|
Article on other languages:
|
Biodiesel is ‘n dieselbrandstof wat in die meeste bestaande dieselenjins gebruik kan word sonder om die enjins te verander. Dié diesel word gewoonlik uit plantaardige olies vervaardig. Hierdie artikel bespreek hoofsaaklik sulke dieselbrandstowwe wat vanuit plantaardige olies of dierevette deur middel van transesterifikasie vervaardig word. Biodiesel is bio-afbreekbaar en is nie giftig nie. Gewoonlik veroorsaak biodiesel omtrent 60% minder koolstofdioksied by verbranding as ander diesel wat van petroleum gemaak word. Dít is omdat biodiesel sélf van atmosferiese koolstofdioksied gemaak word tydens die proses van fotosintese in plante. Suiwer biodiesel is reeds by die meeste vulstasies in Duitsland beskikbaar. Sommige motorvervaardigers is positief oor die gebruik van biodiesel, omdat dit die enjin minder beskadig as gewone brandstof. Vandag se infrastruktuur maak dit moontlik om biodiesel wyd beskikbaar te stel, en die verbruik en vervaardiging van hierdie brandstof is besig om vinnig toe te neem. Vulstasies maak biodiesel ál hoe geredeliker beskikbaar vir verbruikers, en ‘n toenemende aantal vervoerstelsels gebruik reeds biodiesel as ‘n byvoeging tot hul konvensionele diesel. Biodiesel is gewoonlik duurder as gewone petroleumdiesel, maar daar word verwag dat dit veel goedkoper sal word as gevolg van die stygende fossielbrandstofpryse en regeringsubsidies en die ekonomie van skaal in die vervaardiging daarvan. In Duitsland is biodiesel reeds goedkoper as gewone diesel by petrolstasies wat beide brandstowwe verkoop.
BeskrywingBiodiesel is 'n vloeistof wat van kleur kan wissel (tussen goud en donker bruin) na gelang van die voermateriaal wat gebruik is tydens vervaardiging. Dit is so te sê onoplosbaar in water en het 'n hoë kookpunt en lae dampdruk. Tipiese metielester biodiesel het 'n flitspunt van ongeveer 150°C wat dit nie geredelik vlambaar maak nie. Biodiesel het 'n digtheid van ongeveer 0.88 g/cm2, wat laer is as dié van water. Biodiesel wat nie met reagense besoedel is nie kan as nie-giftig beskou word. Biodiesel het 'n viskositeit (vloeibaarheid) soortgelyk aan dié van petroleumdiesel. Dit kan gebruik word as 'n bymiddel in die formulering van diesel om die smering van suiwer Ultra-lae Swael Diesel te verbeter. In groot dele van die wêreld word die hoeveelheid biodiesel in 'n mengsel aangedui deur 'n "B" faktor. 'n Brandstof wat 20% biodiesel bevat sal as B20 aangedui word. 'n Suiwer biodiesel word na verwys as B100. Biodiesel is 'n hernubare brandstof wat vervaardig kan word vanuit alge, plantaardige olies of dierevette. Dit is 'n veilige, biodegradeerbare brandstof wat lugbesoedeling kan verminder ten opsigte van partikels, koolstofmonoksied en koolwaterstowwe. 'n 20% Snit van biodiesel met 80% petroleumdiesel (B20) kan gewoonlik in onveranderde dieselenjins gebruik word. In suiwer vorm (B100) kan dit ook gebruik word in onveranderde enjins maar daar word gewoonlik aanbeveel dat verstellings gedoen word om onderhouds- en werkverrigtingsprobleme te vermy. Biodiesel het ongeveer 5-8% minder energiedigtheid. Die meer volledige verbranding maak dat die energie-uitset slegs sowat 2% minder of sowat 35 MJ/L is.[1] GeskiedenisTransesterifikasie van plantaardige olies is al so vroeg as 1853 deur die wetenskaplikes E. Duffy en J. Patrick uitgevoer, baie jare voordat die eerste dieselenjins uitgevind is. Die uitvinder van die Dieselenjin, Rudolf Diesel het ook stellings gemaak wat aangedui het dat hy geglo het dat plantaardige olies 'n groot rol sou speel as brandstof vir die dieselenjin.[2] Tydens die 1920's het dieselenjinvervaardigers hul enjins aangepas om die laer viskositeit van petroleumdiesel ('n fossielbrandstof) te benut eerder as om plantaardige olies ('n biomassabrandstof) te brand. Dié brandstof was baie goedkoper as biomassa alternatiewe. Ten spyte van die wydverspreide gebruik en gewildheid van dieselbrandstowwe wat uit ru-olie vervaardig is, was daar steeds heelwat belangstelling in verskeie lande tydens die 1920's en die 1930's en later ook tydens die Tweede Wêreldoorlog. België, Frankryk, Italië, die Verenigde Koninkryk, Portugal, Duitsland, Brasilië, Argentinië, Japan en Sjina het almal berig dat hulle toetse op plantaardige olies as dieselbrandstof in die tydperk gedoen het. Verskeie bedryfsprobleme is waargeneem wat hoofsaaklik te wyte was aan die hoë viskositeit van plantaardige olies wat 'n lae atomisasie van die brandstof tot gevolg gehad het met die gevolglike vorm van neerslae op die inspuiters, verbrandingskamer en kleppe. Pogings om die probleme te oorkom het die verhitting van die olie, vermenging met petroleumdiesel of etanol, pirolise en die kraking van die olies, ingesluit. Op 31 Augustus 1937 is 'n patent aan G. Chavanne, wat verbonde was aan die Universiteit van Brussels (België), toegeken vir 'n metode om plantaardige olies om te skakel vir gebruik as brandstof (Belgiese Patent 422 877). Die patent het die alkoholise (ook na verwys as transesterifikasie) van plantaardige olies deur metanol en etanol te gebruik om die vetsure van gliserol te skei deur die gliserol in die verbinding met korter lineêre alkohole te vervang. Dit wil voorkom asof dit die eerste aantekening was van wat deesdae algemeen as "biodiesel" bekend staan. Navorsing oor die gebruik van veresterde sonneblomolie en die verwerking daarvan na dieselbrandstof is in 1979 in Suid-Afrika gedoen. In 1983 is die proses vir die vervaardiging van brandstofgehalte, enjingetoetste biodiesel voltooi en internasionaal gepubliseer.[3] 'n Oostenrykse maatskappy, genaamd Gaskoks, het die tegnologie van Suid-Afrikaanse Landbou-ingenieurs verkry en 'n loodsaanleg in November 1987 opgerig en daarna 'n nywerheidskaal-aanleg in April van 1989 (met 'n kapasiteit van 30 000 ton raapsaad per jaar). Tydens die 1990's is verskeie aanlegte in baie Europese lande (Die Tseggiese Republiek, Duitsland en Swede) opgerig. Frankryk het ook die plaaslike vervaardiging van biodiesel vanuit raapsaadolie geloods. Renault, Peugeot en ander vervaardigers het sekere vragmotorenjins gesertifiseer om petroleum/biodiesel mengsels te kan gebruik. Verskeie lande in ander wêrelddele het ook plaaslike produksie van biodiesel in die tydperk begin; die Oostenrykse Biobrandstofinstituut het 21 lande geïdentifiseer met kommersiële biodiesel projekte. 100% Biodiesel is ook nou by baie gewone vulstasies regoor Europa beskikbaar. In September 2005 het Minnesota die eerste deelstaat in die V.S.A geword om te vereis dat alle dieselbrandstof in die staat ten minste 2% biodiesel moet bevat.[4] Tegniese standaardeDie algemene internasionale standaard vir biodiesel is EN 14214. Daar bestaan ook verdere nasionale spesifikasies. ASTM D 6751 is die mees algemene standaard waarna in die V.S.A en Kanada verwys word. Daar bestaan standaarde vir drie verskillende biodieselvariëteite na gelang vanaf watter olies hulle vervaardig is.
Die standaarde verseker dat daar voldoen word aan die volgende belangrike faktore in die vervaardigingsproses:
Basiese toetse wat in die bedryf gedoen word om te bepaal of produkte aan die standaarde voldoen sluit tipies gas-chromatografie in, 'n toets wat slegs die belangrikste eienskappe hierbo bevestig. Meer volledige toetse is baie duurder. Brandstof wat aan die kwaliteitsvereistes voldoen het 'n baie lae giftiheid, met 'n giftigheidsaanslag van meer as (LD50) 50 mL/kg. GebruikeBiediesel kan in suiwer vorm (B100) gebruik word of kan vermeng word met petroleumdiesel teen enige konsentrasie in die meeste moderne dieselenjins. Biodiesel sal natuurlike rubberpakstukke en -buise in voertuie aanval. Die materiaal word egter selde in moderne motors gebruik. Die onvolledige verwydering van metanol wat as katalisator van die transesterifikasie proses gebruik word is waarskynlik verantwoordelik vir die aanval op die rubber. Biodiesel se hoër smeringsindeks vergeleke met petroleumdiesel is 'n voordeel en kan bydrae tot verlengde lewensduurte van die brandstofinspuiters. Biodiesel is 'n beter oplosmiddel as petrodiesel en daar is gevalle aangeteken waar dit neerslae in brandstoflyne afbreek in enjins wat voorheen met petroleumdiesel gewerk het.[5] Die gevolg is dat brandstoffilters en inspuiters verstop kan raak met partikels as 'n oorskakeling gedoen word. Daar word dus gewoonlik aanbeveel dat die brandstoffilters geruil word binne sowat 1000-1300 km na die omskakeling. GebruikSuiwer onversnitte biodiesel kan in enige dieselvoertuig se tenk gebruik word. Tydens wintertyd word spesiale lae-temperatuur biodiesel gewoonlik verkoop om vloebaarheidsprobleme te voorkom. Biodiesel word deur miljoene motoreienaars in Europa gebruik (veral in Duitsland[5]). Besoedeling met waterBiodiesel kan klein maar problematiese hoeveelhede water bevat. Alhoewel dit hidrofobies is, kan dit 'n mate van water uit die atmosfeer absorbeer.[6] Verder kan daar ook oortollige water vanuit die verwerking daarin oorbly of water vanaf kondensasie in stoortenke kan ook kontaminasie veroorsaak. Water veroorsaak die volgende probleme:
VerhittingsdoeleindesBiodiesel kan ook gebruik word as verhittingsbrandstof in huishoudelike en kommersiële ketels. Tegniese navorsing is al in die Verenigde Koninkryk gedoen. Andrew Robertson het tydens die Biodiesel Expo in 2006 in die VK sy werk ten toon gestel en aangedui dat B20 biodiesel die VK se huishoudelike CO2 emissies met 1.5 miljoen ton per jaar kan verminder en sou slegs sowat 330 000 hektaar vrugbare grond vereis om die vereiste biodiesel vir die VK se verhittingsbrandstofsektor te vervaardig. Sy navorsing het ook aangedui dat bestaande ketels maklik en goedkoop omgeskakel kan word om biodiesel te gebruik as die B20 mengsel gebruik sou word.[7] Beskikbaarheid en prysWêreldwye biodiesel vervaardiging het 3.8 miljoen ton in 2005 beloop. Ongeveer 85% biodiesel vervaardiging het in die Europese Unie plaasgevind. Kleinhandelpryse in die V.S.A, wat federale en ander staatsbelastings insluit is ongeveer 12 Amerikaanse sent laer as petroleumdiesel en dié prys van B20 is ongeveer dieselfde as dié van petroleumdiesel daar.[8] VervaardigingVeresterde biodiesel bestaan uit 'n mengsel van mono-alkielesters van lang ketting vetsure. Die mees algemene vorm gebruik metanol om metielesters aangesien dit die goedkoopste beskikbare alkohol is. Etanol kan egter ook gebruik word om etielester biodiesel te vervaardig en hoër alkohole soos isopropanol en butanol is ook al gebruik. Die gebruik van alkohole met hoër molekulêre massas verbeter die koue vloei eienskappe van die resulterende ester ten koste van 'n minder doeltreffende transesterifikasie reaksie. 'n Lipied transesterifikasieproses word gebruik om die basisolie na die verlangde esters om te skakel. Enige vrye vetsure in die basisolie word óf na seep omgeskakel en in die proses verwyder óf hulle word verester (en lewer biodiesel) met behulp van 'n suurkatalis. Na hierdie verwerking het biodiesel (anders as gewone plantolie) verbrandingseienskappe wat baie ooreenstem met dié van petroleumdiesel. 'n Byproduk van die veresteringsproses is die vervaardiging van gliserol. Vir elke 1 ton biodiesel wat vervaardig word, word 100 kg gliserol vervaardig. Oorspronklik was daar 'n waardevolle afsetmark vir gliserol wat die ekonomie van die proses bevorder het. Met die toename in wêreldwye biodiesel vervaardiging, het die markprys vir ru-gliserol (wat 20% water en katalisreste bevat) skerp gedaal. Navorsing word gedoen op die gebruik van gliserol as 'n chemiese bousteen. Een só 'n poging is die VK se Gliserol Uitdaging. Gewoonlik moet hierdie ru-gliserol verder gesuiwer word, tipies deur vakuumdistillasie. Dit is 'n baie energie-intensiewe proses. Die gesuiwerde gliserol (98%+) kan dan direk gebruik word of omgeskakel word na ander produkte. Verskeie projekte is in die verband aangekondig:
Biodiesel voermateriale
Soyabone word gebruik as bron van biodiesel
'n Verskeidenheid olies kan gebruik word om biodiesel te vervaardig. Dit sluit in onder andere:
Wêreldwye vervaardiging van plantolie en dierevet is nie voldoende om vloeibare fossielbrandstowwe te vervang nie. Omgewingsbewuste groepe maak ook beswaar teen die grootskaalse boerderybedrywighede en die gevolglike oorgebruik van kunsmis en pesdoders asook die omskakeling van grond wat benodig gaan word om meer plantolies te vervaardig. Baie mense stel voor dat gebruikte plantolies die beste bron van biodiesel sal wees. Die beskikbare hoeveelhede is egter drasties minder as die hoeveelheid petroleumbrandstowwe wat verbrand word vir vervoer en huishoudelike verhitting in die wêreld. Dit is belangrik om kennis te neem dat een liter afvalolie nie gelykstaande is aan 'n liter biodiesel nie. Die plante wat biodiesel kan lewer gebruik fotosintese om sonenergie na chemiese energie om te skakel. Die gestoorde chemiese energie word vrygestel wanneer die brandstof verbrand word en daarom kan plante 'n hernubare bron van biodieselproduskie wees. Die meeste koolstofdioksied wat vrygestel word se oorsprong is hoofsaaklik die gas wat deur die plant uit die atmosfeer geabsorbeer is, dus behoort die vervaardiging van kweekhuisgasse baie klein te wees. Sketpici beweer egter dat daar baie fossielbrandstowwe gebruik word in die vervaardiging van misstowwe en ander insette wat die prentjie minder rooskleurig laat lyk. Voermateriale se opbrengs per hektaar het 'n invloed op die lewensvatbaarheid van so 'n voermateriaal om betekenisvolle hoeveelhede brandstof te lewer. Die voermateriaal met die hoogste voer opbrengs vir biodiesel is alge, wat soveel as 250 keer die hoeveelheid olie per hektaar as soyabone kan lewer.[15] Opbrengste van algemene gewasse
* Die werklike biomassa alge opbrengs vanaf veldtoetse wat tydens die NREL se akwatiese spesies program uitgevoer is, omgeskakel na die werklike olie-inhoud van die algespesies wat gekweek is tydens die spesifieke toetse[16] ** |Geprojekteerde Alge-opbrengs gebaseer op volhoubare gemiddelde biomassa opbrengste uit die NREL se akwatiese spesie program en 'n aanvaarde olie-inhoud van 60%. Werklike olie-inhoud was baie minder gewees.[17] Tipiese olie-onttrekking vanuit 100 kg oliesaad
Bron: Petroleum Club (met toestemming) Ekonomiese lewensvatbaarheid'n Studie deur Drs. Dyne en Raymer van die "Tennessee Valley Authority" toon dat die gemiddelde Amerikaanse plaas ongeveer 82 liter per hektaar verbruik om 'n gewas te verbou. Die gemiddelde raapsaad oes se gemiddelde olielewering is egter rondom 1 029 l/ha en hoë-opbrengs saad kan soveel as 1 356 l/ha lewer. Die inset/uitsetverhouding in hierdie gevalle is ongeveer 1:12.5 en 1:16.5. Die fotosinteseproses lê ongeveer 3-6% van die totale stralingsenergie vas.[18] en as die totale massa van die oes gebruik kan word vir energieproduksie sal die oorhoofse doeltreffendheid van hierdie ketting ongeveer 1% wees. Dit vergelyk nie gunstig met sonselle wat met 'n elektriese aandrywer gekoppel is nie, dit ding egter wel mee met sonselle ten opsigte van koste en die gemak waarmee dit uitgerol kan word aangesien sonselle steeds ongeveer $1000 (V.S.A) per vierkante meter kos. Hierdie statistieke is egter nie voldoende om aan te dui of so 'n verandering ekonomies sin gaan maak nie. Verdere faktore moet ook in ag geneem word soos: die brandstofekwivalent van die energie wat vereis word om dit te verwerk, die opbrengs van brandstof vanuit rou-olie, die opbrengs wat verkry kan word uit voedselverbouing, die impak wat biodiesel op kospryse sal hê en die relatiewe koste van biodiesel teenoor petroleumdiesel. 'n Gesamentlike studie deur die Verenigde State se departemente van energie en landbou het baie van die verskillende kostes betrokke by die vervaardiging van biodiesel nagegaan en gevind dat dit 'n opbrengs van 3.2 eenhede brandstof lewer vir elke eenheid fossielbrandstof wat verbruik word.[19] Daar word na hierdie mate verwys as die netto energiewins. 'n Vergelyking van petroleumdiesel, petrol en bio-etanol wat gebruik maak van die Verenigde State se Departement van Landbou kan op die Minnesota se Departement van Landbou se webwerf verkry word.[20] Die debat oor die energiebalans van biodiesel woed egter steeds voort. Die volledige oorgang na biobrandstowwe sal groot lappe grond verg as tradisionele gewasse gebruik word. Die probleem sal veral kwaai wees vir lande met baie groot ekonomieë, aangesien energieverbruik eweredig is aan ekonomiese uitset.[21] As slegs tradisionele voedingsgewasse benut word sal die meeste lande nie voldoende verboubare grond hê om biobrandstowwe vir hulle voertuie te vervaardig nie. Lande met kleiner ekonomieë (en daarom 'n mindere energieverbruik) en meer verboubare grond mag hulself dalk in 'n gunstiger situasie bevind, al sou baie streke dit nie kan bekostig om grond van voedselverbouing na brandstofproduksie om te skakel nie. Vir derde wêreldlande, sal biodieselbronne wat marginale grond benut meer sin maak.[22] Meer onlangse studies met 'n algespesie wat tot soveel as 50% olie-inhoud het, het tot die slotsom gekom dat slegs 28 000 km2 of 0.3% van die grondgebied van die V.S.A gebruik sou kon word om genoeg biodiesel te vervaardig om die land se vervoerbrandstowwe geheel en al te vervang.[verwysing benodig] Verder kan andersins ongebruikte woestynland (wat baie sonstraling ontvang) gebruik word om alge te verbou en kan alge plaasafval en oortollige CO2 vanaf fabrieke benut om die groei van die alge te versnel.[23] In tropiese gebiede soos Maleisië en Indonesië word oliepalms baie vinnig aangeplant om tred te hou met die groeiende aanvraag na biodiesel in Europa en nader markte. Daar word beraam dat palmolie-diesel in Duitsland slegs sowat 'n derde as raapsaad-diesel kos.[24] Termiese depolimerisasieTermiese depolarisasie is 'n belangrike nuwe proses vir die afbreek van komplekse organiese materiale na ligter rou-olie. Hierdie materiale kan nie oliegebaseerde afval produkte insluit soos byvoorbeeld ou bande, hout en plastiek. Die proses maak die natuurlike geologiese prosesse na wat soos vermoed word betrokke was by die vorming van fossielbrandstowwe. Onder die werking van druk en hitte word langkettingpolimere van waterstof, suurstof en koolstof ontbind na korter ketting petroleum koolwaterstowwe. VerwysingsVoetnota verwysings
Ander verwysings
Sien ookArticle keywords: biodiesel kit, biodiesel fuel, how to make biodiesel, biodiesel production, national biodiesel board, biodiesel processor, basics beyond biodiesel comprehensive farm guide home production use, biodiesel plant, biodiesel car, |
This article is from Wikipedia. All text is available under the terms of the GNU Free Documentation License.