari pentru transportul de materii prime de la locul de producere al
acestora la unitaţile de producere a biodieselului se poate reduce considerabil preţul acestuia Icircn
acest sens rapiţa şi floarea soarelui ar fi bine să fie produse icircn imediata apropiere de unitatea de
producere a biodieselului
Icircn acelaşi timp cercetările ce se fac pentru utilizarea cacirct mai eficientă a produselor
secundare obţinute icircn procesul de producere al bioduselului pot duce la scăderea preţului de cost
al acestuia
Icircn concluzie omenirea se pare că a găsit o alternativă acceptabilă de obţinere a unor
materii prime energetice care să icircnlocuiască ţiţeiul icircn curs de epuizare
15
IV CONCLUZII
Icircn ziua de azi există diverse procese industriale cu ajutorul cărora se poate obţine
biodiesel
Cele mai importante sunt
1 Procesul bază-bază prin care se foloseşte un catalizator hidroxidul Acest hidroxid poate
fi Hidroxid de sodiu (soda caustică) sau Hidroxid de potasiu
2 Procesul acid-bază este procesul icircn care se face prima dată o esterificare acidă şi apoi
continuă cu procesul normal bază-bază se folosesc icircn general acizi cu un icircnalt grad de
aciditate
3 Procese supercritice icircn acest proces nu este nevoie prezenţa unui catalizator se face la
temperaturi icircnalte icircn care uleiul şi alcoolul reacţionează fără necesitatea ca un agent
extern ca hidroxidul acţionează icircn reacţie
Procese enzimatice se cercetează unele enzime care pot să fie folosite ca acceleratori de
reacţie ulei-alcool Acest proces nu se foloseşte icircn actualitate datorită icircnaltului cost cea ce
icircmpiedică să se producă biodiesel icircn mari cantităţi Creşterea preţului combustibililor
convenţionali icircl face mai competitiv
Biodieselul rămacircne la ora actuală singurul combustibil alternativ substituient al
motorinei petroliere pentru autotracţiune şisau al carbunelui păcurii sau a metanului icircn reţelele
de termoficare sau producere de energie electrică
Biodieselul poate avea mai multe utilizări putacircnd fi utilizat ca aditiv icircn blende cu
motorina sau icircn stare pură ca şi combustibil
Deşi biodieselul icircn Romacircnia a experimentat un start greoi al producţiei nereuşind icircn
2005 să atingă pragul de 2 ulterior s-a bucurat de o creştere rapidă şi puternică Varietatea
materiilor prime ajută foarte mult atacirct icircn producţia de biodiesel cacirct şi icircn problemele de mediu
Pacircnă icircn prezent au fost icircntacirclnite multe procese de obţinere a biodieselului dar cu toate
acestea cel mai utilizat rămacircne procesul de transesterificare alcalină baziciăAcesta prezintă o
multitudine de avantaje atacirct pe plan financiar cacirct şi icircn racircndul producţiei
Creşterea cererii de petrol şi creşterea icircngrijorării pentru schimbarea potenţială globală a
climei icircnrăutăţirea calităţii aerului şi apei şi consideraţii serioase asupra sănătăţii populaţiei a
ambiţionat munca icircn cercetarea obţinerii de biocombustibili Astfel s-au descoperit noi metode
de obţinere a combustibililor dar şi noi metode de exploatare a combustibililor şi resurselor deja
existente
16
- IV CONCLUZIIhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
- IV CONCLUZII
-
Continut de triglliceride (mm) - 02 EN 14105
Glicerina libera (mm) - 002 EN 14105 EN 14106
Glicerina totala (mm) - 025 EN 14105
Metale Grupa I (Na + K) mgkg - 5EN 14108 EN 14109 EN 14538
Metale Grupa II (Ca+Mg) mgkg - 5 EN 14538
Continut de fosfor mgkg - 4 EN14107
14 Materii prime
Sursa de ulei vegetal icircn mod normal este uleiul de rapita este o specie cu un inalt
continut de ulei si se adapteaza bine la climele reci Totusi exista si alte varietati cu randament
mai mare la ha cum ar fi palmierul de ulei jatropha curcas etc Deasemenea se pot folosi si
uleiuri folosite (ex uleiul uzat la bucatarie) in cazul lui materia este ieftina in plus in acest mod
se recicleaza cea ce altfel ar fi fost reziduu
In plus exista si alte materii prime din care se pot extrage ulei In selva amazoniana sunt
folosite ca materie prima pintildeoacuten sacha inchi mamona si palmierul de ulei
Principalele etape in producerea biodieselului sunt obtinerea materiilor prime
procesarea acestora si distributia biodieselului obtinut astfel catre consumatori Prima etapa este
si cea mai importanta icircntrucat ea determina caracterisiticile biodieselului ce va fi obţinut tipul
de proces folosit si costul final al biodieselului
Grasimile reprezinta principala materie prima industriala pentru obtinerea acizilor grasi
corespunzatori si glicerina care la randul lor se valorifica prin chimizare in numeroase produse
comericiale sapunuri detergenti inhibitori de coroziune trinitrat de glicerina trioleina
tripalmitina tristearina gliptali etc bazate pe utilizarea a numeroase clase de substante
chimice Toate trigliceridele prin tranesterificare cu un alcool pot conduce la biodiesel In
literatura de specialitate sunt descrise transesterificari cu uleiuri de rapita de floarea soarelui de
soia de palmier de cocos de masline etc De asemenea noi resurse potentiale de materii prime
pentru biodiesel mai pot fi uleiurile de proumb de sofran de peste de balena de tung (uleiul de
lemn) de tarate de orez de in de mustar de ricin de alge
II TEHNOLOGII DE OBTINERE A BIODIESELUI
6
Grasimile si uleiurile sunt formate din trigliceride Fiecare triglicerida este compusa din
trei acizi grasi de catena lunga cu un numar de atomi de carbon cuprins intre 8 si 22 care sunt
legati de o molecula de glicerol Biodieselul este format din acizi grasi care sunt legati chimic de
o molecula de metanol In urma procesului de transesterificare molecula de glicerol este
indepartata aproape complet din compozitia biodieselului finit
Tehnologiile de obtinere a biodieselului comercial pot fi clasificate astfel
21 Transesterificarea in cataliza omogena alcalina a uleiurilor rafinate
22 Transesterificarea catalizata bazic a grasimilor vegetale cu un continut scazut de acizi
grasi liberi si a grasimilor animale
23 Transesterificarea in cataliza acida
24 Transesterificarea in cataliza eterogena bazica si acida
25 Transesterificarea enzimatica
26 Transesterificarea folosind microunde
27 Transesterificarea folosind ultrasunete
Tehnologiile se pot realiza in sistem batch in cazul obtinerii biodieselului la nivel
domestic sau continuu in cazul obtinerii acestuia la nivel industrial Tehnologia de obtinere in
sistem batch permite controlul calitativ al produsului de reactie in cazul utilizarii materiilor
prime de o calitate medie precum ulei prajit reciclat sau grasimile animale
Pentru ca biodieselul sa corespunda in punct de vedere calitativ trebuie sa ii lipseasca din
compozitie alcoolii catalizatorul sapunurile glicerina trigliceridele care nu au reactionat sau au
reactionat partial si acizii grasi liberi
In prezent exista numeroase produse pe baza de metil esteri utilizate in procesele chimice
la nivel industrial sau pentru fabricarea lubrifianti industriali Insa cerintele de procesare a
acestor produse nu sunt suficiente pentru obtinerea unui biodiesel corespunzator din punct de
vedere calitativ Cea mai comuna problema o reprezinta prezenta trigliceridelor care nu au
reactionat sau au facut-o partial si a glicerinei care cresc nivelul de vascozitate temperatura
punctului de tulburare si cea a punctului de curgere acesti factori ducand la posibile avarii ale
motorului
21 Transesterificarea in cataliza omogena alcalina a uleiurilor rafinate
Transesterificarea catalizata bazic a uleiurilor vegetale rafinate prezinta o eficienta
ridicata de pana la 999 si produce biodiesel de buna calitate dupa indepartarea excesului de
metanol catalizator bazic si glicerina
7
Ulei vegetal din sofranel
Transesterificare Separare
MetanolEvaporare
metanol
Faza superioara
Fazainferioara
Apareziduala
Spalare
BIODIESEL
Purificare
Glicerol
Produsesaponificare
Evaporare metanol
Obtinerea de biodiesel utilizand cataliza alcalina
Reactia chimica necesita trei molecule de metanol (sau alt alcool) pentru fiecare molecula
de triglicerida care corespunde cu aproximativ 10 greutatea de metanol per masa de ulei
procesat Principalul produs secundar de reactie este glicerina
Mici cantitati de acizi grasi liberi (15) sunt convertite in sapunuri Aceste sapunuri sunt
in mod normal indepartate odata cu glicerina sau odata cu procesul de rafinare al uleiului crud
Drept catalizatori bazici mai pot fi utilizati hidroxidul de sodiu sau metoxidul de sodiu
Catalizatorii pe baza de sodiu nu formeaza fertilizatorca produs de reactie Acizii sunt utilizati
atat pentru a stopa emulsifierea glicerinei in vederea unei procesari partiale ulterioare cat si
pentru a neutraliza catalizatorul bazic
Exista numeroase variatii ale tehnologiei alcaline de obtinere a bioidieselului Diferiti
catalizatori inclusiv cei nonbazici pot fi utilizati
Etanolul anhidric alcooli izopropilici sau butidici pot substitui metanolul insa timpul
8
O O || || CH2 - O - C - R1 CH3 - O - C - R1
| | O O CH2 - OH | || || | CH - O - C - R2 + 3 CH3OH =gt CH3 - O - C - R2 + CH - OH | (KOH) | | O O CH2 - OH | || || CH2 - O - C - R3 CH3 - O - C - R3
triglicerida metanol amestec de esteri ai glicerina acizilor grasi
de reactie este prelungit iar randamentul de obtinere a biodieselului poate scadea fiind necesare
masuri mai riguroase de control al calitatii precum si procese aditionale
Procesul de transesterificare bazica este realizat la atmosfera standard si la o
temperatura de 60oC Deasemenea exista variatii ale acestei tehnologii in care sunt utilizate
temperaturi si presiuni mai inalte Uneori distilarea este utilizata pentru controlul calitatii
22 Transesterificarea catalizata bazic a grasimilor vegetale cu un continut scazut de acizi
grasi liberi si a grasimilor animale
Transesterificarea catalizata bazic ce utilizeaza ca materie prima acizi grasi liberi
reprezinta o variatie a transesterificarii catalizate omogene alcaline Astfel o mica cantitate de
catalizator este adaugata la materia prima pentru a reactiona cu acizi grasi liberi si forma
sapunuri Apoi sapunurile sunt indepartate iar procesul de transesterificare incepe In cazul
producatorilor locali utilizarea acestei tehnologii prezinta dezavantajul pierderii unei cantitati de
ulei pur egal cu cea de sapun fara posibilitatea valorificarii lui Insa la nivel industrial
sapunurile pot fi reintroduse in reactie pentru obtinerea de produse utilizabile in agricultura
Aceasta variatie a procesului de transesterificare poate fi utilizata in functie de
disponibilitatea pe piata locala agricola a acizilor grasi si a valorii acestor produse (care ar trebui
sa fie mai mare decat a biodieselului)
23 Transesterificarea in cataliza acida cu utilizarea clorurii de colina xZn Cl2 pentru
obtinerea biodieselului
Clorura de colina xZnCl2 este utilizata drept catalizator acid de tip Lewis pentru
transesterificarea uleiului Obtinerea biodieselului folosind clorura de colina xZnCl2 este
eficienta prezentand numeroase avantaje precum modalitatea de preparare usoara prestul scazut
sau randamentul de obtinere al biodieselului similar cu cel obtinut in urma utilizarii altui tip de
catalizator Taria acida Lewis a lichidului ionic creste odata cu augmentarea cantitatii de ZnCl2
Datorită aciditatii scazute a catalizatorului randamentul de obtinere este mai mare decat
al altor lichide ionice Reactia are loc la un raport molar metanol-ulei vegetal 161 la o
temperatura de 70oC transesterificare fiind promovata de speciile acide Lewis Zn3Cl7- Zn2Cl5
-
si ZnCl3- din catalizatori Randamentul de obtinere al biodieselului este usor crescut cu cresterea
lui x de la 1 la 3
Timpul optim de reactie este de 72 de ore iar clorura de colină 2ZnCl2 este un catalizator
tipic pentru acesta abordare a reactiei de transesterificare conversia maxima de 5452 fiind
9
atinsa la 10 clorura de colina 2ZnCl2 Datorita reversibilitatii reactiei de transesterificare
folosita la obtinerea biodieselului producerea unui bun randament poate fi grabita prin
introducerea unui exces de metanol pentru a schimba echilibrul La un raport mai mic de 16
raportul de metanol ulei are un efect semnificativ asupra activitatii catalitice La adaugarea unei
cantităti mari de metanol concentratia catalizatorului este diluata la o cantitate fixa de clorură de
colina 2ZnCl2 si ulei vegetal iar depasirea raportului 16 de metanol nu are niciun efect asupra
performantei catalizatorului
Mai mult un raport molar mai mare de metanol ulei duce la o problema de separare in
timpul reciclarii Astfel raportul molat optim de metanol ulei vegetal este de 161 Influenţa
temperaturii asupra reactiei de esterificare devine mai mica odata cu cresterea acesteia Totusi
daca temperatura de reactie ajunge la punctul de fierbere a metanolului de 80 si 90oC metanolul
se va vaporiza rapid şi va forma un numar mare de bule care inhiba reactia la interfata dintre cele
doua faze In plus pentru conservarea energiei este necesara alegerea unei temperaturi relativ
scazute Astfel temperatura optima de reactie pentru transesterificarea uleiului la biodiesel este
in jurul valorii de 70oC
24 Transesterificarea in cataliza eterogena bazica si acida
Acizii grasi liberi reactioneaza cu metanolul (11) si cu catalizatorul acid precum acidul
sulfuric pentru a forma metilesteri Randamentul acestei reactii este in general de 96 ceea ce
inseamna ca un procent de aproximativ 4 de acizi grasi liberi nu reactioneaza urmand ca
acestia sa reactioneze cu catalizatorul bazic in urmatorul pas si formeaza sapunuri
In cazul in care sapunurile nu sunt indepartate inainte de transesterificare sunt necesare
teste de control al calitatii in vederea evidentierii prezentei sapunurilor Restul procesului este
similar cu cel descris mai devreme Insa acest proces are un randament ce poate depasi valoarea
de 99 depinzand de cantitatea de acizi grasi din materia prima originala si de varietatea de
produse secundare rezultate
25 Transesterificarea enzimatica
Poate avea loc icircn două sisteme de reacţie pentru obţinerea de biodiesel pe cale enzimatică
şi anume metanoliză icircn sistem cu agitare continuă respectiv metanoliză icircn sistem cu deplasare si
recirculare
Icircn primul caz reacţia are loc folosind un reactor de tip batch icircn care enzima este supusă
agitării icircmpreună cu amestecul de reacţie de la icircnceputul reacţiei pacircnă la finalizarea acesteia icircn
10
Lipaza
MetanolUlei vegetal din sofranel
Transesterificare
Separare
Faza inferioaraFaza superioara
GlicerolBIODIESEL
Obtinerea de biodiesel folosind cataliza enzimatica
timp ce icircn al doilea caz reacţia are loc prin recircularea amestecului de reacţie peste stratul fix
de enzimă ndash reactor tip coloană cu umplutură
Condiţiile de reacţie folosite icircn ambele cazuri sunt cele care s-au dovedit a fi optime
pentru metanoliza enzimatică a uleiului de floarea soarelui catalizată de Novozym 435 Reacţiile
au fost monitorizate timp de 24 h iar pentru aceasta s-au prelevat probe din amestecul de reacţie
la intervale regulate de timp şi s-au analizat Analizele efectuate au urmărit determinarea
randamentului icircn esteri metilici şi au fost realizate cu ajutorul cromatografiei icircn fază gazoasă
Randamentele sunt net superioare icircn sistemul cu agitare cacircnd icircncă de la icircnceputul reacţiei
enzima se află icircn contact cu toată cantitatea de ulei ceea ce duce la o viteză mai mare de reacţie
Astfel după primele 15 min randamentul global pentru reacţia cu agitare este deja de 236
(mm)
26 Transesterificarea asistata de microunde
Transesterificarea poate fi efectuata prin reactia catalitica sau necatalitica folosind
diferite sisteme de incalzire
Un sistem de incalzire alternativa - de incalzire cu microunde a fost folosit icircn ultimii
ani mai ales in testarile de laborator si la nivel de pilot In acest caz reactia de transesterificare
este accelerata intr-un timp de reactie scurt Ca urmare are loc o reducere importanta a cantitatii
de produse secundare si un timp scurt de reactie
11
Se utilizeaza un sistem de incalzire tip cuptor cu microunde Intreg sistemul a fost
echipatcuun condensator cu reflux un agitator magnetic si un detector detemperatura tip non-
contact in infrarosu care permitecontrolul continuu si constant altemperaturiide lucru
Compozitia de acizi grasi a uleiului şianalizaprobelorde biomotorina se efectueaza pe
cromatograf de gaz 6890N echipat cu detector de ionizare cu flacara
27 Transesterificarea asistata de ultrasunete
In prezent biodieselul este in principal produs in reactoare lot Folosirea ultrasunetelor
in transesterificarea uleiurilor la biodiesel permite prelucrarea in linie continua la orice scara
Ultrasonicarea duce la o crestere arandamentului de biodiesel pana la 99 Reactoarele cu
ultrasunete reduc timpul de prelucrare la mai putin de 30 de secunde (prelucrarea conventionale
1 - 4 orasarja) Mai important ultrasonicarea reduce timpul de separare de la 5 - 10 ore (folosind
agitatie conventionale) la mai putin de 60 de minute
Transesterificarea cu ultrasunete implica urmatorii pasi
1 uleiul vegetal este amestecat cu metanol (care produc esterii de metil) sau etanol (pentru etil
esteri) precum si cu catalizatorii
2 amestecul este icircncălzit la temperaturi icircntre 45 şi 65 0C
3 apoi este trecut prin sonicator timp de 5 la 15 secunde Sonicarea se efectueaza la o presiune
ridicate(De la 1 la 3bar manometru)
4 glicerina care se obtine ca produs secundar este separata folosind centrifuge
5 biodiesel convertit este spalat cu apa
12
III DOMENII DE UTILIZARE
Biodieselul pur denumit B100 este de fapt un monoalchilester al acizilor graşi derivaţi
din uleiurile vegetale sau animale
Biodieselul este un combustibil alternativ care poate fi utilizat icircn formă pură sau icircn
amestec cu motorină atunci cacircnd este ars icircn motoarele cu ardere internă sau cu combustibilii
pentru cazane atunci cacircnd este utilizat icircn scopuri casnice
Strategiile de dezvoltare se direcţionează pe utilizarea biodieselului spre zonele sensibile
din punct de vedere ambiental ca de exemplu
1048715 transportul transportul public local taxi autobuze servicii
1048715vehicule publice salubrizare străzi colectare gunoi menajer icircntreţinere spaţii verzi
1048715vehicule agricole şi de transport icircn zonele agricole
1048715vehicule ale armatei şi căile ferate
31 Avantaje
prin arderea lui se eliberează dioxidul de carbon absorbit de plante care işi reia astfel circuitul
icircn natură şi nu se creşte astfel concentraţia dioxidului de carbon din atmosferă De asemenea
prin ardere nu eliberează dioxid de sulf care duce la formarea ldquoploilor aciderdquo
este complet biodegradabil
motoarele diesel consacrate nu trebuie modificate atunci cacircnd se utilizează biodieselul
poate fi utilizat ca atare sau icircn amestec cu motorina
are cifra cetanica mai mare decacirct motorina astfel are eficienţă mai mare
poate fi utilizat stocat şi manipulat mai icircn siguranţă punctul de inflamabilitate fiind mai
ridicat
utilizarea biodieselului contribuie la valorificarea unor resurse agricole locale scăzacircnd
dependenţa de producătorii de petrol mondial
biodieselul este un combustibil curat La utilizarea accestuia se reduc semnificativ emisiile de
noxe comparativ cu motorina
biodieselul inlocuieste cu succes motorina petrolul sau poate fi amestecat cu acestea in orice
proportie
utilizarea biodiesel-ului - obtinut prin transesterificarea uleiului de sofranel cu alcooli inferiori
(metanol etanol etc) - drept combustibil pentru motoarele diesel moderne nu presupune
modificari constructive esentiale ale acestuia
biodieselul are toxicitate mai mica comparativ cu motorina si se reduc emisiile de
13
- dioxidul de sulf cu 100
- dioxidul de carbon 10-50
- dioxidul de azot 5-10
Biodieselul este mai sigur de manipulat decat motorina
Biodieselul este biodegradabil deoarece se obtine din resurse regenerabile
Calitatea biodieselul este reglementata de ASTM D 6751
32 Dezavantaje
are conţinut mare de apa dacă nu este obţinut prin tehnologii adecvate
datorită vacircscozităţii mai ridicate prezintă dificultaţi la pornire icircn condiţii de temperaturi
scăuzute
atacă garniturile şi conductele de cauciuc crud astfel că acestea trebuie icircnlocuite cu unele mai
rezistente Autovehiculele moderne sunt prevăzute cu garnituri rezistente
la o stocare mai icircndelungată (cacircteva luni) apar probleme de icircngroşare datorită oxidării
vascozitatea mai mare face ca pomparea sa fie mai dificila
valorile mai ridicate ale temperaturii de tulburare si a punctului de lichefiere pot pune
probleme la pornirea motorului la temperaturi mai scazute iar consumul de combustibil este mai
ridicat
procentul emisiilor de oxizi de azot (NOx) este mai ridicat
puterea dezvoltata de motorul este cu 5 mai mica comparativ cu puterea dezvoltata la
utilizarea diesel-ului clasic
exista pericolul depunerilor la nivelul injectorului iar gradul de uzura al motorului s-a dovedit
a fi mai ridicat
Uleiurile obţinute din plantele amintite - rapiţă şi floarea soarelui ndash reprezintă de fapt
depozite biochimice concentrate ale energiei solare Energia specifică a biodieselului obţinut din
aceste uleiuri 92 kW l se situează icircntre energia specifică a benzinei care este 86 kWl şi a
motorinei 98 kWl
Icircn schimb faţă de benzină şi motorină ldquobiodieselulrdquo icircn speţă uleiurile vegetale din care
se obţine acesta pot fi reproduse an de an practic reprezentacircnd o sursă inepuizabilă de
combustibil faţă de ţiţeiul care s-a format icircn lungul a mii de ani
Icircn Europa de Vest biodieselul se produce pe scară largă Icircn Romacircnia producerea
biodieselului se face pe scară redusă Manevre birocratice şi condiţii aberante ce se cer pentru
obţinerea avizelor de mediu icircntacircrzie foarte mult dezvoltarea acestui domeniu De exemplu icircn
14
judeţul Timiş judeţ cu un potenţial agricol foarte mare suprafeţe icircntinse rămacircn necultivate
deoarece producătorii agricoli nu au unde să-şi vacircndă produsele
Icircn apropiere de judeţul Timiş icircn Ungaria se construiesc fabrici de biodiesel la
HODMEZOVASARHELY şi SZENTES care au preconizat să contracteze o parte a producţiei
de floarea soarelui şi din judeţul Timiş
Fabrica din HODMEZOVASARHELY care va intra icircn funcţiune icircn anul 2009 va
prelucra 440 de mii tone de floarea soarelui Materia primă va fi asigurată icircn proporţie de 60
din icircmprejurimile lui iar 30 din judeţul Bihor Arad şi Timiş şi 10 din Voivodina
Preţul de cost actual al biodieselului este icircn apropierea preţului motorinei obţinută din
ţiţei Cu timpul icircnsă icircmbunătăţind procesul tehnologic de obţinere şi randamentul cacirct şi prin
eliminarea cheltuielilor mari pentru transportul de materii prime de la locul de producere al
acestora la unitaţile de producere a biodieselului se poate reduce considerabil preţul acestuia Icircn
acest sens rapiţa şi floarea soarelui ar fi bine să fie produse icircn imediata apropiere de unitatea de
producere a biodieselului
Icircn acelaşi timp cercetările ce se fac pentru utilizarea cacirct mai eficientă a produselor
secundare obţinute icircn procesul de producere al bioduselului pot duce la scăderea preţului de cost
al acestuia
Icircn concluzie omenirea se pare că a găsit o alternativă acceptabilă de obţinere a unor
materii prime energetice care să icircnlocuiască ţiţeiul icircn curs de epuizare
15
IV CONCLUZII
Icircn ziua de azi există diverse procese industriale cu ajutorul cărora se poate obţine
biodiesel
Cele mai importante sunt
1 Procesul bază-bază prin care se foloseşte un catalizator hidroxidul Acest hidroxid poate
fi Hidroxid de sodiu (soda caustică) sau Hidroxid de potasiu
2 Procesul acid-bază este procesul icircn care se face prima dată o esterificare acidă şi apoi
continuă cu procesul normal bază-bază se folosesc icircn general acizi cu un icircnalt grad de
aciditate
3 Procese supercritice icircn acest proces nu este nevoie prezenţa unui catalizator se face la
temperaturi icircnalte icircn care uleiul şi alcoolul reacţionează fără necesitatea ca un agent
extern ca hidroxidul acţionează icircn reacţie
Procese enzimatice se cercetează unele enzime care pot să fie folosite ca acceleratori de
reacţie ulei-alcool Acest proces nu se foloseşte icircn actualitate datorită icircnaltului cost cea ce
icircmpiedică să se producă biodiesel icircn mari cantităţi Creşterea preţului combustibililor
convenţionali icircl face mai competitiv
Biodieselul rămacircne la ora actuală singurul combustibil alternativ substituient al
motorinei petroliere pentru autotracţiune şisau al carbunelui păcurii sau a metanului icircn reţelele
de termoficare sau producere de energie electrică
Biodieselul poate avea mai multe utilizări putacircnd fi utilizat ca aditiv icircn blende cu
motorina sau icircn stare pură ca şi combustibil
Deşi biodieselul icircn Romacircnia a experimentat un start greoi al producţiei nereuşind icircn
2005 să atingă pragul de 2 ulterior s-a bucurat de o creştere rapidă şi puternică Varietatea
materiilor prime ajută foarte mult atacirct icircn producţia de biodiesel cacirct şi icircn problemele de mediu
Pacircnă icircn prezent au fost icircntacirclnite multe procese de obţinere a biodieselului dar cu toate
acestea cel mai utilizat rămacircne procesul de transesterificare alcalină baziciăAcesta prezintă o
multitudine de avantaje atacirct pe plan financiar cacirct şi icircn racircndul producţiei
Creşterea cererii de petrol şi creşterea icircngrijorării pentru schimbarea potenţială globală a
climei icircnrăutăţirea calităţii aerului şi apei şi consideraţii serioase asupra sănătăţii populaţiei a
ambiţionat munca icircn cercetarea obţinerii de biocombustibili Astfel s-au descoperit noi metode
de obţinere a combustibililor dar şi noi metode de exploatare a combustibililor şi resurselor deja
existente
16
- IV CONCLUZIIhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
- IV CONCLUZII
-
Grasimile si uleiurile sunt formate din trigliceride Fiecare triglicerida este compusa din
trei acizi grasi de catena lunga cu un numar de atomi de carbon cuprins intre 8 si 22 care sunt
legati de o molecula de glicerol Biodieselul este format din acizi grasi care sunt legati chimic de
o molecula de metanol In urma procesului de transesterificare molecula de glicerol este
indepartata aproape complet din compozitia biodieselului finit
Tehnologiile de obtinere a biodieselului comercial pot fi clasificate astfel
21 Transesterificarea in cataliza omogena alcalina a uleiurilor rafinate
22 Transesterificarea catalizata bazic a grasimilor vegetale cu un continut scazut de acizi
grasi liberi si a grasimilor animale
23 Transesterificarea in cataliza acida
24 Transesterificarea in cataliza eterogena bazica si acida
25 Transesterificarea enzimatica
26 Transesterificarea folosind microunde
27 Transesterificarea folosind ultrasunete
Tehnologiile se pot realiza in sistem batch in cazul obtinerii biodieselului la nivel
domestic sau continuu in cazul obtinerii acestuia la nivel industrial Tehnologia de obtinere in
sistem batch permite controlul calitativ al produsului de reactie in cazul utilizarii materiilor
prime de o calitate medie precum ulei prajit reciclat sau grasimile animale
Pentru ca biodieselul sa corespunda in punct de vedere calitativ trebuie sa ii lipseasca din
compozitie alcoolii catalizatorul sapunurile glicerina trigliceridele care nu au reactionat sau au
reactionat partial si acizii grasi liberi
In prezent exista numeroase produse pe baza de metil esteri utilizate in procesele chimice
la nivel industrial sau pentru fabricarea lubrifianti industriali Insa cerintele de procesare a
acestor produse nu sunt suficiente pentru obtinerea unui biodiesel corespunzator din punct de
vedere calitativ Cea mai comuna problema o reprezinta prezenta trigliceridelor care nu au
reactionat sau au facut-o partial si a glicerinei care cresc nivelul de vascozitate temperatura
punctului de tulburare si cea a punctului de curgere acesti factori ducand la posibile avarii ale
motorului
21 Transesterificarea in cataliza omogena alcalina a uleiurilor rafinate
Transesterificarea catalizata bazic a uleiurilor vegetale rafinate prezinta o eficienta
ridicata de pana la 999 si produce biodiesel de buna calitate dupa indepartarea excesului de
metanol catalizator bazic si glicerina
7
Ulei vegetal din sofranel
Transesterificare Separare
MetanolEvaporare
metanol
Faza superioara
Fazainferioara
Apareziduala
Spalare
BIODIESEL
Purificare
Glicerol
Produsesaponificare
Evaporare metanol
Obtinerea de biodiesel utilizand cataliza alcalina
Reactia chimica necesita trei molecule de metanol (sau alt alcool) pentru fiecare molecula
de triglicerida care corespunde cu aproximativ 10 greutatea de metanol per masa de ulei
procesat Principalul produs secundar de reactie este glicerina
Mici cantitati de acizi grasi liberi (15) sunt convertite in sapunuri Aceste sapunuri sunt
in mod normal indepartate odata cu glicerina sau odata cu procesul de rafinare al uleiului crud
Drept catalizatori bazici mai pot fi utilizati hidroxidul de sodiu sau metoxidul de sodiu
Catalizatorii pe baza de sodiu nu formeaza fertilizatorca produs de reactie Acizii sunt utilizati
atat pentru a stopa emulsifierea glicerinei in vederea unei procesari partiale ulterioare cat si
pentru a neutraliza catalizatorul bazic
Exista numeroase variatii ale tehnologiei alcaline de obtinere a bioidieselului Diferiti
catalizatori inclusiv cei nonbazici pot fi utilizati
Etanolul anhidric alcooli izopropilici sau butidici pot substitui metanolul insa timpul
8
O O || || CH2 - O - C - R1 CH3 - O - C - R1
| | O O CH2 - OH | || || | CH - O - C - R2 + 3 CH3OH =gt CH3 - O - C - R2 + CH - OH | (KOH) | | O O CH2 - OH | || || CH2 - O - C - R3 CH3 - O - C - R3
triglicerida metanol amestec de esteri ai glicerina acizilor grasi
de reactie este prelungit iar randamentul de obtinere a biodieselului poate scadea fiind necesare
masuri mai riguroase de control al calitatii precum si procese aditionale
Procesul de transesterificare bazica este realizat la atmosfera standard si la o
temperatura de 60oC Deasemenea exista variatii ale acestei tehnologii in care sunt utilizate
temperaturi si presiuni mai inalte Uneori distilarea este utilizata pentru controlul calitatii
22 Transesterificarea catalizata bazic a grasimilor vegetale cu un continut scazut de acizi
grasi liberi si a grasimilor animale
Transesterificarea catalizata bazic ce utilizeaza ca materie prima acizi grasi liberi
reprezinta o variatie a transesterificarii catalizate omogene alcaline Astfel o mica cantitate de
catalizator este adaugata la materia prima pentru a reactiona cu acizi grasi liberi si forma
sapunuri Apoi sapunurile sunt indepartate iar procesul de transesterificare incepe In cazul
producatorilor locali utilizarea acestei tehnologii prezinta dezavantajul pierderii unei cantitati de
ulei pur egal cu cea de sapun fara posibilitatea valorificarii lui Insa la nivel industrial
sapunurile pot fi reintroduse in reactie pentru obtinerea de produse utilizabile in agricultura
Aceasta variatie a procesului de transesterificare poate fi utilizata in functie de
disponibilitatea pe piata locala agricola a acizilor grasi si a valorii acestor produse (care ar trebui
sa fie mai mare decat a biodieselului)
23 Transesterificarea in cataliza acida cu utilizarea clorurii de colina xZn Cl2 pentru
obtinerea biodieselului
Clorura de colina xZnCl2 este utilizata drept catalizator acid de tip Lewis pentru
transesterificarea uleiului Obtinerea biodieselului folosind clorura de colina xZnCl2 este
eficienta prezentand numeroase avantaje precum modalitatea de preparare usoara prestul scazut
sau randamentul de obtinere al biodieselului similar cu cel obtinut in urma utilizarii altui tip de
catalizator Taria acida Lewis a lichidului ionic creste odata cu augmentarea cantitatii de ZnCl2
Datorită aciditatii scazute a catalizatorului randamentul de obtinere este mai mare decat
al altor lichide ionice Reactia are loc la un raport molar metanol-ulei vegetal 161 la o
temperatura de 70oC transesterificare fiind promovata de speciile acide Lewis Zn3Cl7- Zn2Cl5
-
si ZnCl3- din catalizatori Randamentul de obtinere al biodieselului este usor crescut cu cresterea
lui x de la 1 la 3
Timpul optim de reactie este de 72 de ore iar clorura de colină 2ZnCl2 este un catalizator
tipic pentru acesta abordare a reactiei de transesterificare conversia maxima de 5452 fiind
9
atinsa la 10 clorura de colina 2ZnCl2 Datorita reversibilitatii reactiei de transesterificare
folosita la obtinerea biodieselului producerea unui bun randament poate fi grabita prin
introducerea unui exces de metanol pentru a schimba echilibrul La un raport mai mic de 16
raportul de metanol ulei are un efect semnificativ asupra activitatii catalitice La adaugarea unei
cantităti mari de metanol concentratia catalizatorului este diluata la o cantitate fixa de clorură de
colina 2ZnCl2 si ulei vegetal iar depasirea raportului 16 de metanol nu are niciun efect asupra
performantei catalizatorului
Mai mult un raport molar mai mare de metanol ulei duce la o problema de separare in
timpul reciclarii Astfel raportul molat optim de metanol ulei vegetal este de 161 Influenţa
temperaturii asupra reactiei de esterificare devine mai mica odata cu cresterea acesteia Totusi
daca temperatura de reactie ajunge la punctul de fierbere a metanolului de 80 si 90oC metanolul
se va vaporiza rapid şi va forma un numar mare de bule care inhiba reactia la interfata dintre cele
doua faze In plus pentru conservarea energiei este necesara alegerea unei temperaturi relativ
scazute Astfel temperatura optima de reactie pentru transesterificarea uleiului la biodiesel este
in jurul valorii de 70oC
24 Transesterificarea in cataliza eterogena bazica si acida
Acizii grasi liberi reactioneaza cu metanolul (11) si cu catalizatorul acid precum acidul
sulfuric pentru a forma metilesteri Randamentul acestei reactii este in general de 96 ceea ce
inseamna ca un procent de aproximativ 4 de acizi grasi liberi nu reactioneaza urmand ca
acestia sa reactioneze cu catalizatorul bazic in urmatorul pas si formeaza sapunuri
In cazul in care sapunurile nu sunt indepartate inainte de transesterificare sunt necesare
teste de control al calitatii in vederea evidentierii prezentei sapunurilor Restul procesului este
similar cu cel descris mai devreme Insa acest proces are un randament ce poate depasi valoarea
de 99 depinzand de cantitatea de acizi grasi din materia prima originala si de varietatea de
produse secundare rezultate
25 Transesterificarea enzimatica
Poate avea loc icircn două sisteme de reacţie pentru obţinerea de biodiesel pe cale enzimatică
şi anume metanoliză icircn sistem cu agitare continuă respectiv metanoliză icircn sistem cu deplasare si
recirculare
Icircn primul caz reacţia are loc folosind un reactor de tip batch icircn care enzima este supusă
agitării icircmpreună cu amestecul de reacţie de la icircnceputul reacţiei pacircnă la finalizarea acesteia icircn
10
Lipaza
MetanolUlei vegetal din sofranel
Transesterificare
Separare
Faza inferioaraFaza superioara
GlicerolBIODIESEL
Obtinerea de biodiesel folosind cataliza enzimatica
timp ce icircn al doilea caz reacţia are loc prin recircularea amestecului de reacţie peste stratul fix
de enzimă ndash reactor tip coloană cu umplutură
Condiţiile de reacţie folosite icircn ambele cazuri sunt cele care s-au dovedit a fi optime
pentru metanoliza enzimatică a uleiului de floarea soarelui catalizată de Novozym 435 Reacţiile
au fost monitorizate timp de 24 h iar pentru aceasta s-au prelevat probe din amestecul de reacţie
la intervale regulate de timp şi s-au analizat Analizele efectuate au urmărit determinarea
randamentului icircn esteri metilici şi au fost realizate cu ajutorul cromatografiei icircn fază gazoasă
Randamentele sunt net superioare icircn sistemul cu agitare cacircnd icircncă de la icircnceputul reacţiei
enzima se află icircn contact cu toată cantitatea de ulei ceea ce duce la o viteză mai mare de reacţie
Astfel după primele 15 min randamentul global pentru reacţia cu agitare este deja de 236
(mm)
26 Transesterificarea asistata de microunde
Transesterificarea poate fi efectuata prin reactia catalitica sau necatalitica folosind
diferite sisteme de incalzire
Un sistem de incalzire alternativa - de incalzire cu microunde a fost folosit icircn ultimii
ani mai ales in testarile de laborator si la nivel de pilot In acest caz reactia de transesterificare
este accelerata intr-un timp de reactie scurt Ca urmare are loc o reducere importanta a cantitatii
de produse secundare si un timp scurt de reactie
11
Se utilizeaza un sistem de incalzire tip cuptor cu microunde Intreg sistemul a fost
echipatcuun condensator cu reflux un agitator magnetic si un detector detemperatura tip non-
contact in infrarosu care permitecontrolul continuu si constant altemperaturiide lucru
Compozitia de acizi grasi a uleiului şianalizaprobelorde biomotorina se efectueaza pe
cromatograf de gaz 6890N echipat cu detector de ionizare cu flacara
27 Transesterificarea asistata de ultrasunete
In prezent biodieselul este in principal produs in reactoare lot Folosirea ultrasunetelor
in transesterificarea uleiurilor la biodiesel permite prelucrarea in linie continua la orice scara
Ultrasonicarea duce la o crestere arandamentului de biodiesel pana la 99 Reactoarele cu
ultrasunete reduc timpul de prelucrare la mai putin de 30 de secunde (prelucrarea conventionale
1 - 4 orasarja) Mai important ultrasonicarea reduce timpul de separare de la 5 - 10 ore (folosind
agitatie conventionale) la mai putin de 60 de minute
Transesterificarea cu ultrasunete implica urmatorii pasi
1 uleiul vegetal este amestecat cu metanol (care produc esterii de metil) sau etanol (pentru etil
esteri) precum si cu catalizatorii
2 amestecul este icircncălzit la temperaturi icircntre 45 şi 65 0C
3 apoi este trecut prin sonicator timp de 5 la 15 secunde Sonicarea se efectueaza la o presiune
ridicate(De la 1 la 3bar manometru)
4 glicerina care se obtine ca produs secundar este separata folosind centrifuge
5 biodiesel convertit este spalat cu apa
12
III DOMENII DE UTILIZARE
Biodieselul pur denumit B100 este de fapt un monoalchilester al acizilor graşi derivaţi
din uleiurile vegetale sau animale
Biodieselul este un combustibil alternativ care poate fi utilizat icircn formă pură sau icircn
amestec cu motorină atunci cacircnd este ars icircn motoarele cu ardere internă sau cu combustibilii
pentru cazane atunci cacircnd este utilizat icircn scopuri casnice
Strategiile de dezvoltare se direcţionează pe utilizarea biodieselului spre zonele sensibile
din punct de vedere ambiental ca de exemplu
1048715 transportul transportul public local taxi autobuze servicii
1048715vehicule publice salubrizare străzi colectare gunoi menajer icircntreţinere spaţii verzi
1048715vehicule agricole şi de transport icircn zonele agricole
1048715vehicule ale armatei şi căile ferate
31 Avantaje
prin arderea lui se eliberează dioxidul de carbon absorbit de plante care işi reia astfel circuitul
icircn natură şi nu se creşte astfel concentraţia dioxidului de carbon din atmosferă De asemenea
prin ardere nu eliberează dioxid de sulf care duce la formarea ldquoploilor aciderdquo
este complet biodegradabil
motoarele diesel consacrate nu trebuie modificate atunci cacircnd se utilizează biodieselul
poate fi utilizat ca atare sau icircn amestec cu motorina
are cifra cetanica mai mare decacirct motorina astfel are eficienţă mai mare
poate fi utilizat stocat şi manipulat mai icircn siguranţă punctul de inflamabilitate fiind mai
ridicat
utilizarea biodieselului contribuie la valorificarea unor resurse agricole locale scăzacircnd
dependenţa de producătorii de petrol mondial
biodieselul este un combustibil curat La utilizarea accestuia se reduc semnificativ emisiile de
noxe comparativ cu motorina
biodieselul inlocuieste cu succes motorina petrolul sau poate fi amestecat cu acestea in orice
proportie
utilizarea biodiesel-ului - obtinut prin transesterificarea uleiului de sofranel cu alcooli inferiori
(metanol etanol etc) - drept combustibil pentru motoarele diesel moderne nu presupune
modificari constructive esentiale ale acestuia
biodieselul are toxicitate mai mica comparativ cu motorina si se reduc emisiile de
13
- dioxidul de sulf cu 100
- dioxidul de carbon 10-50
- dioxidul de azot 5-10
Biodieselul este mai sigur de manipulat decat motorina
Biodieselul este biodegradabil deoarece se obtine din resurse regenerabile
Calitatea biodieselul este reglementata de ASTM D 6751
32 Dezavantaje
are conţinut mare de apa dacă nu este obţinut prin tehnologii adecvate
datorită vacircscozităţii mai ridicate prezintă dificultaţi la pornire icircn condiţii de temperaturi
scăuzute
atacă garniturile şi conductele de cauciuc crud astfel că acestea trebuie icircnlocuite cu unele mai
rezistente Autovehiculele moderne sunt prevăzute cu garnituri rezistente
la o stocare mai icircndelungată (cacircteva luni) apar probleme de icircngroşare datorită oxidării
vascozitatea mai mare face ca pomparea sa fie mai dificila
valorile mai ridicate ale temperaturii de tulburare si a punctului de lichefiere pot pune
probleme la pornirea motorului la temperaturi mai scazute iar consumul de combustibil este mai
ridicat
procentul emisiilor de oxizi de azot (NOx) este mai ridicat
puterea dezvoltata de motorul este cu 5 mai mica comparativ cu puterea dezvoltata la
utilizarea diesel-ului clasic
exista pericolul depunerilor la nivelul injectorului iar gradul de uzura al motorului s-a dovedit
a fi mai ridicat
Uleiurile obţinute din plantele amintite - rapiţă şi floarea soarelui ndash reprezintă de fapt
depozite biochimice concentrate ale energiei solare Energia specifică a biodieselului obţinut din
aceste uleiuri 92 kW l se situează icircntre energia specifică a benzinei care este 86 kWl şi a
motorinei 98 kWl
Icircn schimb faţă de benzină şi motorină ldquobiodieselulrdquo icircn speţă uleiurile vegetale din care
se obţine acesta pot fi reproduse an de an practic reprezentacircnd o sursă inepuizabilă de
combustibil faţă de ţiţeiul care s-a format icircn lungul a mii de ani
Icircn Europa de Vest biodieselul se produce pe scară largă Icircn Romacircnia producerea
biodieselului se face pe scară redusă Manevre birocratice şi condiţii aberante ce se cer pentru
obţinerea avizelor de mediu icircntacircrzie foarte mult dezvoltarea acestui domeniu De exemplu icircn
14
judeţul Timiş judeţ cu un potenţial agricol foarte mare suprafeţe icircntinse rămacircn necultivate
deoarece producătorii agricoli nu au unde să-şi vacircndă produsele
Icircn apropiere de judeţul Timiş icircn Ungaria se construiesc fabrici de biodiesel la
HODMEZOVASARHELY şi SZENTES care au preconizat să contracteze o parte a producţiei
de floarea soarelui şi din judeţul Timiş
Fabrica din HODMEZOVASARHELY care va intra icircn funcţiune icircn anul 2009 va
prelucra 440 de mii tone de floarea soarelui Materia primă va fi asigurată icircn proporţie de 60
din icircmprejurimile lui iar 30 din judeţul Bihor Arad şi Timiş şi 10 din Voivodina
Preţul de cost actual al biodieselului este icircn apropierea preţului motorinei obţinută din
ţiţei Cu timpul icircnsă icircmbunătăţind procesul tehnologic de obţinere şi randamentul cacirct şi prin
eliminarea cheltuielilor mari pentru transportul de materii prime de la locul de producere al
acestora la unitaţile de producere a biodieselului se poate reduce considerabil preţul acestuia Icircn
acest sens rapiţa şi floarea soarelui ar fi bine să fie produse icircn imediata apropiere de unitatea de
producere a biodieselului
Icircn acelaşi timp cercetările ce se fac pentru utilizarea cacirct mai eficientă a produselor
secundare obţinute icircn procesul de producere al bioduselului pot duce la scăderea preţului de cost
al acestuia
Icircn concluzie omenirea se pare că a găsit o alternativă acceptabilă de obţinere a unor
materii prime energetice care să icircnlocuiască ţiţeiul icircn curs de epuizare
15
IV CONCLUZII
Icircn ziua de azi există diverse procese industriale cu ajutorul cărora se poate obţine
biodiesel
Cele mai importante sunt
1 Procesul bază-bază prin care se foloseşte un catalizator hidroxidul Acest hidroxid poate
fi Hidroxid de sodiu (soda caustică) sau Hidroxid de potasiu
2 Procesul acid-bază este procesul icircn care se face prima dată o esterificare acidă şi apoi
continuă cu procesul normal bază-bază se folosesc icircn general acizi cu un icircnalt grad de
aciditate
3 Procese supercritice icircn acest proces nu este nevoie prezenţa unui catalizator se face la
temperaturi icircnalte icircn care uleiul şi alcoolul reacţionează fără necesitatea ca un agent
extern ca hidroxidul acţionează icircn reacţie
Procese enzimatice se cercetează unele enzime care pot să fie folosite ca acceleratori de
reacţie ulei-alcool Acest proces nu se foloseşte icircn actualitate datorită icircnaltului cost cea ce
icircmpiedică să se producă biodiesel icircn mari cantităţi Creşterea preţului combustibililor
convenţionali icircl face mai competitiv
Biodieselul rămacircne la ora actuală singurul combustibil alternativ substituient al
motorinei petroliere pentru autotracţiune şisau al carbunelui păcurii sau a metanului icircn reţelele
de termoficare sau producere de energie electrică
Biodieselul poate avea mai multe utilizări putacircnd fi utilizat ca aditiv icircn blende cu
motorina sau icircn stare pură ca şi combustibil
Deşi biodieselul icircn Romacircnia a experimentat un start greoi al producţiei nereuşind icircn
2005 să atingă pragul de 2 ulterior s-a bucurat de o creştere rapidă şi puternică Varietatea
materiilor prime ajută foarte mult atacirct icircn producţia de biodiesel cacirct şi icircn problemele de mediu
Pacircnă icircn prezent au fost icircntacirclnite multe procese de obţinere a biodieselului dar cu toate
acestea cel mai utilizat rămacircne procesul de transesterificare alcalină baziciăAcesta prezintă o
multitudine de avantaje atacirct pe plan financiar cacirct şi icircn racircndul producţiei
Creşterea cererii de petrol şi creşterea icircngrijorării pentru schimbarea potenţială globală a
climei icircnrăutăţirea calităţii aerului şi apei şi consideraţii serioase asupra sănătăţii populaţiei a
ambiţionat munca icircn cercetarea obţinerii de biocombustibili Astfel s-au descoperit noi metode
de obţinere a combustibililor dar şi noi metode de exploatare a combustibililor şi resurselor deja
existente
16
- IV CONCLUZIIhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
- IV CONCLUZII
-
Ulei vegetal din sofranel
Transesterificare Separare
MetanolEvaporare
metanol
Faza superioara
Fazainferioara
Apareziduala
Spalare
BIODIESEL
Purificare
Glicerol
Produsesaponificare
Evaporare metanol
Obtinerea de biodiesel utilizand cataliza alcalina
Reactia chimica necesita trei molecule de metanol (sau alt alcool) pentru fiecare molecula
de triglicerida care corespunde cu aproximativ 10 greutatea de metanol per masa de ulei
procesat Principalul produs secundar de reactie este glicerina
Mici cantitati de acizi grasi liberi (15) sunt convertite in sapunuri Aceste sapunuri sunt
in mod normal indepartate odata cu glicerina sau odata cu procesul de rafinare al uleiului crud
Drept catalizatori bazici mai pot fi utilizati hidroxidul de sodiu sau metoxidul de sodiu
Catalizatorii pe baza de sodiu nu formeaza fertilizatorca produs de reactie Acizii sunt utilizati
atat pentru a stopa emulsifierea glicerinei in vederea unei procesari partiale ulterioare cat si
pentru a neutraliza catalizatorul bazic
Exista numeroase variatii ale tehnologiei alcaline de obtinere a bioidieselului Diferiti
catalizatori inclusiv cei nonbazici pot fi utilizati
Etanolul anhidric alcooli izopropilici sau butidici pot substitui metanolul insa timpul
8
O O || || CH2 - O - C - R1 CH3 - O - C - R1
| | O O CH2 - OH | || || | CH - O - C - R2 + 3 CH3OH =gt CH3 - O - C - R2 + CH - OH | (KOH) | | O O CH2 - OH | || || CH2 - O - C - R3 CH3 - O - C - R3
triglicerida metanol amestec de esteri ai glicerina acizilor grasi
de reactie este prelungit iar randamentul de obtinere a biodieselului poate scadea fiind necesare
masuri mai riguroase de control al calitatii precum si procese aditionale
Procesul de transesterificare bazica este realizat la atmosfera standard si la o
temperatura de 60oC Deasemenea exista variatii ale acestei tehnologii in care sunt utilizate
temperaturi si presiuni mai inalte Uneori distilarea este utilizata pentru controlul calitatii
22 Transesterificarea catalizata bazic a grasimilor vegetale cu un continut scazut de acizi
grasi liberi si a grasimilor animale
Transesterificarea catalizata bazic ce utilizeaza ca materie prima acizi grasi liberi
reprezinta o variatie a transesterificarii catalizate omogene alcaline Astfel o mica cantitate de
catalizator este adaugata la materia prima pentru a reactiona cu acizi grasi liberi si forma
sapunuri Apoi sapunurile sunt indepartate iar procesul de transesterificare incepe In cazul
producatorilor locali utilizarea acestei tehnologii prezinta dezavantajul pierderii unei cantitati de
ulei pur egal cu cea de sapun fara posibilitatea valorificarii lui Insa la nivel industrial
sapunurile pot fi reintroduse in reactie pentru obtinerea de produse utilizabile in agricultura
Aceasta variatie a procesului de transesterificare poate fi utilizata in functie de
disponibilitatea pe piata locala agricola a acizilor grasi si a valorii acestor produse (care ar trebui
sa fie mai mare decat a biodieselului)
23 Transesterificarea in cataliza acida cu utilizarea clorurii de colina xZn Cl2 pentru
obtinerea biodieselului
Clorura de colina xZnCl2 este utilizata drept catalizator acid de tip Lewis pentru
transesterificarea uleiului Obtinerea biodieselului folosind clorura de colina xZnCl2 este
eficienta prezentand numeroase avantaje precum modalitatea de preparare usoara prestul scazut
sau randamentul de obtinere al biodieselului similar cu cel obtinut in urma utilizarii altui tip de
catalizator Taria acida Lewis a lichidului ionic creste odata cu augmentarea cantitatii de ZnCl2
Datorită aciditatii scazute a catalizatorului randamentul de obtinere este mai mare decat
al altor lichide ionice Reactia are loc la un raport molar metanol-ulei vegetal 161 la o
temperatura de 70oC transesterificare fiind promovata de speciile acide Lewis Zn3Cl7- Zn2Cl5
-
si ZnCl3- din catalizatori Randamentul de obtinere al biodieselului este usor crescut cu cresterea
lui x de la 1 la 3
Timpul optim de reactie este de 72 de ore iar clorura de colină 2ZnCl2 este un catalizator
tipic pentru acesta abordare a reactiei de transesterificare conversia maxima de 5452 fiind
9
atinsa la 10 clorura de colina 2ZnCl2 Datorita reversibilitatii reactiei de transesterificare
folosita la obtinerea biodieselului producerea unui bun randament poate fi grabita prin
introducerea unui exces de metanol pentru a schimba echilibrul La un raport mai mic de 16
raportul de metanol ulei are un efect semnificativ asupra activitatii catalitice La adaugarea unei
cantităti mari de metanol concentratia catalizatorului este diluata la o cantitate fixa de clorură de
colina 2ZnCl2 si ulei vegetal iar depasirea raportului 16 de metanol nu are niciun efect asupra
performantei catalizatorului
Mai mult un raport molar mai mare de metanol ulei duce la o problema de separare in
timpul reciclarii Astfel raportul molat optim de metanol ulei vegetal este de 161 Influenţa
temperaturii asupra reactiei de esterificare devine mai mica odata cu cresterea acesteia Totusi
daca temperatura de reactie ajunge la punctul de fierbere a metanolului de 80 si 90oC metanolul
se va vaporiza rapid şi va forma un numar mare de bule care inhiba reactia la interfata dintre cele
doua faze In plus pentru conservarea energiei este necesara alegerea unei temperaturi relativ
scazute Astfel temperatura optima de reactie pentru transesterificarea uleiului la biodiesel este
in jurul valorii de 70oC
24 Transesterificarea in cataliza eterogena bazica si acida
Acizii grasi liberi reactioneaza cu metanolul (11) si cu catalizatorul acid precum acidul
sulfuric pentru a forma metilesteri Randamentul acestei reactii este in general de 96 ceea ce
inseamna ca un procent de aproximativ 4 de acizi grasi liberi nu reactioneaza urmand ca
acestia sa reactioneze cu catalizatorul bazic in urmatorul pas si formeaza sapunuri
In cazul in care sapunurile nu sunt indepartate inainte de transesterificare sunt necesare
teste de control al calitatii in vederea evidentierii prezentei sapunurilor Restul procesului este
similar cu cel descris mai devreme Insa acest proces are un randament ce poate depasi valoarea
de 99 depinzand de cantitatea de acizi grasi din materia prima originala si de varietatea de
produse secundare rezultate
25 Transesterificarea enzimatica
Poate avea loc icircn două sisteme de reacţie pentru obţinerea de biodiesel pe cale enzimatică
şi anume metanoliză icircn sistem cu agitare continuă respectiv metanoliză icircn sistem cu deplasare si
recirculare
Icircn primul caz reacţia are loc folosind un reactor de tip batch icircn care enzima este supusă
agitării icircmpreună cu amestecul de reacţie de la icircnceputul reacţiei pacircnă la finalizarea acesteia icircn
10
Lipaza
MetanolUlei vegetal din sofranel
Transesterificare
Separare
Faza inferioaraFaza superioara
GlicerolBIODIESEL
Obtinerea de biodiesel folosind cataliza enzimatica
timp ce icircn al doilea caz reacţia are loc prin recircularea amestecului de reacţie peste stratul fix
de enzimă ndash reactor tip coloană cu umplutură
Condiţiile de reacţie folosite icircn ambele cazuri sunt cele care s-au dovedit a fi optime
pentru metanoliza enzimatică a uleiului de floarea soarelui catalizată de Novozym 435 Reacţiile
au fost monitorizate timp de 24 h iar pentru aceasta s-au prelevat probe din amestecul de reacţie
la intervale regulate de timp şi s-au analizat Analizele efectuate au urmărit determinarea
randamentului icircn esteri metilici şi au fost realizate cu ajutorul cromatografiei icircn fază gazoasă
Randamentele sunt net superioare icircn sistemul cu agitare cacircnd icircncă de la icircnceputul reacţiei
enzima se află icircn contact cu toată cantitatea de ulei ceea ce duce la o viteză mai mare de reacţie
Astfel după primele 15 min randamentul global pentru reacţia cu agitare este deja de 236
(mm)
26 Transesterificarea asistata de microunde
Transesterificarea poate fi efectuata prin reactia catalitica sau necatalitica folosind
diferite sisteme de incalzire
Un sistem de incalzire alternativa - de incalzire cu microunde a fost folosit icircn ultimii
ani mai ales in testarile de laborator si la nivel de pilot In acest caz reactia de transesterificare
este accelerata intr-un timp de reactie scurt Ca urmare are loc o reducere importanta a cantitatii
de produse secundare si un timp scurt de reactie
11
Se utilizeaza un sistem de incalzire tip cuptor cu microunde Intreg sistemul a fost
echipatcuun condensator cu reflux un agitator magnetic si un detector detemperatura tip non-
contact in infrarosu care permitecontrolul continuu si constant altemperaturiide lucru
Compozitia de acizi grasi a uleiului şianalizaprobelorde biomotorina se efectueaza pe
cromatograf de gaz 6890N echipat cu detector de ionizare cu flacara
27 Transesterificarea asistata de ultrasunete
In prezent biodieselul este in principal produs in reactoare lot Folosirea ultrasunetelor
in transesterificarea uleiurilor la biodiesel permite prelucrarea in linie continua la orice scara
Ultrasonicarea duce la o crestere arandamentului de biodiesel pana la 99 Reactoarele cu
ultrasunete reduc timpul de prelucrare la mai putin de 30 de secunde (prelucrarea conventionale
1 - 4 orasarja) Mai important ultrasonicarea reduce timpul de separare de la 5 - 10 ore (folosind
agitatie conventionale) la mai putin de 60 de minute
Transesterificarea cu ultrasunete implica urmatorii pasi
1 uleiul vegetal este amestecat cu metanol (care produc esterii de metil) sau etanol (pentru etil
esteri) precum si cu catalizatorii
2 amestecul este icircncălzit la temperaturi icircntre 45 şi 65 0C
3 apoi este trecut prin sonicator timp de 5 la 15 secunde Sonicarea se efectueaza la o presiune
ridicate(De la 1 la 3bar manometru)
4 glicerina care se obtine ca produs secundar este separata folosind centrifuge
5 biodiesel convertit este spalat cu apa
12
III DOMENII DE UTILIZARE
Biodieselul pur denumit B100 este de fapt un monoalchilester al acizilor graşi derivaţi
din uleiurile vegetale sau animale
Biodieselul este un combustibil alternativ care poate fi utilizat icircn formă pură sau icircn
amestec cu motorină atunci cacircnd este ars icircn motoarele cu ardere internă sau cu combustibilii
pentru cazane atunci cacircnd este utilizat icircn scopuri casnice
Strategiile de dezvoltare se direcţionează pe utilizarea biodieselului spre zonele sensibile
din punct de vedere ambiental ca de exemplu
1048715 transportul transportul public local taxi autobuze servicii
1048715vehicule publice salubrizare străzi colectare gunoi menajer icircntreţinere spaţii verzi
1048715vehicule agricole şi de transport icircn zonele agricole
1048715vehicule ale armatei şi căile ferate
31 Avantaje
prin arderea lui se eliberează dioxidul de carbon absorbit de plante care işi reia astfel circuitul
icircn natură şi nu se creşte astfel concentraţia dioxidului de carbon din atmosferă De asemenea
prin ardere nu eliberează dioxid de sulf care duce la formarea ldquoploilor aciderdquo
este complet biodegradabil
motoarele diesel consacrate nu trebuie modificate atunci cacircnd se utilizează biodieselul
poate fi utilizat ca atare sau icircn amestec cu motorina
are cifra cetanica mai mare decacirct motorina astfel are eficienţă mai mare
poate fi utilizat stocat şi manipulat mai icircn siguranţă punctul de inflamabilitate fiind mai
ridicat
utilizarea biodieselului contribuie la valorificarea unor resurse agricole locale scăzacircnd
dependenţa de producătorii de petrol mondial
biodieselul este un combustibil curat La utilizarea accestuia se reduc semnificativ emisiile de
noxe comparativ cu motorina
biodieselul inlocuieste cu succes motorina petrolul sau poate fi amestecat cu acestea in orice
proportie
utilizarea biodiesel-ului - obtinut prin transesterificarea uleiului de sofranel cu alcooli inferiori
(metanol etanol etc) - drept combustibil pentru motoarele diesel moderne nu presupune
modificari constructive esentiale ale acestuia
biodieselul are toxicitate mai mica comparativ cu motorina si se reduc emisiile de
13
- dioxidul de sulf cu 100
- dioxidul de carbon 10-50
- dioxidul de azot 5-10
Biodieselul este mai sigur de manipulat decat motorina
Biodieselul este biodegradabil deoarece se obtine din resurse regenerabile
Calitatea biodieselul este reglementata de ASTM D 6751
32 Dezavantaje
are conţinut mare de apa dacă nu este obţinut prin tehnologii adecvate
datorită vacircscozităţii mai ridicate prezintă dificultaţi la pornire icircn condiţii de temperaturi
scăuzute
atacă garniturile şi conductele de cauciuc crud astfel că acestea trebuie icircnlocuite cu unele mai
rezistente Autovehiculele moderne sunt prevăzute cu garnituri rezistente
la o stocare mai icircndelungată (cacircteva luni) apar probleme de icircngroşare datorită oxidării
vascozitatea mai mare face ca pomparea sa fie mai dificila
valorile mai ridicate ale temperaturii de tulburare si a punctului de lichefiere pot pune
probleme la pornirea motorului la temperaturi mai scazute iar consumul de combustibil este mai
ridicat
procentul emisiilor de oxizi de azot (NOx) este mai ridicat
puterea dezvoltata de motorul este cu 5 mai mica comparativ cu puterea dezvoltata la
utilizarea diesel-ului clasic
exista pericolul depunerilor la nivelul injectorului iar gradul de uzura al motorului s-a dovedit
a fi mai ridicat
Uleiurile obţinute din plantele amintite - rapiţă şi floarea soarelui ndash reprezintă de fapt
depozite biochimice concentrate ale energiei solare Energia specifică a biodieselului obţinut din
aceste uleiuri 92 kW l se situează icircntre energia specifică a benzinei care este 86 kWl şi a
motorinei 98 kWl
Icircn schimb faţă de benzină şi motorină ldquobiodieselulrdquo icircn speţă uleiurile vegetale din care
se obţine acesta pot fi reproduse an de an practic reprezentacircnd o sursă inepuizabilă de
combustibil faţă de ţiţeiul care s-a format icircn lungul a mii de ani
Icircn Europa de Vest biodieselul se produce pe scară largă Icircn Romacircnia producerea
biodieselului se face pe scară redusă Manevre birocratice şi condiţii aberante ce se cer pentru
obţinerea avizelor de mediu icircntacircrzie foarte mult dezvoltarea acestui domeniu De exemplu icircn
14
judeţul Timiş judeţ cu un potenţial agricol foarte mare suprafeţe icircntinse rămacircn necultivate
deoarece producătorii agricoli nu au unde să-şi vacircndă produsele
Icircn apropiere de judeţul Timiş icircn Ungaria se construiesc fabrici de biodiesel la
HODMEZOVASARHELY şi SZENTES care au preconizat să contracteze o parte a producţiei
de floarea soarelui şi din judeţul Timiş
Fabrica din HODMEZOVASARHELY care va intra icircn funcţiune icircn anul 2009 va
prelucra 440 de mii tone de floarea soarelui Materia primă va fi asigurată icircn proporţie de 60
din icircmprejurimile lui iar 30 din judeţul Bihor Arad şi Timiş şi 10 din Voivodina
Preţul de cost actual al biodieselului este icircn apropierea preţului motorinei obţinută din
ţiţei Cu timpul icircnsă icircmbunătăţind procesul tehnologic de obţinere şi randamentul cacirct şi prin
eliminarea cheltuielilor mari pentru transportul de materii prime de la locul de producere al
acestora la unitaţile de producere a biodieselului se poate reduce considerabil preţul acestuia Icircn
acest sens rapiţa şi floarea soarelui ar fi bine să fie produse icircn imediata apropiere de unitatea de
producere a biodieselului
Icircn acelaşi timp cercetările ce se fac pentru utilizarea cacirct mai eficientă a produselor
secundare obţinute icircn procesul de producere al bioduselului pot duce la scăderea preţului de cost
al acestuia
Icircn concluzie omenirea se pare că a găsit o alternativă acceptabilă de obţinere a unor
materii prime energetice care să icircnlocuiască ţiţeiul icircn curs de epuizare
15
IV CONCLUZII
Icircn ziua de azi există diverse procese industriale cu ajutorul cărora se poate obţine
biodiesel
Cele mai importante sunt
1 Procesul bază-bază prin care se foloseşte un catalizator hidroxidul Acest hidroxid poate
fi Hidroxid de sodiu (soda caustică) sau Hidroxid de potasiu
2 Procesul acid-bază este procesul icircn care se face prima dată o esterificare acidă şi apoi
continuă cu procesul normal bază-bază se folosesc icircn general acizi cu un icircnalt grad de
aciditate
3 Procese supercritice icircn acest proces nu este nevoie prezenţa unui catalizator se face la
temperaturi icircnalte icircn care uleiul şi alcoolul reacţionează fără necesitatea ca un agent
extern ca hidroxidul acţionează icircn reacţie
Procese enzimatice se cercetează unele enzime care pot să fie folosite ca acceleratori de
reacţie ulei-alcool Acest proces nu se foloseşte icircn actualitate datorită icircnaltului cost cea ce
icircmpiedică să se producă biodiesel icircn mari cantităţi Creşterea preţului combustibililor
convenţionali icircl face mai competitiv
Biodieselul rămacircne la ora actuală singurul combustibil alternativ substituient al
motorinei petroliere pentru autotracţiune şisau al carbunelui păcurii sau a metanului icircn reţelele
de termoficare sau producere de energie electrică
Biodieselul poate avea mai multe utilizări putacircnd fi utilizat ca aditiv icircn blende cu
motorina sau icircn stare pură ca şi combustibil
Deşi biodieselul icircn Romacircnia a experimentat un start greoi al producţiei nereuşind icircn
2005 să atingă pragul de 2 ulterior s-a bucurat de o creştere rapidă şi puternică Varietatea
materiilor prime ajută foarte mult atacirct icircn producţia de biodiesel cacirct şi icircn problemele de mediu
Pacircnă icircn prezent au fost icircntacirclnite multe procese de obţinere a biodieselului dar cu toate
acestea cel mai utilizat rămacircne procesul de transesterificare alcalină baziciăAcesta prezintă o
multitudine de avantaje atacirct pe plan financiar cacirct şi icircn racircndul producţiei
Creşterea cererii de petrol şi creşterea icircngrijorării pentru schimbarea potenţială globală a
climei icircnrăutăţirea calităţii aerului şi apei şi consideraţii serioase asupra sănătăţii populaţiei a
ambiţionat munca icircn cercetarea obţinerii de biocombustibili Astfel s-au descoperit noi metode
de obţinere a combustibililor dar şi noi metode de exploatare a combustibililor şi resurselor deja
existente
16
- IV CONCLUZIIhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
- IV CONCLUZII
-
de reactie este prelungit iar randamentul de obtinere a biodieselului poate scadea fiind necesare
masuri mai riguroase de control al calitatii precum si procese aditionale
Procesul de transesterificare bazica este realizat la atmosfera standard si la o
temperatura de 60oC Deasemenea exista variatii ale acestei tehnologii in care sunt utilizate
temperaturi si presiuni mai inalte Uneori distilarea este utilizata pentru controlul calitatii
22 Transesterificarea catalizata bazic a grasimilor vegetale cu un continut scazut de acizi
grasi liberi si a grasimilor animale
Transesterificarea catalizata bazic ce utilizeaza ca materie prima acizi grasi liberi
reprezinta o variatie a transesterificarii catalizate omogene alcaline Astfel o mica cantitate de
catalizator este adaugata la materia prima pentru a reactiona cu acizi grasi liberi si forma
sapunuri Apoi sapunurile sunt indepartate iar procesul de transesterificare incepe In cazul
producatorilor locali utilizarea acestei tehnologii prezinta dezavantajul pierderii unei cantitati de
ulei pur egal cu cea de sapun fara posibilitatea valorificarii lui Insa la nivel industrial
sapunurile pot fi reintroduse in reactie pentru obtinerea de produse utilizabile in agricultura
Aceasta variatie a procesului de transesterificare poate fi utilizata in functie de
disponibilitatea pe piata locala agricola a acizilor grasi si a valorii acestor produse (care ar trebui
sa fie mai mare decat a biodieselului)
23 Transesterificarea in cataliza acida cu utilizarea clorurii de colina xZn Cl2 pentru
obtinerea biodieselului
Clorura de colina xZnCl2 este utilizata drept catalizator acid de tip Lewis pentru
transesterificarea uleiului Obtinerea biodieselului folosind clorura de colina xZnCl2 este
eficienta prezentand numeroase avantaje precum modalitatea de preparare usoara prestul scazut
sau randamentul de obtinere al biodieselului similar cu cel obtinut in urma utilizarii altui tip de
catalizator Taria acida Lewis a lichidului ionic creste odata cu augmentarea cantitatii de ZnCl2
Datorită aciditatii scazute a catalizatorului randamentul de obtinere este mai mare decat
al altor lichide ionice Reactia are loc la un raport molar metanol-ulei vegetal 161 la o
temperatura de 70oC transesterificare fiind promovata de speciile acide Lewis Zn3Cl7- Zn2Cl5
-
si ZnCl3- din catalizatori Randamentul de obtinere al biodieselului este usor crescut cu cresterea
lui x de la 1 la 3
Timpul optim de reactie este de 72 de ore iar clorura de colină 2ZnCl2 este un catalizator
tipic pentru acesta abordare a reactiei de transesterificare conversia maxima de 5452 fiind
9
atinsa la 10 clorura de colina 2ZnCl2 Datorita reversibilitatii reactiei de transesterificare
folosita la obtinerea biodieselului producerea unui bun randament poate fi grabita prin
introducerea unui exces de metanol pentru a schimba echilibrul La un raport mai mic de 16
raportul de metanol ulei are un efect semnificativ asupra activitatii catalitice La adaugarea unei
cantităti mari de metanol concentratia catalizatorului este diluata la o cantitate fixa de clorură de
colina 2ZnCl2 si ulei vegetal iar depasirea raportului 16 de metanol nu are niciun efect asupra
performantei catalizatorului
Mai mult un raport molar mai mare de metanol ulei duce la o problema de separare in
timpul reciclarii Astfel raportul molat optim de metanol ulei vegetal este de 161 Influenţa
temperaturii asupra reactiei de esterificare devine mai mica odata cu cresterea acesteia Totusi
daca temperatura de reactie ajunge la punctul de fierbere a metanolului de 80 si 90oC metanolul
se va vaporiza rapid şi va forma un numar mare de bule care inhiba reactia la interfata dintre cele
doua faze In plus pentru conservarea energiei este necesara alegerea unei temperaturi relativ
scazute Astfel temperatura optima de reactie pentru transesterificarea uleiului la biodiesel este
in jurul valorii de 70oC
24 Transesterificarea in cataliza eterogena bazica si acida
Acizii grasi liberi reactioneaza cu metanolul (11) si cu catalizatorul acid precum acidul
sulfuric pentru a forma metilesteri Randamentul acestei reactii este in general de 96 ceea ce
inseamna ca un procent de aproximativ 4 de acizi grasi liberi nu reactioneaza urmand ca
acestia sa reactioneze cu catalizatorul bazic in urmatorul pas si formeaza sapunuri
In cazul in care sapunurile nu sunt indepartate inainte de transesterificare sunt necesare
teste de control al calitatii in vederea evidentierii prezentei sapunurilor Restul procesului este
similar cu cel descris mai devreme Insa acest proces are un randament ce poate depasi valoarea
de 99 depinzand de cantitatea de acizi grasi din materia prima originala si de varietatea de
produse secundare rezultate
25 Transesterificarea enzimatica
Poate avea loc icircn două sisteme de reacţie pentru obţinerea de biodiesel pe cale enzimatică
şi anume metanoliză icircn sistem cu agitare continuă respectiv metanoliză icircn sistem cu deplasare si
recirculare
Icircn primul caz reacţia are loc folosind un reactor de tip batch icircn care enzima este supusă
agitării icircmpreună cu amestecul de reacţie de la icircnceputul reacţiei pacircnă la finalizarea acesteia icircn
10
Lipaza
MetanolUlei vegetal din sofranel
Transesterificare
Separare
Faza inferioaraFaza superioara
GlicerolBIODIESEL
Obtinerea de biodiesel folosind cataliza enzimatica
timp ce icircn al doilea caz reacţia are loc prin recircularea amestecului de reacţie peste stratul fix
de enzimă ndash reactor tip coloană cu umplutură
Condiţiile de reacţie folosite icircn ambele cazuri sunt cele care s-au dovedit a fi optime
pentru metanoliza enzimatică a uleiului de floarea soarelui catalizată de Novozym 435 Reacţiile
au fost monitorizate timp de 24 h iar pentru aceasta s-au prelevat probe din amestecul de reacţie
la intervale regulate de timp şi s-au analizat Analizele efectuate au urmărit determinarea
randamentului icircn esteri metilici şi au fost realizate cu ajutorul cromatografiei icircn fază gazoasă
Randamentele sunt net superioare icircn sistemul cu agitare cacircnd icircncă de la icircnceputul reacţiei
enzima se află icircn contact cu toată cantitatea de ulei ceea ce duce la o viteză mai mare de reacţie
Astfel după primele 15 min randamentul global pentru reacţia cu agitare este deja de 236
(mm)
26 Transesterificarea asistata de microunde
Transesterificarea poate fi efectuata prin reactia catalitica sau necatalitica folosind
diferite sisteme de incalzire
Un sistem de incalzire alternativa - de incalzire cu microunde a fost folosit icircn ultimii
ani mai ales in testarile de laborator si la nivel de pilot In acest caz reactia de transesterificare
este accelerata intr-un timp de reactie scurt Ca urmare are loc o reducere importanta a cantitatii
de produse secundare si un timp scurt de reactie
11
Se utilizeaza un sistem de incalzire tip cuptor cu microunde Intreg sistemul a fost
echipatcuun condensator cu reflux un agitator magnetic si un detector detemperatura tip non-
contact in infrarosu care permitecontrolul continuu si constant altemperaturiide lucru
Compozitia de acizi grasi a uleiului şianalizaprobelorde biomotorina se efectueaza pe
cromatograf de gaz 6890N echipat cu detector de ionizare cu flacara
27 Transesterificarea asistata de ultrasunete
In prezent biodieselul este in principal produs in reactoare lot Folosirea ultrasunetelor
in transesterificarea uleiurilor la biodiesel permite prelucrarea in linie continua la orice scara
Ultrasonicarea duce la o crestere arandamentului de biodiesel pana la 99 Reactoarele cu
ultrasunete reduc timpul de prelucrare la mai putin de 30 de secunde (prelucrarea conventionale
1 - 4 orasarja) Mai important ultrasonicarea reduce timpul de separare de la 5 - 10 ore (folosind
agitatie conventionale) la mai putin de 60 de minute
Transesterificarea cu ultrasunete implica urmatorii pasi
1 uleiul vegetal este amestecat cu metanol (care produc esterii de metil) sau etanol (pentru etil
esteri) precum si cu catalizatorii
2 amestecul este icircncălzit la temperaturi icircntre 45 şi 65 0C
3 apoi este trecut prin sonicator timp de 5 la 15 secunde Sonicarea se efectueaza la o presiune
ridicate(De la 1 la 3bar manometru)
4 glicerina care se obtine ca produs secundar este separata folosind centrifuge
5 biodiesel convertit este spalat cu apa
12
III DOMENII DE UTILIZARE
Biodieselul pur denumit B100 este de fapt un monoalchilester al acizilor graşi derivaţi
din uleiurile vegetale sau animale
Biodieselul este un combustibil alternativ care poate fi utilizat icircn formă pură sau icircn
amestec cu motorină atunci cacircnd este ars icircn motoarele cu ardere internă sau cu combustibilii
pentru cazane atunci cacircnd este utilizat icircn scopuri casnice
Strategiile de dezvoltare se direcţionează pe utilizarea biodieselului spre zonele sensibile
din punct de vedere ambiental ca de exemplu
1048715 transportul transportul public local taxi autobuze servicii
1048715vehicule publice salubrizare străzi colectare gunoi menajer icircntreţinere spaţii verzi
1048715vehicule agricole şi de transport icircn zonele agricole
1048715vehicule ale armatei şi căile ferate
31 Avantaje
prin arderea lui se eliberează dioxidul de carbon absorbit de plante care işi reia astfel circuitul
icircn natură şi nu se creşte astfel concentraţia dioxidului de carbon din atmosferă De asemenea
prin ardere nu eliberează dioxid de sulf care duce la formarea ldquoploilor aciderdquo
este complet biodegradabil
motoarele diesel consacrate nu trebuie modificate atunci cacircnd se utilizează biodieselul
poate fi utilizat ca atare sau icircn amestec cu motorina
are cifra cetanica mai mare decacirct motorina astfel are eficienţă mai mare
poate fi utilizat stocat şi manipulat mai icircn siguranţă punctul de inflamabilitate fiind mai
ridicat
utilizarea biodieselului contribuie la valorificarea unor resurse agricole locale scăzacircnd
dependenţa de producătorii de petrol mondial
biodieselul este un combustibil curat La utilizarea accestuia se reduc semnificativ emisiile de
noxe comparativ cu motorina
biodieselul inlocuieste cu succes motorina petrolul sau poate fi amestecat cu acestea in orice
proportie
utilizarea biodiesel-ului - obtinut prin transesterificarea uleiului de sofranel cu alcooli inferiori
(metanol etanol etc) - drept combustibil pentru motoarele diesel moderne nu presupune
modificari constructive esentiale ale acestuia
biodieselul are toxicitate mai mica comparativ cu motorina si se reduc emisiile de
13
- dioxidul de sulf cu 100
- dioxidul de carbon 10-50
- dioxidul de azot 5-10
Biodieselul este mai sigur de manipulat decat motorina
Biodieselul este biodegradabil deoarece se obtine din resurse regenerabile
Calitatea biodieselul este reglementata de ASTM D 6751
32 Dezavantaje
are conţinut mare de apa dacă nu este obţinut prin tehnologii adecvate
datorită vacircscozităţii mai ridicate prezintă dificultaţi la pornire icircn condiţii de temperaturi
scăuzute
atacă garniturile şi conductele de cauciuc crud astfel că acestea trebuie icircnlocuite cu unele mai
rezistente Autovehiculele moderne sunt prevăzute cu garnituri rezistente
la o stocare mai icircndelungată (cacircteva luni) apar probleme de icircngroşare datorită oxidării
vascozitatea mai mare face ca pomparea sa fie mai dificila
valorile mai ridicate ale temperaturii de tulburare si a punctului de lichefiere pot pune
probleme la pornirea motorului la temperaturi mai scazute iar consumul de combustibil este mai
ridicat
procentul emisiilor de oxizi de azot (NOx) este mai ridicat
puterea dezvoltata de motorul este cu 5 mai mica comparativ cu puterea dezvoltata la
utilizarea diesel-ului clasic
exista pericolul depunerilor la nivelul injectorului iar gradul de uzura al motorului s-a dovedit
a fi mai ridicat
Uleiurile obţinute din plantele amintite - rapiţă şi floarea soarelui ndash reprezintă de fapt
depozite biochimice concentrate ale energiei solare Energia specifică a biodieselului obţinut din
aceste uleiuri 92 kW l se situează icircntre energia specifică a benzinei care este 86 kWl şi a
motorinei 98 kWl
Icircn schimb faţă de benzină şi motorină ldquobiodieselulrdquo icircn speţă uleiurile vegetale din care
se obţine acesta pot fi reproduse an de an practic reprezentacircnd o sursă inepuizabilă de
combustibil faţă de ţiţeiul care s-a format icircn lungul a mii de ani
Icircn Europa de Vest biodieselul se produce pe scară largă Icircn Romacircnia producerea
biodieselului se face pe scară redusă Manevre birocratice şi condiţii aberante ce se cer pentru
obţinerea avizelor de mediu icircntacircrzie foarte mult dezvoltarea acestui domeniu De exemplu icircn
14
judeţul Timiş judeţ cu un potenţial agricol foarte mare suprafeţe icircntinse rămacircn necultivate
deoarece producătorii agricoli nu au unde să-şi vacircndă produsele
Icircn apropiere de judeţul Timiş icircn Ungaria se construiesc fabrici de biodiesel la
HODMEZOVASARHELY şi SZENTES care au preconizat să contracteze o parte a producţiei
de floarea soarelui şi din judeţul Timiş
Fabrica din HODMEZOVASARHELY care va intra icircn funcţiune icircn anul 2009 va
prelucra 440 de mii tone de floarea soarelui Materia primă va fi asigurată icircn proporţie de 60
din icircmprejurimile lui iar 30 din judeţul Bihor Arad şi Timiş şi 10 din Voivodina
Preţul de cost actual al biodieselului este icircn apropierea preţului motorinei obţinută din
ţiţei Cu timpul icircnsă icircmbunătăţind procesul tehnologic de obţinere şi randamentul cacirct şi prin
eliminarea cheltuielilor mari pentru transportul de materii prime de la locul de producere al
acestora la unitaţile de producere a biodieselului se poate reduce considerabil preţul acestuia Icircn
acest sens rapiţa şi floarea soarelui ar fi bine să fie produse icircn imediata apropiere de unitatea de
producere a biodieselului
Icircn acelaşi timp cercetările ce se fac pentru utilizarea cacirct mai eficientă a produselor
secundare obţinute icircn procesul de producere al bioduselului pot duce la scăderea preţului de cost
al acestuia
Icircn concluzie omenirea se pare că a găsit o alternativă acceptabilă de obţinere a unor
materii prime energetice care să icircnlocuiască ţiţeiul icircn curs de epuizare
15
IV CONCLUZII
Icircn ziua de azi există diverse procese industriale cu ajutorul cărora se poate obţine
biodiesel
Cele mai importante sunt
1 Procesul bază-bază prin care se foloseşte un catalizator hidroxidul Acest hidroxid poate
fi Hidroxid de sodiu (soda caustică) sau Hidroxid de potasiu
2 Procesul acid-bază este procesul icircn care se face prima dată o esterificare acidă şi apoi
continuă cu procesul normal bază-bază se folosesc icircn general acizi cu un icircnalt grad de
aciditate
3 Procese supercritice icircn acest proces nu este nevoie prezenţa unui catalizator se face la
temperaturi icircnalte icircn care uleiul şi alcoolul reacţionează fără necesitatea ca un agent
extern ca hidroxidul acţionează icircn reacţie
Procese enzimatice se cercetează unele enzime care pot să fie folosite ca acceleratori de
reacţie ulei-alcool Acest proces nu se foloseşte icircn actualitate datorită icircnaltului cost cea ce
icircmpiedică să se producă biodiesel icircn mari cantităţi Creşterea preţului combustibililor
convenţionali icircl face mai competitiv
Biodieselul rămacircne la ora actuală singurul combustibil alternativ substituient al
motorinei petroliere pentru autotracţiune şisau al carbunelui păcurii sau a metanului icircn reţelele
de termoficare sau producere de energie electrică
Biodieselul poate avea mai multe utilizări putacircnd fi utilizat ca aditiv icircn blende cu
motorina sau icircn stare pură ca şi combustibil
Deşi biodieselul icircn Romacircnia a experimentat un start greoi al producţiei nereuşind icircn
2005 să atingă pragul de 2 ulterior s-a bucurat de o creştere rapidă şi puternică Varietatea
materiilor prime ajută foarte mult atacirct icircn producţia de biodiesel cacirct şi icircn problemele de mediu
Pacircnă icircn prezent au fost icircntacirclnite multe procese de obţinere a biodieselului dar cu toate
acestea cel mai utilizat rămacircne procesul de transesterificare alcalină baziciăAcesta prezintă o
multitudine de avantaje atacirct pe plan financiar cacirct şi icircn racircndul producţiei
Creşterea cererii de petrol şi creşterea icircngrijorării pentru schimbarea potenţială globală a
climei icircnrăutăţirea calităţii aerului şi apei şi consideraţii serioase asupra sănătăţii populaţiei a
ambiţionat munca icircn cercetarea obţinerii de biocombustibili Astfel s-au descoperit noi metode
de obţinere a combustibililor dar şi noi metode de exploatare a combustibililor şi resurselor deja
existente
16
- IV CONCLUZIIhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
- IV CONCLUZII
-
atinsa la 10 clorura de colina 2ZnCl2 Datorita reversibilitatii reactiei de transesterificare
folosita la obtinerea biodieselului producerea unui bun randament poate fi grabita prin
introducerea unui exces de metanol pentru a schimba echilibrul La un raport mai mic de 16
raportul de metanol ulei are un efect semnificativ asupra activitatii catalitice La adaugarea unei
cantităti mari de metanol concentratia catalizatorului este diluata la o cantitate fixa de clorură de
colina 2ZnCl2 si ulei vegetal iar depasirea raportului 16 de metanol nu are niciun efect asupra
performantei catalizatorului
Mai mult un raport molar mai mare de metanol ulei duce la o problema de separare in
timpul reciclarii Astfel raportul molat optim de metanol ulei vegetal este de 161 Influenţa
temperaturii asupra reactiei de esterificare devine mai mica odata cu cresterea acesteia Totusi
daca temperatura de reactie ajunge la punctul de fierbere a metanolului de 80 si 90oC metanolul
se va vaporiza rapid şi va forma un numar mare de bule care inhiba reactia la interfata dintre cele
doua faze In plus pentru conservarea energiei este necesara alegerea unei temperaturi relativ
scazute Astfel temperatura optima de reactie pentru transesterificarea uleiului la biodiesel este
in jurul valorii de 70oC
24 Transesterificarea in cataliza eterogena bazica si acida
Acizii grasi liberi reactioneaza cu metanolul (11) si cu catalizatorul acid precum acidul
sulfuric pentru a forma metilesteri Randamentul acestei reactii este in general de 96 ceea ce
inseamna ca un procent de aproximativ 4 de acizi grasi liberi nu reactioneaza urmand ca
acestia sa reactioneze cu catalizatorul bazic in urmatorul pas si formeaza sapunuri
In cazul in care sapunurile nu sunt indepartate inainte de transesterificare sunt necesare
teste de control al calitatii in vederea evidentierii prezentei sapunurilor Restul procesului este
similar cu cel descris mai devreme Insa acest proces are un randament ce poate depasi valoarea
de 99 depinzand de cantitatea de acizi grasi din materia prima originala si de varietatea de
produse secundare rezultate
25 Transesterificarea enzimatica
Poate avea loc icircn două sisteme de reacţie pentru obţinerea de biodiesel pe cale enzimatică
şi anume metanoliză icircn sistem cu agitare continuă respectiv metanoliză icircn sistem cu deplasare si
recirculare
Icircn primul caz reacţia are loc folosind un reactor de tip batch icircn care enzima este supusă
agitării icircmpreună cu amestecul de reacţie de la icircnceputul reacţiei pacircnă la finalizarea acesteia icircn
10
Lipaza
MetanolUlei vegetal din sofranel
Transesterificare
Separare
Faza inferioaraFaza superioara
GlicerolBIODIESEL
Obtinerea de biodiesel folosind cataliza enzimatica
timp ce icircn al doilea caz reacţia are loc prin recircularea amestecului de reacţie peste stratul fix
de enzimă ndash reactor tip coloană cu umplutură
Condiţiile de reacţie folosite icircn ambele cazuri sunt cele care s-au dovedit a fi optime
pentru metanoliza enzimatică a uleiului de floarea soarelui catalizată de Novozym 435 Reacţiile
au fost monitorizate timp de 24 h iar pentru aceasta s-au prelevat probe din amestecul de reacţie
la intervale regulate de timp şi s-au analizat Analizele efectuate au urmărit determinarea
randamentului icircn esteri metilici şi au fost realizate cu ajutorul cromatografiei icircn fază gazoasă
Randamentele sunt net superioare icircn sistemul cu agitare cacircnd icircncă de la icircnceputul reacţiei
enzima se află icircn contact cu toată cantitatea de ulei ceea ce duce la o viteză mai mare de reacţie
Astfel după primele 15 min randamentul global pentru reacţia cu agitare este deja de 236
(mm)
26 Transesterificarea asistata de microunde
Transesterificarea poate fi efectuata prin reactia catalitica sau necatalitica folosind
diferite sisteme de incalzire
Un sistem de incalzire alternativa - de incalzire cu microunde a fost folosit icircn ultimii
ani mai ales in testarile de laborator si la nivel de pilot In acest caz reactia de transesterificare
este accelerata intr-un timp de reactie scurt Ca urmare are loc o reducere importanta a cantitatii
de produse secundare si un timp scurt de reactie
11
Se utilizeaza un sistem de incalzire tip cuptor cu microunde Intreg sistemul a fost
echipatcuun condensator cu reflux un agitator magnetic si un detector detemperatura tip non-
contact in infrarosu care permitecontrolul continuu si constant altemperaturiide lucru
Compozitia de acizi grasi a uleiului şianalizaprobelorde biomotorina se efectueaza pe
cromatograf de gaz 6890N echipat cu detector de ionizare cu flacara
27 Transesterificarea asistata de ultrasunete
In prezent biodieselul este in principal produs in reactoare lot Folosirea ultrasunetelor
in transesterificarea uleiurilor la biodiesel permite prelucrarea in linie continua la orice scara
Ultrasonicarea duce la o crestere arandamentului de biodiesel pana la 99 Reactoarele cu
ultrasunete reduc timpul de prelucrare la mai putin de 30 de secunde (prelucrarea conventionale
1 - 4 orasarja) Mai important ultrasonicarea reduce timpul de separare de la 5 - 10 ore (folosind
agitatie conventionale) la mai putin de 60 de minute
Transesterificarea cu ultrasunete implica urmatorii pasi
1 uleiul vegetal este amestecat cu metanol (care produc esterii de metil) sau etanol (pentru etil
esteri) precum si cu catalizatorii
2 amestecul este icircncălzit la temperaturi icircntre 45 şi 65 0C
3 apoi este trecut prin sonicator timp de 5 la 15 secunde Sonicarea se efectueaza la o presiune
ridicate(De la 1 la 3bar manometru)
4 glicerina care se obtine ca produs secundar este separata folosind centrifuge
5 biodiesel convertit este spalat cu apa
12
III DOMENII DE UTILIZARE
Biodieselul pur denumit B100 este de fapt un monoalchilester al acizilor graşi derivaţi
din uleiurile vegetale sau animale
Biodieselul este un combustibil alternativ care poate fi utilizat icircn formă pură sau icircn
amestec cu motorină atunci cacircnd este ars icircn motoarele cu ardere internă sau cu combustibilii
pentru cazane atunci cacircnd este utilizat icircn scopuri casnice
Strategiile de dezvoltare se direcţionează pe utilizarea biodieselului spre zonele sensibile
din punct de vedere ambiental ca de exemplu
1048715 transportul transportul public local taxi autobuze servicii
1048715vehicule publice salubrizare străzi colectare gunoi menajer icircntreţinere spaţii verzi
1048715vehicule agricole şi de transport icircn zonele agricole
1048715vehicule ale armatei şi căile ferate
31 Avantaje
prin arderea lui se eliberează dioxidul de carbon absorbit de plante care işi reia astfel circuitul
icircn natură şi nu se creşte astfel concentraţia dioxidului de carbon din atmosferă De asemenea
prin ardere nu eliberează dioxid de sulf care duce la formarea ldquoploilor aciderdquo
este complet biodegradabil
motoarele diesel consacrate nu trebuie modificate atunci cacircnd se utilizează biodieselul
poate fi utilizat ca atare sau icircn amestec cu motorina
are cifra cetanica mai mare decacirct motorina astfel are eficienţă mai mare
poate fi utilizat stocat şi manipulat mai icircn siguranţă punctul de inflamabilitate fiind mai
ridicat
utilizarea biodieselului contribuie la valorificarea unor resurse agricole locale scăzacircnd
dependenţa de producătorii de petrol mondial
biodieselul este un combustibil curat La utilizarea accestuia se reduc semnificativ emisiile de
noxe comparativ cu motorina
biodieselul inlocuieste cu succes motorina petrolul sau poate fi amestecat cu acestea in orice
proportie
utilizarea biodiesel-ului - obtinut prin transesterificarea uleiului de sofranel cu alcooli inferiori
(metanol etanol etc) - drept combustibil pentru motoarele diesel moderne nu presupune
modificari constructive esentiale ale acestuia
biodieselul are toxicitate mai mica comparativ cu motorina si se reduc emisiile de
13
- dioxidul de sulf cu 100
- dioxidul de carbon 10-50
- dioxidul de azot 5-10
Biodieselul este mai sigur de manipulat decat motorina
Biodieselul este biodegradabil deoarece se obtine din resurse regenerabile
Calitatea biodieselul este reglementata de ASTM D 6751
32 Dezavantaje
are conţinut mare de apa dacă nu este obţinut prin tehnologii adecvate
datorită vacircscozităţii mai ridicate prezintă dificultaţi la pornire icircn condiţii de temperaturi
scăuzute
atacă garniturile şi conductele de cauciuc crud astfel că acestea trebuie icircnlocuite cu unele mai
rezistente Autovehiculele moderne sunt prevăzute cu garnituri rezistente
la o stocare mai icircndelungată (cacircteva luni) apar probleme de icircngroşare datorită oxidării
vascozitatea mai mare face ca pomparea sa fie mai dificila
valorile mai ridicate ale temperaturii de tulburare si a punctului de lichefiere pot pune
probleme la pornirea motorului la temperaturi mai scazute iar consumul de combustibil este mai
ridicat
procentul emisiilor de oxizi de azot (NOx) este mai ridicat
puterea dezvoltata de motorul este cu 5 mai mica comparativ cu puterea dezvoltata la
utilizarea diesel-ului clasic
exista pericolul depunerilor la nivelul injectorului iar gradul de uzura al motorului s-a dovedit
a fi mai ridicat
Uleiurile obţinute din plantele amintite - rapiţă şi floarea soarelui ndash reprezintă de fapt
depozite biochimice concentrate ale energiei solare Energia specifică a biodieselului obţinut din
aceste uleiuri 92 kW l se situează icircntre energia specifică a benzinei care este 86 kWl şi a
motorinei 98 kWl
Icircn schimb faţă de benzină şi motorină ldquobiodieselulrdquo icircn speţă uleiurile vegetale din care
se obţine acesta pot fi reproduse an de an practic reprezentacircnd o sursă inepuizabilă de
combustibil faţă de ţiţeiul care s-a format icircn lungul a mii de ani
Icircn Europa de Vest biodieselul se produce pe scară largă Icircn Romacircnia producerea
biodieselului se face pe scară redusă Manevre birocratice şi condiţii aberante ce se cer pentru
obţinerea avizelor de mediu icircntacircrzie foarte mult dezvoltarea acestui domeniu De exemplu icircn
14
judeţul Timiş judeţ cu un potenţial agricol foarte mare suprafeţe icircntinse rămacircn necultivate
deoarece producătorii agricoli nu au unde să-şi vacircndă produsele
Icircn apropiere de judeţul Timiş icircn Ungaria se construiesc fabrici de biodiesel la
HODMEZOVASARHELY şi SZENTES care au preconizat să contracteze o parte a producţiei
de floarea soarelui şi din judeţul Timiş
Fabrica din HODMEZOVASARHELY care va intra icircn funcţiune icircn anul 2009 va
prelucra 440 de mii tone de floarea soarelui Materia primă va fi asigurată icircn proporţie de 60
din icircmprejurimile lui iar 30 din judeţul Bihor Arad şi Timiş şi 10 din Voivodina
Preţul de cost actual al biodieselului este icircn apropierea preţului motorinei obţinută din
ţiţei Cu timpul icircnsă icircmbunătăţind procesul tehnologic de obţinere şi randamentul cacirct şi prin
eliminarea cheltuielilor mari pentru transportul de materii prime de la locul de producere al
acestora la unitaţile de producere a biodieselului se poate reduce considerabil preţul acestuia Icircn
acest sens rapiţa şi floarea soarelui ar fi bine să fie produse icircn imediata apropiere de unitatea de
producere a biodieselului
Icircn acelaşi timp cercetările ce se fac pentru utilizarea cacirct mai eficientă a produselor
secundare obţinute icircn procesul de producere al bioduselului pot duce la scăderea preţului de cost
al acestuia
Icircn concluzie omenirea se pare că a găsit o alternativă acceptabilă de obţinere a unor
materii prime energetice care să icircnlocuiască ţiţeiul icircn curs de epuizare
15
IV CONCLUZII
Icircn ziua de azi există diverse procese industriale cu ajutorul cărora se poate obţine
biodiesel
Cele mai importante sunt
1 Procesul bază-bază prin care se foloseşte un catalizator hidroxidul Acest hidroxid poate
fi Hidroxid de sodiu (soda caustică) sau Hidroxid de potasiu
2 Procesul acid-bază este procesul icircn care se face prima dată o esterificare acidă şi apoi
continuă cu procesul normal bază-bază se folosesc icircn general acizi cu un icircnalt grad de
aciditate
3 Procese supercritice icircn acest proces nu este nevoie prezenţa unui catalizator se face la
temperaturi icircnalte icircn care uleiul şi alcoolul reacţionează fără necesitatea ca un agent
extern ca hidroxidul acţionează icircn reacţie
Procese enzimatice se cercetează unele enzime care pot să fie folosite ca acceleratori de
reacţie ulei-alcool Acest proces nu se foloseşte icircn actualitate datorită icircnaltului cost cea ce
icircmpiedică să se producă biodiesel icircn mari cantităţi Creşterea preţului combustibililor
convenţionali icircl face mai competitiv
Biodieselul rămacircne la ora actuală singurul combustibil alternativ substituient al
motorinei petroliere pentru autotracţiune şisau al carbunelui păcurii sau a metanului icircn reţelele
de termoficare sau producere de energie electrică
Biodieselul poate avea mai multe utilizări putacircnd fi utilizat ca aditiv icircn blende cu
motorina sau icircn stare pură ca şi combustibil
Deşi biodieselul icircn Romacircnia a experimentat un start greoi al producţiei nereuşind icircn
2005 să atingă pragul de 2 ulterior s-a bucurat de o creştere rapidă şi puternică Varietatea
materiilor prime ajută foarte mult atacirct icircn producţia de biodiesel cacirct şi icircn problemele de mediu
Pacircnă icircn prezent au fost icircntacirclnite multe procese de obţinere a biodieselului dar cu toate
acestea cel mai utilizat rămacircne procesul de transesterificare alcalină baziciăAcesta prezintă o
multitudine de avantaje atacirct pe plan financiar cacirct şi icircn racircndul producţiei
Creşterea cererii de petrol şi creşterea icircngrijorării pentru schimbarea potenţială globală a
climei icircnrăutăţirea calităţii aerului şi apei şi consideraţii serioase asupra sănătăţii populaţiei a
ambiţionat munca icircn cercetarea obţinerii de biocombustibili Astfel s-au descoperit noi metode
de obţinere a combustibililor dar şi noi metode de exploatare a combustibililor şi resurselor deja
existente
16
- IV CONCLUZIIhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
- IV CONCLUZII
-
Lipaza
MetanolUlei vegetal din sofranel
Transesterificare
Separare
Faza inferioaraFaza superioara
GlicerolBIODIESEL
Obtinerea de biodiesel folosind cataliza enzimatica
timp ce icircn al doilea caz reacţia are loc prin recircularea amestecului de reacţie peste stratul fix
de enzimă ndash reactor tip coloană cu umplutură
Condiţiile de reacţie folosite icircn ambele cazuri sunt cele care s-au dovedit a fi optime
pentru metanoliza enzimatică a uleiului de floarea soarelui catalizată de Novozym 435 Reacţiile
au fost monitorizate timp de 24 h iar pentru aceasta s-au prelevat probe din amestecul de reacţie
la intervale regulate de timp şi s-au analizat Analizele efectuate au urmărit determinarea
randamentului icircn esteri metilici şi au fost realizate cu ajutorul cromatografiei icircn fază gazoasă
Randamentele sunt net superioare icircn sistemul cu agitare cacircnd icircncă de la icircnceputul reacţiei
enzima se află icircn contact cu toată cantitatea de ulei ceea ce duce la o viteză mai mare de reacţie
Astfel după primele 15 min randamentul global pentru reacţia cu agitare este deja de 236
(mm)
26 Transesterificarea asistata de microunde
Transesterificarea poate fi efectuata prin reactia catalitica sau necatalitica folosind
diferite sisteme de incalzire
Un sistem de incalzire alternativa - de incalzire cu microunde a fost folosit icircn ultimii
ani mai ales in testarile de laborator si la nivel de pilot In acest caz reactia de transesterificare
este accelerata intr-un timp de reactie scurt Ca urmare are loc o reducere importanta a cantitatii
de produse secundare si un timp scurt de reactie
11
Se utilizeaza un sistem de incalzire tip cuptor cu microunde Intreg sistemul a fost
echipatcuun condensator cu reflux un agitator magnetic si un detector detemperatura tip non-
contact in infrarosu care permitecontrolul continuu si constant altemperaturiide lucru
Compozitia de acizi grasi a uleiului şianalizaprobelorde biomotorina se efectueaza pe
cromatograf de gaz 6890N echipat cu detector de ionizare cu flacara
27 Transesterificarea asistata de ultrasunete
In prezent biodieselul este in principal produs in reactoare lot Folosirea ultrasunetelor
in transesterificarea uleiurilor la biodiesel permite prelucrarea in linie continua la orice scara
Ultrasonicarea duce la o crestere arandamentului de biodiesel pana la 99 Reactoarele cu
ultrasunete reduc timpul de prelucrare la mai putin de 30 de secunde (prelucrarea conventionale
1 - 4 orasarja) Mai important ultrasonicarea reduce timpul de separare de la 5 - 10 ore (folosind
agitatie conventionale) la mai putin de 60 de minute
Transesterificarea cu ultrasunete implica urmatorii pasi
1 uleiul vegetal este amestecat cu metanol (care produc esterii de metil) sau etanol (pentru etil
esteri) precum si cu catalizatorii
2 amestecul este icircncălzit la temperaturi icircntre 45 şi 65 0C
3 apoi este trecut prin sonicator timp de 5 la 15 secunde Sonicarea se efectueaza la o presiune
ridicate(De la 1 la 3bar manometru)
4 glicerina care se obtine ca produs secundar este separata folosind centrifuge
5 biodiesel convertit este spalat cu apa
12
III DOMENII DE UTILIZARE
Biodieselul pur denumit B100 este de fapt un monoalchilester al acizilor graşi derivaţi
din uleiurile vegetale sau animale
Biodieselul este un combustibil alternativ care poate fi utilizat icircn formă pură sau icircn
amestec cu motorină atunci cacircnd este ars icircn motoarele cu ardere internă sau cu combustibilii
pentru cazane atunci cacircnd este utilizat icircn scopuri casnice
Strategiile de dezvoltare se direcţionează pe utilizarea biodieselului spre zonele sensibile
din punct de vedere ambiental ca de exemplu
1048715 transportul transportul public local taxi autobuze servicii
1048715vehicule publice salubrizare străzi colectare gunoi menajer icircntreţinere spaţii verzi
1048715vehicule agricole şi de transport icircn zonele agricole
1048715vehicule ale armatei şi căile ferate
31 Avantaje
prin arderea lui se eliberează dioxidul de carbon absorbit de plante care işi reia astfel circuitul
icircn natură şi nu se creşte astfel concentraţia dioxidului de carbon din atmosferă De asemenea
prin ardere nu eliberează dioxid de sulf care duce la formarea ldquoploilor aciderdquo
este complet biodegradabil
motoarele diesel consacrate nu trebuie modificate atunci cacircnd se utilizează biodieselul
poate fi utilizat ca atare sau icircn amestec cu motorina
are cifra cetanica mai mare decacirct motorina astfel are eficienţă mai mare
poate fi utilizat stocat şi manipulat mai icircn siguranţă punctul de inflamabilitate fiind mai
ridicat
utilizarea biodieselului contribuie la valorificarea unor resurse agricole locale scăzacircnd
dependenţa de producătorii de petrol mondial
biodieselul este un combustibil curat La utilizarea accestuia se reduc semnificativ emisiile de
noxe comparativ cu motorina
biodieselul inlocuieste cu succes motorina petrolul sau poate fi amestecat cu acestea in orice
proportie
utilizarea biodiesel-ului - obtinut prin transesterificarea uleiului de sofranel cu alcooli inferiori
(metanol etanol etc) - drept combustibil pentru motoarele diesel moderne nu presupune
modificari constructive esentiale ale acestuia
biodieselul are toxicitate mai mica comparativ cu motorina si se reduc emisiile de
13
- dioxidul de sulf cu 100
- dioxidul de carbon 10-50
- dioxidul de azot 5-10
Biodieselul este mai sigur de manipulat decat motorina
Biodieselul este biodegradabil deoarece se obtine din resurse regenerabile
Calitatea biodieselul este reglementata de ASTM D 6751
32 Dezavantaje
are conţinut mare de apa dacă nu este obţinut prin tehnologii adecvate
datorită vacircscozităţii mai ridicate prezintă dificultaţi la pornire icircn condiţii de temperaturi
scăuzute
atacă garniturile şi conductele de cauciuc crud astfel că acestea trebuie icircnlocuite cu unele mai
rezistente Autovehiculele moderne sunt prevăzute cu garnituri rezistente
la o stocare mai icircndelungată (cacircteva luni) apar probleme de icircngroşare datorită oxidării
vascozitatea mai mare face ca pomparea sa fie mai dificila
valorile mai ridicate ale temperaturii de tulburare si a punctului de lichefiere pot pune
probleme la pornirea motorului la temperaturi mai scazute iar consumul de combustibil este mai
ridicat
procentul emisiilor de oxizi de azot (NOx) este mai ridicat
puterea dezvoltata de motorul este cu 5 mai mica comparativ cu puterea dezvoltata la
utilizarea diesel-ului clasic
exista pericolul depunerilor la nivelul injectorului iar gradul de uzura al motorului s-a dovedit
a fi mai ridicat
Uleiurile obţinute din plantele amintite - rapiţă şi floarea soarelui ndash reprezintă de fapt
depozite biochimice concentrate ale energiei solare Energia specifică a biodieselului obţinut din
aceste uleiuri 92 kW l se situează icircntre energia specifică a benzinei care este 86 kWl şi a
motorinei 98 kWl
Icircn schimb faţă de benzină şi motorină ldquobiodieselulrdquo icircn speţă uleiurile vegetale din care
se obţine acesta pot fi reproduse an de an practic reprezentacircnd o sursă inepuizabilă de
combustibil faţă de ţiţeiul care s-a format icircn lungul a mii de ani
Icircn Europa de Vest biodieselul se produce pe scară largă Icircn Romacircnia producerea
biodieselului se face pe scară redusă Manevre birocratice şi condiţii aberante ce se cer pentru
obţinerea avizelor de mediu icircntacircrzie foarte mult dezvoltarea acestui domeniu De exemplu icircn
14
judeţul Timiş judeţ cu un potenţial agricol foarte mare suprafeţe icircntinse rămacircn necultivate
deoarece producătorii agricoli nu au unde să-şi vacircndă produsele
Icircn apropiere de judeţul Timiş icircn Ungaria se construiesc fabrici de biodiesel la
HODMEZOVASARHELY şi SZENTES care au preconizat să contracteze o parte a producţiei
de floarea soarelui şi din judeţul Timiş
Fabrica din HODMEZOVASARHELY care va intra icircn funcţiune icircn anul 2009 va
prelucra 440 de mii tone de floarea soarelui Materia primă va fi asigurată icircn proporţie de 60
din icircmprejurimile lui iar 30 din judeţul Bihor Arad şi Timiş şi 10 din Voivodina
Preţul de cost actual al biodieselului este icircn apropierea preţului motorinei obţinută din
ţiţei Cu timpul icircnsă icircmbunătăţind procesul tehnologic de obţinere şi randamentul cacirct şi prin
eliminarea cheltuielilor mari pentru transportul de materii prime de la locul de producere al
acestora la unitaţile de producere a biodieselului se poate reduce considerabil preţul acestuia Icircn
acest sens rapiţa şi floarea soarelui ar fi bine să fie produse icircn imediata apropiere de unitatea de
producere a biodieselului
Icircn acelaşi timp cercetările ce se fac pentru utilizarea cacirct mai eficientă a produselor
secundare obţinute icircn procesul de producere al bioduselului pot duce la scăderea preţului de cost
al acestuia
Icircn concluzie omenirea se pare că a găsit o alternativă acceptabilă de obţinere a unor
materii prime energetice care să icircnlocuiască ţiţeiul icircn curs de epuizare
15
IV CONCLUZII
Icircn ziua de azi există diverse procese industriale cu ajutorul cărora se poate obţine
biodiesel
Cele mai importante sunt
1 Procesul bază-bază prin care se foloseşte un catalizator hidroxidul Acest hidroxid poate
fi Hidroxid de sodiu (soda caustică) sau Hidroxid de potasiu
2 Procesul acid-bază este procesul icircn care se face prima dată o esterificare acidă şi apoi
continuă cu procesul normal bază-bază se folosesc icircn general acizi cu un icircnalt grad de
aciditate
3 Procese supercritice icircn acest proces nu este nevoie prezenţa unui catalizator se face la
temperaturi icircnalte icircn care uleiul şi alcoolul reacţionează fără necesitatea ca un agent
extern ca hidroxidul acţionează icircn reacţie
Procese enzimatice se cercetează unele enzime care pot să fie folosite ca acceleratori de
reacţie ulei-alcool Acest proces nu se foloseşte icircn actualitate datorită icircnaltului cost cea ce
icircmpiedică să se producă biodiesel icircn mari cantităţi Creşterea preţului combustibililor
convenţionali icircl face mai competitiv
Biodieselul rămacircne la ora actuală singurul combustibil alternativ substituient al
motorinei petroliere pentru autotracţiune şisau al carbunelui păcurii sau a metanului icircn reţelele
de termoficare sau producere de energie electrică
Biodieselul poate avea mai multe utilizări putacircnd fi utilizat ca aditiv icircn blende cu
motorina sau icircn stare pură ca şi combustibil
Deşi biodieselul icircn Romacircnia a experimentat un start greoi al producţiei nereuşind icircn
2005 să atingă pragul de 2 ulterior s-a bucurat de o creştere rapidă şi puternică Varietatea
materiilor prime ajută foarte mult atacirct icircn producţia de biodiesel cacirct şi icircn problemele de mediu
Pacircnă icircn prezent au fost icircntacirclnite multe procese de obţinere a biodieselului dar cu toate
acestea cel mai utilizat rămacircne procesul de transesterificare alcalină baziciăAcesta prezintă o
multitudine de avantaje atacirct pe plan financiar cacirct şi icircn racircndul producţiei
Creşterea cererii de petrol şi creşterea icircngrijorării pentru schimbarea potenţială globală a
climei icircnrăutăţirea calităţii aerului şi apei şi consideraţii serioase asupra sănătăţii populaţiei a
ambiţionat munca icircn cercetarea obţinerii de biocombustibili Astfel s-au descoperit noi metode
de obţinere a combustibililor dar şi noi metode de exploatare a combustibililor şi resurselor deja
existente
16
- IV CONCLUZIIhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
- IV CONCLUZII
-
Se utilizeaza un sistem de incalzire tip cuptor cu microunde Intreg sistemul a fost
echipatcuun condensator cu reflux un agitator magnetic si un detector detemperatura tip non-
contact in infrarosu care permitecontrolul continuu si constant altemperaturiide lucru
Compozitia de acizi grasi a uleiului şianalizaprobelorde biomotorina se efectueaza pe
cromatograf de gaz 6890N echipat cu detector de ionizare cu flacara
27 Transesterificarea asistata de ultrasunete
In prezent biodieselul este in principal produs in reactoare lot Folosirea ultrasunetelor
in transesterificarea uleiurilor la biodiesel permite prelucrarea in linie continua la orice scara
Ultrasonicarea duce la o crestere arandamentului de biodiesel pana la 99 Reactoarele cu
ultrasunete reduc timpul de prelucrare la mai putin de 30 de secunde (prelucrarea conventionale
1 - 4 orasarja) Mai important ultrasonicarea reduce timpul de separare de la 5 - 10 ore (folosind
agitatie conventionale) la mai putin de 60 de minute
Transesterificarea cu ultrasunete implica urmatorii pasi
1 uleiul vegetal este amestecat cu metanol (care produc esterii de metil) sau etanol (pentru etil
esteri) precum si cu catalizatorii
2 amestecul este icircncălzit la temperaturi icircntre 45 şi 65 0C
3 apoi este trecut prin sonicator timp de 5 la 15 secunde Sonicarea se efectueaza la o presiune
ridicate(De la 1 la 3bar manometru)
4 glicerina care se obtine ca produs secundar este separata folosind centrifuge
5 biodiesel convertit este spalat cu apa
12
III DOMENII DE UTILIZARE
Biodieselul pur denumit B100 este de fapt un monoalchilester al acizilor graşi derivaţi
din uleiurile vegetale sau animale
Biodieselul este un combustibil alternativ care poate fi utilizat icircn formă pură sau icircn
amestec cu motorină atunci cacircnd este ars icircn motoarele cu ardere internă sau cu combustibilii
pentru cazane atunci cacircnd este utilizat icircn scopuri casnice
Strategiile de dezvoltare se direcţionează pe utilizarea biodieselului spre zonele sensibile
din punct de vedere ambiental ca de exemplu
1048715 transportul transportul public local taxi autobuze servicii
1048715vehicule publice salubrizare străzi colectare gunoi menajer icircntreţinere spaţii verzi
1048715vehicule agricole şi de transport icircn zonele agricole
1048715vehicule ale armatei şi căile ferate
31 Avantaje
prin arderea lui se eliberează dioxidul de carbon absorbit de plante care işi reia astfel circuitul
icircn natură şi nu se creşte astfel concentraţia dioxidului de carbon din atmosferă De asemenea
prin ardere nu eliberează dioxid de sulf care duce la formarea ldquoploilor aciderdquo
este complet biodegradabil
motoarele diesel consacrate nu trebuie modificate atunci cacircnd se utilizează biodieselul
poate fi utilizat ca atare sau icircn amestec cu motorina
are cifra cetanica mai mare decacirct motorina astfel are eficienţă mai mare
poate fi utilizat stocat şi manipulat mai icircn siguranţă punctul de inflamabilitate fiind mai
ridicat
utilizarea biodieselului contribuie la valorificarea unor resurse agricole locale scăzacircnd
dependenţa de producătorii de petrol mondial
biodieselul este un combustibil curat La utilizarea accestuia se reduc semnificativ emisiile de
noxe comparativ cu motorina
biodieselul inlocuieste cu succes motorina petrolul sau poate fi amestecat cu acestea in orice
proportie
utilizarea biodiesel-ului - obtinut prin transesterificarea uleiului de sofranel cu alcooli inferiori
(metanol etanol etc) - drept combustibil pentru motoarele diesel moderne nu presupune
modificari constructive esentiale ale acestuia
biodieselul are toxicitate mai mica comparativ cu motorina si se reduc emisiile de
13
- dioxidul de sulf cu 100
- dioxidul de carbon 10-50
- dioxidul de azot 5-10
Biodieselul este mai sigur de manipulat decat motorina
Biodieselul este biodegradabil deoarece se obtine din resurse regenerabile
Calitatea biodieselul este reglementata de ASTM D 6751
32 Dezavantaje
are conţinut mare de apa dacă nu este obţinut prin tehnologii adecvate
datorită vacircscozităţii mai ridicate prezintă dificultaţi la pornire icircn condiţii de temperaturi
scăuzute
atacă garniturile şi conductele de cauciuc crud astfel că acestea trebuie icircnlocuite cu unele mai
rezistente Autovehiculele moderne sunt prevăzute cu garnituri rezistente
la o stocare mai icircndelungată (cacircteva luni) apar probleme de icircngroşare datorită oxidării
vascozitatea mai mare face ca pomparea sa fie mai dificila
valorile mai ridicate ale temperaturii de tulburare si a punctului de lichefiere pot pune
probleme la pornirea motorului la temperaturi mai scazute iar consumul de combustibil este mai
ridicat
procentul emisiilor de oxizi de azot (NOx) este mai ridicat
puterea dezvoltata de motorul este cu 5 mai mica comparativ cu puterea dezvoltata la
utilizarea diesel-ului clasic
exista pericolul depunerilor la nivelul injectorului iar gradul de uzura al motorului s-a dovedit
a fi mai ridicat
Uleiurile obţinute din plantele amintite - rapiţă şi floarea soarelui ndash reprezintă de fapt
depozite biochimice concentrate ale energiei solare Energia specifică a biodieselului obţinut din
aceste uleiuri 92 kW l se situează icircntre energia specifică a benzinei care este 86 kWl şi a
motorinei 98 kWl
Icircn schimb faţă de benzină şi motorină ldquobiodieselulrdquo icircn speţă uleiurile vegetale din care
se obţine acesta pot fi reproduse an de an practic reprezentacircnd o sursă inepuizabilă de
combustibil faţă de ţiţeiul care s-a format icircn lungul a mii de ani
Icircn Europa de Vest biodieselul se produce pe scară largă Icircn Romacircnia producerea
biodieselului se face pe scară redusă Manevre birocratice şi condiţii aberante ce se cer pentru
obţinerea avizelor de mediu icircntacircrzie foarte mult dezvoltarea acestui domeniu De exemplu icircn
14
judeţul Timiş judeţ cu un potenţial agricol foarte mare suprafeţe icircntinse rămacircn necultivate
deoarece producătorii agricoli nu au unde să-şi vacircndă produsele
Icircn apropiere de judeţul Timiş icircn Ungaria se construiesc fabrici de biodiesel la
HODMEZOVASARHELY şi SZENTES care au preconizat să contracteze o parte a producţiei
de floarea soarelui şi din judeţul Timiş
Fabrica din HODMEZOVASARHELY care va intra icircn funcţiune icircn anul 2009 va
prelucra 440 de mii tone de floarea soarelui Materia primă va fi asigurată icircn proporţie de 60
din icircmprejurimile lui iar 30 din judeţul Bihor Arad şi Timiş şi 10 din Voivodina
Preţul de cost actual al biodieselului este icircn apropierea preţului motorinei obţinută din
ţiţei Cu timpul icircnsă icircmbunătăţind procesul tehnologic de obţinere şi randamentul cacirct şi prin
eliminarea cheltuielilor mari pentru transportul de materii prime de la locul de producere al
acestora la unitaţile de producere a biodieselului se poate reduce considerabil preţul acestuia Icircn
acest sens rapiţa şi floarea soarelui ar fi bine să fie produse icircn imediata apropiere de unitatea de
producere a biodieselului
Icircn acelaşi timp cercetările ce se fac pentru utilizarea cacirct mai eficientă a produselor
secundare obţinute icircn procesul de producere al bioduselului pot duce la scăderea preţului de cost
al acestuia
Icircn concluzie omenirea se pare că a găsit o alternativă acceptabilă de obţinere a unor
materii prime energetice care să icircnlocuiască ţiţeiul icircn curs de epuizare
15
IV CONCLUZII
Icircn ziua de azi există diverse procese industriale cu ajutorul cărora se poate obţine
biodiesel
Cele mai importante sunt
1 Procesul bază-bază prin care se foloseşte un catalizator hidroxidul Acest hidroxid poate
fi Hidroxid de sodiu (soda caustică) sau Hidroxid de potasiu
2 Procesul acid-bază este procesul icircn care se face prima dată o esterificare acidă şi apoi
continuă cu procesul normal bază-bază se folosesc icircn general acizi cu un icircnalt grad de
aciditate
3 Procese supercritice icircn acest proces nu este nevoie prezenţa unui catalizator se face la
temperaturi icircnalte icircn care uleiul şi alcoolul reacţionează fără necesitatea ca un agent
extern ca hidroxidul acţionează icircn reacţie
Procese enzimatice se cercetează unele enzime care pot să fie folosite ca acceleratori de
reacţie ulei-alcool Acest proces nu se foloseşte icircn actualitate datorită icircnaltului cost cea ce
icircmpiedică să se producă biodiesel icircn mari cantităţi Creşterea preţului combustibililor
convenţionali icircl face mai competitiv
Biodieselul rămacircne la ora actuală singurul combustibil alternativ substituient al
motorinei petroliere pentru autotracţiune şisau al carbunelui păcurii sau a metanului icircn reţelele
de termoficare sau producere de energie electrică
Biodieselul poate avea mai multe utilizări putacircnd fi utilizat ca aditiv icircn blende cu
motorina sau icircn stare pură ca şi combustibil
Deşi biodieselul icircn Romacircnia a experimentat un start greoi al producţiei nereuşind icircn
2005 să atingă pragul de 2 ulterior s-a bucurat de o creştere rapidă şi puternică Varietatea
materiilor prime ajută foarte mult atacirct icircn producţia de biodiesel cacirct şi icircn problemele de mediu
Pacircnă icircn prezent au fost icircntacirclnite multe procese de obţinere a biodieselului dar cu toate
acestea cel mai utilizat rămacircne procesul de transesterificare alcalină baziciăAcesta prezintă o
multitudine de avantaje atacirct pe plan financiar cacirct şi icircn racircndul producţiei
Creşterea cererii de petrol şi creşterea icircngrijorării pentru schimbarea potenţială globală a
climei icircnrăutăţirea calităţii aerului şi apei şi consideraţii serioase asupra sănătăţii populaţiei a
ambiţionat munca icircn cercetarea obţinerii de biocombustibili Astfel s-au descoperit noi metode
de obţinere a combustibililor dar şi noi metode de exploatare a combustibililor şi resurselor deja
existente
16
- IV CONCLUZIIhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
- IV CONCLUZII
-
III DOMENII DE UTILIZARE
Biodieselul pur denumit B100 este de fapt un monoalchilester al acizilor graşi derivaţi
din uleiurile vegetale sau animale
Biodieselul este un combustibil alternativ care poate fi utilizat icircn formă pură sau icircn
amestec cu motorină atunci cacircnd este ars icircn motoarele cu ardere internă sau cu combustibilii
pentru cazane atunci cacircnd este utilizat icircn scopuri casnice
Strategiile de dezvoltare se direcţionează pe utilizarea biodieselului spre zonele sensibile
din punct de vedere ambiental ca de exemplu
1048715 transportul transportul public local taxi autobuze servicii
1048715vehicule publice salubrizare străzi colectare gunoi menajer icircntreţinere spaţii verzi
1048715vehicule agricole şi de transport icircn zonele agricole
1048715vehicule ale armatei şi căile ferate
31 Avantaje
prin arderea lui se eliberează dioxidul de carbon absorbit de plante care işi reia astfel circuitul
icircn natură şi nu se creşte astfel concentraţia dioxidului de carbon din atmosferă De asemenea
prin ardere nu eliberează dioxid de sulf care duce la formarea ldquoploilor aciderdquo
este complet biodegradabil
motoarele diesel consacrate nu trebuie modificate atunci cacircnd se utilizează biodieselul
poate fi utilizat ca atare sau icircn amestec cu motorina
are cifra cetanica mai mare decacirct motorina astfel are eficienţă mai mare
poate fi utilizat stocat şi manipulat mai icircn siguranţă punctul de inflamabilitate fiind mai
ridicat
utilizarea biodieselului contribuie la valorificarea unor resurse agricole locale scăzacircnd
dependenţa de producătorii de petrol mondial
biodieselul este un combustibil curat La utilizarea accestuia se reduc semnificativ emisiile de
noxe comparativ cu motorina
biodieselul inlocuieste cu succes motorina petrolul sau poate fi amestecat cu acestea in orice
proportie
utilizarea biodiesel-ului - obtinut prin transesterificarea uleiului de sofranel cu alcooli inferiori
(metanol etanol etc) - drept combustibil pentru motoarele diesel moderne nu presupune
modificari constructive esentiale ale acestuia
biodieselul are toxicitate mai mica comparativ cu motorina si se reduc emisiile de
13
- dioxidul de sulf cu 100
- dioxidul de carbon 10-50
- dioxidul de azot 5-10
Biodieselul este mai sigur de manipulat decat motorina
Biodieselul este biodegradabil deoarece se obtine din resurse regenerabile
Calitatea biodieselul este reglementata de ASTM D 6751
32 Dezavantaje
are conţinut mare de apa dacă nu este obţinut prin tehnologii adecvate
datorită vacircscozităţii mai ridicate prezintă dificultaţi la pornire icircn condiţii de temperaturi
scăuzute
atacă garniturile şi conductele de cauciuc crud astfel că acestea trebuie icircnlocuite cu unele mai
rezistente Autovehiculele moderne sunt prevăzute cu garnituri rezistente
la o stocare mai icircndelungată (cacircteva luni) apar probleme de icircngroşare datorită oxidării
vascozitatea mai mare face ca pomparea sa fie mai dificila
valorile mai ridicate ale temperaturii de tulburare si a punctului de lichefiere pot pune
probleme la pornirea motorului la temperaturi mai scazute iar consumul de combustibil este mai
ridicat
procentul emisiilor de oxizi de azot (NOx) este mai ridicat
puterea dezvoltata de motorul este cu 5 mai mica comparativ cu puterea dezvoltata la
utilizarea diesel-ului clasic
exista pericolul depunerilor la nivelul injectorului iar gradul de uzura al motorului s-a dovedit
a fi mai ridicat
Uleiurile obţinute din plantele amintite - rapiţă şi floarea soarelui ndash reprezintă de fapt
depozite biochimice concentrate ale energiei solare Energia specifică a biodieselului obţinut din
aceste uleiuri 92 kW l se situează icircntre energia specifică a benzinei care este 86 kWl şi a
motorinei 98 kWl
Icircn schimb faţă de benzină şi motorină ldquobiodieselulrdquo icircn speţă uleiurile vegetale din care
se obţine acesta pot fi reproduse an de an practic reprezentacircnd o sursă inepuizabilă de
combustibil faţă de ţiţeiul care s-a format icircn lungul a mii de ani
Icircn Europa de Vest biodieselul se produce pe scară largă Icircn Romacircnia producerea
biodieselului se face pe scară redusă Manevre birocratice şi condiţii aberante ce se cer pentru
obţinerea avizelor de mediu icircntacircrzie foarte mult dezvoltarea acestui domeniu De exemplu icircn
14
judeţul Timiş judeţ cu un potenţial agricol foarte mare suprafeţe icircntinse rămacircn necultivate
deoarece producătorii agricoli nu au unde să-şi vacircndă produsele
Icircn apropiere de judeţul Timiş icircn Ungaria se construiesc fabrici de biodiesel la
HODMEZOVASARHELY şi SZENTES care au preconizat să contracteze o parte a producţiei
de floarea soarelui şi din judeţul Timiş
Fabrica din HODMEZOVASARHELY care va intra icircn funcţiune icircn anul 2009 va
prelucra 440 de mii tone de floarea soarelui Materia primă va fi asigurată icircn proporţie de 60
din icircmprejurimile lui iar 30 din judeţul Bihor Arad şi Timiş şi 10 din Voivodina
Preţul de cost actual al biodieselului este icircn apropierea preţului motorinei obţinută din
ţiţei Cu timpul icircnsă icircmbunătăţind procesul tehnologic de obţinere şi randamentul cacirct şi prin
eliminarea cheltuielilor mari pentru transportul de materii prime de la locul de producere al
acestora la unitaţile de producere a biodieselului se poate reduce considerabil preţul acestuia Icircn
acest sens rapiţa şi floarea soarelui ar fi bine să fie produse icircn imediata apropiere de unitatea de
producere a biodieselului
Icircn acelaşi timp cercetările ce se fac pentru utilizarea cacirct mai eficientă a produselor
secundare obţinute icircn procesul de producere al bioduselului pot duce la scăderea preţului de cost
al acestuia
Icircn concluzie omenirea se pare că a găsit o alternativă acceptabilă de obţinere a unor
materii prime energetice care să icircnlocuiască ţiţeiul icircn curs de epuizare
15
IV CONCLUZII
Icircn ziua de azi există diverse procese industriale cu ajutorul cărora se poate obţine
biodiesel
Cele mai importante sunt
1 Procesul bază-bază prin care se foloseşte un catalizator hidroxidul Acest hidroxid poate
fi Hidroxid de sodiu (soda caustică) sau Hidroxid de potasiu
2 Procesul acid-bază este procesul icircn care se face prima dată o esterificare acidă şi apoi
continuă cu procesul normal bază-bază se folosesc icircn general acizi cu un icircnalt grad de
aciditate
3 Procese supercritice icircn acest proces nu este nevoie prezenţa unui catalizator se face la
temperaturi icircnalte icircn care uleiul şi alcoolul reacţionează fără necesitatea ca un agent
extern ca hidroxidul acţionează icircn reacţie
Procese enzimatice se cercetează unele enzime care pot să fie folosite ca acceleratori de
reacţie ulei-alcool Acest proces nu se foloseşte icircn actualitate datorită icircnaltului cost cea ce
icircmpiedică să se producă biodiesel icircn mari cantităţi Creşterea preţului combustibililor
convenţionali icircl face mai competitiv
Biodieselul rămacircne la ora actuală singurul combustibil alternativ substituient al
motorinei petroliere pentru autotracţiune şisau al carbunelui păcurii sau a metanului icircn reţelele
de termoficare sau producere de energie electrică
Biodieselul poate avea mai multe utilizări putacircnd fi utilizat ca aditiv icircn blende cu
motorina sau icircn stare pură ca şi combustibil
Deşi biodieselul icircn Romacircnia a experimentat un start greoi al producţiei nereuşind icircn
2005 să atingă pragul de 2 ulterior s-a bucurat de o creştere rapidă şi puternică Varietatea
materiilor prime ajută foarte mult atacirct icircn producţia de biodiesel cacirct şi icircn problemele de mediu
Pacircnă icircn prezent au fost icircntacirclnite multe procese de obţinere a biodieselului dar cu toate
acestea cel mai utilizat rămacircne procesul de transesterificare alcalină baziciăAcesta prezintă o
multitudine de avantaje atacirct pe plan financiar cacirct şi icircn racircndul producţiei
Creşterea cererii de petrol şi creşterea icircngrijorării pentru schimbarea potenţială globală a
climei icircnrăutăţirea calităţii aerului şi apei şi consideraţii serioase asupra sănătăţii populaţiei a
ambiţionat munca icircn cercetarea obţinerii de biocombustibili Astfel s-au descoperit noi metode
de obţinere a combustibililor dar şi noi metode de exploatare a combustibililor şi resurselor deja
existente
16
- IV CONCLUZIIhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
- IV CONCLUZII
-
- dioxidul de sulf cu 100
- dioxidul de carbon 10-50
- dioxidul de azot 5-10
Biodieselul este mai sigur de manipulat decat motorina
Biodieselul este biodegradabil deoarece se obtine din resurse regenerabile
Calitatea biodieselul este reglementata de ASTM D 6751
32 Dezavantaje
are conţinut mare de apa dacă nu este obţinut prin tehnologii adecvate
datorită vacircscozităţii mai ridicate prezintă dificultaţi la pornire icircn condiţii de temperaturi
scăuzute
atacă garniturile şi conductele de cauciuc crud astfel că acestea trebuie icircnlocuite cu unele mai
rezistente Autovehiculele moderne sunt prevăzute cu garnituri rezistente
la o stocare mai icircndelungată (cacircteva luni) apar probleme de icircngroşare datorită oxidării
vascozitatea mai mare face ca pomparea sa fie mai dificila
valorile mai ridicate ale temperaturii de tulburare si a punctului de lichefiere pot pune
probleme la pornirea motorului la temperaturi mai scazute iar consumul de combustibil este mai
ridicat
procentul emisiilor de oxizi de azot (NOx) este mai ridicat
puterea dezvoltata de motorul este cu 5 mai mica comparativ cu puterea dezvoltata la
utilizarea diesel-ului clasic
exista pericolul depunerilor la nivelul injectorului iar gradul de uzura al motorului s-a dovedit
a fi mai ridicat
Uleiurile obţinute din plantele amintite - rapiţă şi floarea soarelui ndash reprezintă de fapt
depozite biochimice concentrate ale energiei solare Energia specifică a biodieselului obţinut din
aceste uleiuri 92 kW l se situează icircntre energia specifică a benzinei care este 86 kWl şi a
motorinei 98 kWl
Icircn schimb faţă de benzină şi motorină ldquobiodieselulrdquo icircn speţă uleiurile vegetale din care
se obţine acesta pot fi reproduse an de an practic reprezentacircnd o sursă inepuizabilă de
combustibil faţă de ţiţeiul care s-a format icircn lungul a mii de ani
Icircn Europa de Vest biodieselul se produce pe scară largă Icircn Romacircnia producerea
biodieselului se face pe scară redusă Manevre birocratice şi condiţii aberante ce se cer pentru
obţinerea avizelor de mediu icircntacircrzie foarte mult dezvoltarea acestui domeniu De exemplu icircn
14
judeţul Timiş judeţ cu un potenţial agricol foarte mare suprafeţe icircntinse rămacircn necultivate
deoarece producătorii agricoli nu au unde să-şi vacircndă produsele
Icircn apropiere de judeţul Timiş icircn Ungaria se construiesc fabrici de biodiesel la
HODMEZOVASARHELY şi SZENTES care au preconizat să contracteze o parte a producţiei
de floarea soarelui şi din judeţul Timiş
Fabrica din HODMEZOVASARHELY care va intra icircn funcţiune icircn anul 2009 va
prelucra 440 de mii tone de floarea soarelui Materia primă va fi asigurată icircn proporţie de 60
din icircmprejurimile lui iar 30 din judeţul Bihor Arad şi Timiş şi 10 din Voivodina
Preţul de cost actual al biodieselului este icircn apropierea preţului motorinei obţinută din
ţiţei Cu timpul icircnsă icircmbunătăţind procesul tehnologic de obţinere şi randamentul cacirct şi prin
eliminarea cheltuielilor mari pentru transportul de materii prime de la locul de producere al
acestora la unitaţile de producere a biodieselului se poate reduce considerabil preţul acestuia Icircn
acest sens rapiţa şi floarea soarelui ar fi bine să fie produse icircn imediata apropiere de unitatea de
producere a biodieselului
Icircn acelaşi timp cercetările ce se fac pentru utilizarea cacirct mai eficientă a produselor
secundare obţinute icircn procesul de producere al bioduselului pot duce la scăderea preţului de cost
al acestuia
Icircn concluzie omenirea se pare că a găsit o alternativă acceptabilă de obţinere a unor
materii prime energetice care să icircnlocuiască ţiţeiul icircn curs de epuizare
15
IV CONCLUZII
Icircn ziua de azi există diverse procese industriale cu ajutorul cărora se poate obţine
biodiesel
Cele mai importante sunt
1 Procesul bază-bază prin care se foloseşte un catalizator hidroxidul Acest hidroxid poate
fi Hidroxid de sodiu (soda caustică) sau Hidroxid de potasiu
2 Procesul acid-bază este procesul icircn care se face prima dată o esterificare acidă şi apoi
continuă cu procesul normal bază-bază se folosesc icircn general acizi cu un icircnalt grad de
aciditate
3 Procese supercritice icircn acest proces nu este nevoie prezenţa unui catalizator se face la
temperaturi icircnalte icircn care uleiul şi alcoolul reacţionează fără necesitatea ca un agent
extern ca hidroxidul acţionează icircn reacţie
Procese enzimatice se cercetează unele enzime care pot să fie folosite ca acceleratori de
reacţie ulei-alcool Acest proces nu se foloseşte icircn actualitate datorită icircnaltului cost cea ce
icircmpiedică să se producă biodiesel icircn mari cantităţi Creşterea preţului combustibililor
convenţionali icircl face mai competitiv
Biodieselul rămacircne la ora actuală singurul combustibil alternativ substituient al
motorinei petroliere pentru autotracţiune şisau al carbunelui păcurii sau a metanului icircn reţelele
de termoficare sau producere de energie electrică
Biodieselul poate avea mai multe utilizări putacircnd fi utilizat ca aditiv icircn blende cu
motorina sau icircn stare pură ca şi combustibil
Deşi biodieselul icircn Romacircnia a experimentat un start greoi al producţiei nereuşind icircn
2005 să atingă pragul de 2 ulterior s-a bucurat de o creştere rapidă şi puternică Varietatea
materiilor prime ajută foarte mult atacirct icircn producţia de biodiesel cacirct şi icircn problemele de mediu
Pacircnă icircn prezent au fost icircntacirclnite multe procese de obţinere a biodieselului dar cu toate
acestea cel mai utilizat rămacircne procesul de transesterificare alcalină baziciăAcesta prezintă o
multitudine de avantaje atacirct pe plan financiar cacirct şi icircn racircndul producţiei
Creşterea cererii de petrol şi creşterea icircngrijorării pentru schimbarea potenţială globală a
climei icircnrăutăţirea calităţii aerului şi apei şi consideraţii serioase asupra sănătăţii populaţiei a
ambiţionat munca icircn cercetarea obţinerii de biocombustibili Astfel s-au descoperit noi metode
de obţinere a combustibililor dar şi noi metode de exploatare a combustibililor şi resurselor deja
existente
16
- IV CONCLUZIIhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
- IV CONCLUZII
-
judeţul Timiş judeţ cu un potenţial agricol foarte mare suprafeţe icircntinse rămacircn necultivate
deoarece producătorii agricoli nu au unde să-şi vacircndă produsele
Icircn apropiere de judeţul Timiş icircn Ungaria se construiesc fabrici de biodiesel la
HODMEZOVASARHELY şi SZENTES care au preconizat să contracteze o parte a producţiei
de floarea soarelui şi din judeţul Timiş
Fabrica din HODMEZOVASARHELY care va intra icircn funcţiune icircn anul 2009 va
prelucra 440 de mii tone de floarea soarelui Materia primă va fi asigurată icircn proporţie de 60
din icircmprejurimile lui iar 30 din judeţul Bihor Arad şi Timiş şi 10 din Voivodina
Preţul de cost actual al biodieselului este icircn apropierea preţului motorinei obţinută din
ţiţei Cu timpul icircnsă icircmbunătăţind procesul tehnologic de obţinere şi randamentul cacirct şi prin
eliminarea cheltuielilor mari pentru transportul de materii prime de la locul de producere al
acestora la unitaţile de producere a biodieselului se poate reduce considerabil preţul acestuia Icircn
acest sens rapiţa şi floarea soarelui ar fi bine să fie produse icircn imediata apropiere de unitatea de
producere a biodieselului
Icircn acelaşi timp cercetările ce se fac pentru utilizarea cacirct mai eficientă a produselor
secundare obţinute icircn procesul de producere al bioduselului pot duce la scăderea preţului de cost
al acestuia
Icircn concluzie omenirea se pare că a găsit o alternativă acceptabilă de obţinere a unor
materii prime energetice care să icircnlocuiască ţiţeiul icircn curs de epuizare
15
IV CONCLUZII
Icircn ziua de azi există diverse procese industriale cu ajutorul cărora se poate obţine
biodiesel
Cele mai importante sunt
1 Procesul bază-bază prin care se foloseşte un catalizator hidroxidul Acest hidroxid poate
fi Hidroxid de sodiu (soda caustică) sau Hidroxid de potasiu
2 Procesul acid-bază este procesul icircn care se face prima dată o esterificare acidă şi apoi
continuă cu procesul normal bază-bază se folosesc icircn general acizi cu un icircnalt grad de
aciditate
3 Procese supercritice icircn acest proces nu este nevoie prezenţa unui catalizator se face la
temperaturi icircnalte icircn care uleiul şi alcoolul reacţionează fără necesitatea ca un agent
extern ca hidroxidul acţionează icircn reacţie
Procese enzimatice se cercetează unele enzime care pot să fie folosite ca acceleratori de
reacţie ulei-alcool Acest proces nu se foloseşte icircn actualitate datorită icircnaltului cost cea ce
icircmpiedică să se producă biodiesel icircn mari cantităţi Creşterea preţului combustibililor
convenţionali icircl face mai competitiv
Biodieselul rămacircne la ora actuală singurul combustibil alternativ substituient al
motorinei petroliere pentru autotracţiune şisau al carbunelui păcurii sau a metanului icircn reţelele
de termoficare sau producere de energie electrică
Biodieselul poate avea mai multe utilizări putacircnd fi utilizat ca aditiv icircn blende cu
motorina sau icircn stare pură ca şi combustibil
Deşi biodieselul icircn Romacircnia a experimentat un start greoi al producţiei nereuşind icircn
2005 să atingă pragul de 2 ulterior s-a bucurat de o creştere rapidă şi puternică Varietatea
materiilor prime ajută foarte mult atacirct icircn producţia de biodiesel cacirct şi icircn problemele de mediu
Pacircnă icircn prezent au fost icircntacirclnite multe procese de obţinere a biodieselului dar cu toate
acestea cel mai utilizat rămacircne procesul de transesterificare alcalină baziciăAcesta prezintă o
multitudine de avantaje atacirct pe plan financiar cacirct şi icircn racircndul producţiei
Creşterea cererii de petrol şi creşterea icircngrijorării pentru schimbarea potenţială globală a
climei icircnrăutăţirea calităţii aerului şi apei şi consideraţii serioase asupra sănătăţii populaţiei a
ambiţionat munca icircn cercetarea obţinerii de biocombustibili Astfel s-au descoperit noi metode
de obţinere a combustibililor dar şi noi metode de exploatare a combustibililor şi resurselor deja
existente
16
- IV CONCLUZIIhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
- IV CONCLUZII
-
IV CONCLUZII
Icircn ziua de azi există diverse procese industriale cu ajutorul cărora se poate obţine
biodiesel
Cele mai importante sunt
1 Procesul bază-bază prin care se foloseşte un catalizator hidroxidul Acest hidroxid poate
fi Hidroxid de sodiu (soda caustică) sau Hidroxid de potasiu
2 Procesul acid-bază este procesul icircn care se face prima dată o esterificare acidă şi apoi
continuă cu procesul normal bază-bază se folosesc icircn general acizi cu un icircnalt grad de
aciditate
3 Procese supercritice icircn acest proces nu este nevoie prezenţa unui catalizator se face la
temperaturi icircnalte icircn care uleiul şi alcoolul reacţionează fără necesitatea ca un agent
extern ca hidroxidul acţionează icircn reacţie
Procese enzimatice se cercetează unele enzime care pot să fie folosite ca acceleratori de
reacţie ulei-alcool Acest proces nu se foloseşte icircn actualitate datorită icircnaltului cost cea ce
icircmpiedică să se producă biodiesel icircn mari cantităţi Creşterea preţului combustibililor
convenţionali icircl face mai competitiv
Biodieselul rămacircne la ora actuală singurul combustibil alternativ substituient al
motorinei petroliere pentru autotracţiune şisau al carbunelui păcurii sau a metanului icircn reţelele
de termoficare sau producere de energie electrică
Biodieselul poate avea mai multe utilizări putacircnd fi utilizat ca aditiv icircn blende cu
motorina sau icircn stare pură ca şi combustibil
Deşi biodieselul icircn Romacircnia a experimentat un start greoi al producţiei nereuşind icircn
2005 să atingă pragul de 2 ulterior s-a bucurat de o creştere rapidă şi puternică Varietatea
materiilor prime ajută foarte mult atacirct icircn producţia de biodiesel cacirct şi icircn problemele de mediu
Pacircnă icircn prezent au fost icircntacirclnite multe procese de obţinere a biodieselului dar cu toate
acestea cel mai utilizat rămacircne procesul de transesterificare alcalină baziciăAcesta prezintă o
multitudine de avantaje atacirct pe plan financiar cacirct şi icircn racircndul producţiei
Creşterea cererii de petrol şi creşterea icircngrijorării pentru schimbarea potenţială globală a
climei icircnrăutăţirea calităţii aerului şi apei şi consideraţii serioase asupra sănătăţii populaţiei a
ambiţionat munca icircn cercetarea obţinerii de biocombustibili Astfel s-au descoperit noi metode
de obţinere a combustibililor dar şi noi metode de exploatare a combustibililor şi resurselor deja
existente
16
- IV CONCLUZIIhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
- IV CONCLUZII
-
