Биодизель своими руками: изготовление и использование

Особенности двигателя на биотопливе

Необходимо отметить, что на данный момент практически не идет речи о двигателе, который бы полностью работал на биоэтаноле. Это объясняется целым рядом объективных ограничений, для преодоления которых еще не найдено эффективных решений.

На сегодняшний день биотэанол применяется для заправки автомобилей, главным образом, в смеси с традиционными видами топлива – бензином и соляркой. Работать на таком топливе могут только транспортные средства с двигателем типа FFV (Flexible-fuel vehicle – гибкий выбор топлива).

Мотор типа FFV представляет собой двигатель внутреннего сгорания, который имеет некоторые отличия от традиционных двигателей. Так, основными отличительными особенностями являются:

  • наличие специального датчика кислорода;
  • применение особого материала для изготовления ряда прокладок;
  • программное обеспечение ЭБУ, позволяющее определять процент содержания спирта в топливе и соответствующим образом корректировать работу мотора;
  • некоторые изменения в конструкции для увеличения степени сжатия, что необходимо в связи с более высоким октановым числом этанола, по сравнению с бензином.

Сегодня автомобильное топливо с содержанием биоэтанола пользуется достаточно высокой популярностью в целом ряде стран. Лидерами здесь выступают США и Бразилия. В Бразилии сегодня практически невозможно купить бензин, в котором содержание биоэтанола было бы менее 20 %. Популярна данная технология и в ряде стран Европы, особенно в скандинавских странах.

Преимущества и недостатки

Биоэтанол как топливо имеет как существенные преимущества, так и существенные недостатки. Основные плюсы биотоплива относятся, прежде всего, к экологическим показателям.

Биоэтанол – это нетоксичный вид топлива, который полностью растворяется в воде. При его сгорании не образуется опасных для окружающей среды и здоровья людей соединений. Добавление биоэтанола в бензин позволяет сократить количество вредных выбросов до 30 % и более. Кроме того, биоэтанол производится из натурального возобновляемого сырья. Зачастую он является побочным продуктом безотходного производства других видов продукции.

Кроме того, благодаря высокому октановому числу применение биоэтанола позволяет улучшить некоторые характеристики двигателя внутреннего сгорания. В том числе увеличивается его КПД.

Одним из основных недостатков биотоплива является его неустойчивость к низким температурам. На морозе он может расслаиваться с образованием пленки из парафинов на поверхности. Это обуславливает затрудненный пуск в зимний период. Для преодоления этого недостатка приходится оснащать автомобили подогревателем топлива или небольшим бензобаком, предназначенным специально для холодного пуска.

Еще один важный недостаток заключается в слабой теплотворной способности. При сгорании биоэтанола выделяется на 37-40 % меньше тепловой энергии, по сравнению с традиционными видами автомобильного топлива. Это ощутимо ограничивает мощностные характеристики двигателя.

Двигатели на биотопливе имеют существенные преимущества, но им есть куда развиваться.

Свойства биодизеля

Биотопливо обладает поистине удивительными свойствами. Так, обыкновенная поваренная соль в 10 раз более токсичная по сравнению с биодизелем.

Также следует отметить и чрезвычайно высокую температуру воспламенения биотоплива – 150 градусов против 50 градусов по Цельсию у обычного бензина. Данное обстоятельство делает биодизель значительно более безопасным при транспортировке и хранении.

При сжигании такого топлива не образуется неприятных запахов. Вместо привычной вони чувствуется приятный аромат заморских растений.

Применение биодизеля не ухудшает рабочих характеристик силового агрегата: мощность и крутящий момент не меняются. При этом еще и увеличивается срок полезной эксплуатации ДВС.

 

Технические характеристики

Сера считается вредной примесью и служит основным источником загрязнения окружающей среды при сгорании. Исходное минеральное углеводородное сырье (нефть) для производства традиционных видов топлива содержит довольно много фосфора. Этот загрязнитель удаляется всеми доступными способами. Следует сказать, что современные технологии позволяют проводить очистку весьма эффективно. И все бы хорошо. Да вот только при снижении концентрации фосфора резко падают антифрикционные свойства вещества. В отличие от обычного топлива, биодизельное не нуждается в проведении очистки по фосфору, так как его там практически нет. Биодизель обладает очень хорошим антифрикционным воздействием при попадании на трущиеся поверхности в месте контакта.

Реальный случай, который попал в книгу рекордов Гиннеса: трак (грузовой магистральный автомобиль) проехал значительно более одного миллиона километров на биодизельном топливе с двигателем от производителя. Звучит просто фантастически, но это правда. Дело в том, что при использовании такого топлива последнее осуществляет еще и функцию сказки трущихся частей. Это приводит к тому, что износ изделий происходит значительно позже. Существенное увеличение полезного срока эксплуатации изделий – важное направление повышения эффективности экономической деятельности субъектов хозяйствования.

Варианты использования биотоплива

Подобное топливо допускается заливать в бак автомобиля. При этом оно ничуть не уступает традиционному дизелю, а по некоторым параметрам даже и превосходит таковой. Многие владельцы авто и тяжелой техники (грузовики, комбайны, спецтехника) не могут отважиться на такой шаг. Но по многочисленным свидетельствам водителей биодизельное топливо не причиняет вреда двигателю и не загрязняет систему впрыска.

Иногда биодизель смешивается в определенных пропорциях с традиционными видами топлива и заливается в бак транспортного средства. Подобный опыт еще недостаточно хорошо изучен. Но, судя по отзывам, такая методика также имеет право на жизнь.

О плюсах и минусах биодизеля

Основная масса достоинств этого вида горючего относится к снижению выбросов в окружающую среду. Если смотреть на вопрос глобально, то количество углекислого газа, образовавшегося при сгорании топлива, теоретически равняется тому объему, что потребили из воздуха масличные культуры. Можно считать, что выдерживается баланс, но только при сжигании биодизеля в котлах, их КПД довольно высок. А вот эффективность ДВС – всего 60%, там помимо углекислого образуется и угарный газ, загрязняющий атмосферу.

В составе топлива очень мало серы, из-за чего использование биодизеля наносит куда меньший вред окружающей среде. При попадании в воду горючее не загрязняет ее, а постепенно разлагается микроорганизмами. Ну и двигатель на растительной солярке работает лучше, ибо его цетановое число (51) выше, чем нефтяного топлива (42—45). Из минусов стоит отметить:

  • более высокую стоимость по сравнению с традиционным горючим;
  • невозможность длительного хранения, спустя 3 месяца начинается процесс его разложения;
  • большие посевные площади для выращивания сырья.

При производстве своими руками образуются технологические отходы биодизеля в виде глицериновой фазы, которые невозможно переработать в домашних условиях. Да и само топливо, добытое дома, не сравнится по качеству с заводским и может создать много проблем во время эксплуатации ДВС. Поэтому умельцам, занимающимся этим делом, можно посоветовать как можно тщательнее фильтровать масло перед загрузкой в бак, это касается и конечного продукта.

Преимущества биодизельного топлива

Биодизель как топливо имеет следующие преимущества:

  • уменьшается выброс в атмосферу сульфатов, углекислого газа, твердых частиц;
  • сгорает практически без выброса в окружающую среду токсичных и канцерогенных веществ;
  • почти в 2 раза уменьшается количество копоти;
  • не обладает резким запахом;
  • при попадании на землю разлагается микроорганизмами в течение 3-х недель;
  • малое содержание серы;
  • высокий уровень воспламеняемости (менее горюч);
  • хорошие смазочные характеристики.

Как производится дизельное биотопливо?

Сырьем для этого вида топлива могут служить любые культуры, из которых получают большое количество растительного масла. Чаще всего это рапс и соя, их переработка дает максимальный выход сырья и, соответственно, конечного продукта в виде биодизеля.

В дело идут и животные жиры, являющиеся отходами мясокомбинатов, кожевенных заводов и других предприятий. Также годятся перегоревшие растительные масла из ресторанов и прочих заведений общественного питания.

Следует отметить, что биодизель из масла растительного и животного происхождения производится по относительно простой технологии. Основные этапы технологического процесса выглядят следующим образом:

  • грубая и тонкая очистка сырья (масла) от мельчайших примесей;
  • смешивание масла и метилового спирта с добавлением щелочного катализатора в реакторе. Пропорции сырья и метанола – 9 : 1, катализатором служит гидроксид натрия или калия;
  • нагрев до 60 °С и перемешивание при этой температуре в течении примерно 2 часов. Этап носит название этерификации;
  • полученная субстанция отстаивается в отдельной емкости и расслаивается на 2 вещества – глицериновая фракция и собственно биодизель;
  • вещества разделяются в сепараторе, после чего горючее проходит термическую обработку с целью выпаривания из него воды.

Примечание. Глицериновая фаза – это еще не чистый глицерин, для его выделения субстанцию надо дополнительно переработать. Так что схема полного цикла выглядит куда сложнее:

Технологическое оборудование для производства биодизеля тоже не отличается высокой сложностью и представляет собой несколько емкостей, соединенных между собой трубопроводами, а также насосы – главный и несколько дозирующих. Поскольку на предприятиях все этапы автоматизированы, то реактор и другие резервуары оборудованы датчиками температуры и уровня, а насосами управляет контроллер. Все данные о протекающем процессе выводятся на дисплей оператора.

Из чего получают биотопливо

Ответить на вопрос, что такое биодизель, можно достаточно просто. Материалом для получения этого топлива выступают любые виды растительного масла или животные жиры. Подходит подсолнечное, соевое, рапсовое, арахисовое, льняное, пальмовое, кукурузное, конопляное, кунжутное и другие масла. Наибольшее распространение для изготовления биодизеля получил рапс. Рапсовое масло самое дешевое и доступное, что и привело к появлению так называемого рапсового биодизеля.

Стоит отметить, что биодизельное топливо, изготовленное из того или иного масла, получает характерные отличия. Биодизель, который изготовлен на основе рапсового масла, отличается наибольшей температурой застывания и фильтруемости, но дизельный двигатель на таком топливе менее производителен.

Биодизель, приготовленный из пальмового масла, позволяет обеспечить лучшую отдачу от мотора, но его показатель фильтруемости не подходит для стран, где отмечаются постоянные или сезонные низкие температуры.

Технология производства

Механизм получения биодизеля заключается в проведении реакции этерификации – взаимодействия жирных кислот с метиловым спиртом в присутствии катализатора (щелочного или кислотного). Соотношение растительного масла и метанола составляет приблизительно 9:1.

Реакция начинается медленно и в зависимости от перемешивания занимает всего 3–6 минут. Чтобы получить хороший выход биодизеля ее необходимо провести дважды. Затем все это декантируется: глицерин – на дне, и верхняя фракция – эфир – передается на вторую стадию реакции. Снова простое смешивание с метанолом и катализатором в течение нескольких минут завершит процесс этерификации, и второй статический декантер разделит фракции глицерина и эфира. Реакция идет при любой температуре, т. е. диапазон от 20 oС до 90 oС является приемлемым. Каждые 10 oС удваивают скорость реакции, некоторые источники рекомендуют температуру 55 oС для повышенной безопасности процесса, так как метанол закипает при 65 oС. Из одной тонны растительного масла и 111 кг спирта (в присутствии 12 кг катализатора) получается приблизительно 970 кг (1100 л) биодизеля и 153 кг первичного глицерина.

Сырье

Для производства биодизеля подходят любые растительные масла, твердые масла животного происхождения, отходы масложирового производства или скотобоен. В качестве растительных масел могут использоваться подсолнечное, рапсовое, льняное и др. В зависимости от используемого сырья качественные показатели биотоплива разнятся. Так, например пальмовый биодизель имеет наибольшую калорийность, но быстро замерзает при относительно высоких температурах. Рапсовый биодизель несколько уступает пальмовому по калорийности, но лучше переносит холод. Таблица. Объем производства растительного масла с 1 га некоторых сельхозкультур

Оптимальным сырьем для производства биодизеля служит рапс. Процент выхода дизельного топлива из 1 т рапсового масла – 96%. По удельному весу в мировом производстве масличных культур рапс занимает третье место после сои и хлопка, опередив подсолнечник. Различают рапс двух сортов – озимый и яровой с несколько различными показателями урожайности и масличности. Урожайность маслосемян сортов озимого рапса может достигать 60 ц с га, а яровых сортов – 45 ц с га. Среднее содержание масла в семенях – 40–50%. Рапс является отличной культурой для севооборота с пшеницей. Он хорошо структурирует почву, в результате повышение урожайности зерновых, посеянных после рапса, составляет до 10–15 ц с га.

Требования при производстве биодизеля

Чтобы полученное топливо соответствовало высоким стандартам качества, необходимо выполнять определенные требования:

  • по завершению переэтерификации метиловые эфиры должны находиться в топливе в размере не более 96%;
  • необходима дополнительная очистка метиловых эфиров от метила. Это обусловлено тем, что последний обычно берется в избытке с целью более быстрой и полной переэтерификации;
  • необходима очистка метиловых эфиров от продуктов омыления в случае использования топлива в дизельной технике. Если подобных манипуляций не проводить, то мыло достаточно быстро засорит фильтр. В результате начнут образовываться смолы и нагар. Методы сепарации и центрифугирования не способны дать необходимый результат, поэтому рекомендуется применять воду или сорбенты;
  • метиловые эфиры жирных кислот должны быть высушены. Вода провоцирует развитие микроорганизмов и образование жирных кислот, что существенно снижает качество биодизельного топлива;
  • хранение биодизеля должно длиться не более трех месяцев. Если этот срок был превышен, то возможно разложение топлива.

Применение биодизельного топлива

Биодизельное топливо может применяться как в чистом виде, так и в виде смеси с дизельным топливом. В США маркировка смесевых топлив осуществляется следующим образом: сначала идет буква «В» – это общее обозначение, а дальше указывается процентное соодержание биодизеля. Например, марка топлива В2 означает, что в нем присутствует 98% дизельного топлива и 2% биодизеля. Использование качественных смесевых топлив не требует внесения каких-либо конструктивных изменений в действующие автомобильные двигатели.

Что касается цетанового числа, то для биодизеля оно должно быть не менее 51. Для минерального дизельного топлива этот показатель составляет 42-45.

Воздействие на экологию

Удивительно, но данный вид топлива абсолютно безвреден для природы и его попадание в окружающую среду не вызывает никаких негативных последствий для флоры и фауны. Этого не скажешь о нефти и нефтепродуктах. Общеизвестным является тот факт, что всего лишь один литр бензина или топлива загрязняет не менее миллиона литров воды в мировом океане и приводит к гибели множества живых организмов и микроорганизмов. Одним из важнейших свойств биодизельного топлива является его быстрый период распада: в течение одного месяца микроорганизмы уничтожат практически весь объем топлива. Таким образом, если перевести речной и морской виды транспорта на инновационное топливо, то вредные последствия аварий и утечек дизеля можно свести к минимуму.

Выбросы вредных веществ в атмосферу

Пониженное количество выбросов углекислого газа при сгорании – большой плюс биодизельного топлива. По заверениям научных сотрудников, которые занимаются данными вопросами, объемы выбросов CO2 при сжигании биодизеля не превышают объемов переработки углекислого газа теми растениями, которые послужили источником сырья для производства топлива на протяжении всего жизненного цикла.

И все же выбросы при сгорании топлива имеют место. Именно поэтому называть биодизель экологически чистым видом топлива не совсем корректно. Хотя некоторые полагают, что объемы выработки углекислого газа настолько малы, что ими можно пренебречь. Это утверждение весьма спорное.

Производство биодизеля своими руками

Биодизель в домашних условиях сделать вполне реально и даже несложно, однако у этого мероприятия есть своя экономическая подоплёка. Одной из самых главных задач в этом случае будет поиск необходимого количества сырья. Если вы являетесь фермером, который выращивает рапс, тогда у вас, скорее всего, не возникнет с этим никаких проблем. Однако если у вас нет источников дешёвого сырья, для того чтобы создавать биодизель и увеличивать его производство, процесс может быть невыгодным с экономической точки зрения.

Для изготовления биодизеля необходимо растительное масло (рапсовое, соевое, подсолнечное и т. д.), а также метанол. Что касается метанола, то здесь очень большое значение имеет его чистота, так как необходимо использовать только чистый метанол. Ещё одним необходимым компонентом является катализтор, в качестве которого вполне можно использовать обыкновенную соду.

Важно учитывать тот момент, что при производстве биодизеля в домашних условиях довольно сложно получить действительно чистое топливо, так как при получении его в заводских условиях используются фильтры, которые позволяют задерживать лишние примеси в топливе размерами в 20% от толщины человеческого волоса. Именно такая установка по производству биодизеля вряд ли может быть создана в домашних условиях. Однако получить биодизель, который можно смело использовать для отопительных установок в доме, вполне реально.

Что касается оборудования для производства биодизеля из рапса или других растительных культур, то легче всего просто его приобрести, чем делать самостоятельно. Стоимость такого оборудования находится в районе 10 тысяч рублей, что, согласитесь, не так и дорого.

Осуществить изготовление биодизеля в домашних условиях можно следующим образом:

  • Берём растительное масло и нагреваем его, при этом температура не должно быть больше 60 С, идеальной температурой является 55–58 С.
  • Растворяем соду в метаноле, после чего добавляем образовавшуюся смесь в нагретое растительное масло.
  • Поддерживаем температуру масла на текущем уровне в течение 40 минут, не забывая при этом помешивать субстанцию.
  • Даём биотопливу отстояться, через некоторое время глицерин осядет, после чего можно будет выполнить его слив.

Важной особенностью использования специального оборудования является то, что все используемые компоненты в нём смешиваются в нужной пропорции.

В том же случае, если вы не будете использовать специальное оборудование, необходимо учитывать следующие пропорции: на 0,98 кг используемого масла следует брать 0,125 кг метанола, 0,024 кг соды, которую нужно растворить в метаноле. Из этой смеси должно получиться примерно 1 кг топлива и 0,12 кг глицерина.

Таким вот образом можно изготовить биодизель в домашних условиях. Как видите, ничего особенно сложного в этом нет.

    В каких странах используют биодизель?

    В настоящее время уже 48 стран мира нормативно закрепили и активно развивают производство «чистой» энергии биологического типа. Активно используются возобновляемые источники энергии из сельхозсырья в США, Бразилии, Японии, Китае, Индии, Канаде, странах ЕС.

    Производство биодизеля в России

    В России пока не существует единой государственной программы развития биодизельного топлива. Минсельхоз России разработал законопроект, согласно которому в России будут созданы условия для развития сектора биоиндустрии.

    В ведомстве полагают, что потенциально в России можно ежегодно производить до 5,5 миллиона тонн рапсового масла:

    – 0,5 миллиона тонн можно направлять для продовольственных нужд;
    – около 2 миллионов тонн поставлять на экспорт в виде метилэфира;
    – 2,5 миллиона тонн использовать внутри страны как биотопливо.

    Согласно планам министерства, в 2020 году в России биотопливо должно увеличить свою долю на рынке с нуля до 8 % и составить 6–6,5 млн тонн. Препятствием на пути развития нового продукта может стать не решённый вопрос с акцизами, которыми в России облагается биоэтанол. Литр спирта в нашей стране облагается акцизом в размере 59 рублей, что пока лишает смысла инвестировать средства в производство такого вида топлива.

    Источники


    • https://cnev.ru/polezno/stati/osnovnye-tipy-dvigatelej-na-biotoplive
    • https://FB.ru/article/379363/biodizelnoe-toplivo-svoystva-plyusyi-i-minusyi
    • https://cotlix.com/proizvodstvo-biodizelya-v-domashnix-usloviyax
    • https://www.ruspetrol.ru/materiali/biodizel-preimushhestva-nedostatki.html
    • http://KrutiMotor.ru/biotoplivo/
    • https://24techno-guide.ru/proizvodstvo-biodizelya-iz-rapsa.php
    • https://biodiesel.globecore.ru/biodizelnoe-toplivo-primenenie-pro/
    • https://ekoenergia.ru/ecotransport/biodizel-svoimi-rukami.html
    • https://aif.ru/dontknows/eternal/1092569

    Рейтинг
    ( Пока оценок нет )
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Ремонт автомобиля, решение проблем с авто
    Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: