يشير وقود الديزل الحيوي إلى وقود الديزل النباتي أو زيت الديزل المستند إلى الدهن والذي يتكون من استرات الألكيل الطويلة السلسلة (ميثيل أو إيثيل أو بروبيل). يتم تصنيع وقود الديزل الحيوي عادة عن طريق الدهون المتفاعلة كيميائياً (على سبيل المثال ، الزيوت النباتية وزيت فول الصويا والدهون الحيوانية (الشحم الشحوم)) مع إنتاج استرات حمض دهني كحولي.

يُقصد باستخدام الديزل الحيوي في محركات الديزل القياسية وبالتالي فهو يختلف عن الزيوت النباتية والنفايات المستخدمة في تشغيل محركات الديزل المحولة. يمكن استخدام وقود الديزل الحيوي بمفرده ، أو مزجه ببترول الديزل بأي نسب. يمكن أيضا استخدام خلطات الديزل الحيوي كزيت للتدفئة.

المجلس الوطني للديزل الحيوي (الولايات المتحدة الأمريكية) لديه تعريف تقني لـ “الديزل الحيوي” كإستر أحادي – ألكيل.

الخصائص
وقود الديزل الحيوي لديها خصائص تشحيم واعدة وتصنيفات السيتان مقارنة بانخفاض وقود الديزل الكبريت. يمكن للوقود ذو التشحيم العالي أن يزيد من العمر الافتراضي لمعدات حقن الوقود ذات الضغط العالي التي تعتمد على الوقود لتزييتها. اعتمادا على المحرك ، قد يشمل ذلك مضخات حقن الضغط العالي ، وحقن المضخة (وتسمى أيضا عن طريق الحقن وحدة) والوقود عن طريق الحقن.

تبلغ القيمة الحرارية للديزل البيولوجي حوالي 37.27 ميجا جول / كغ. هذا هو 9 ٪ أقل من رقم 2 العادية للبترول. تعتمد الاختلافات في كثافة طاقة البيوديزل على المواد الأولية المستخدمة أكثر من عملية الإنتاج. ومع ذلك ، فإن هذه الاختلافات هي أقل من أسعار البنزين. وقد زعم أن وقود الديزل الحيوي يعطي تشحيمًا أفضل وحرقًا أكثر اكتمالًا مما يزيد من إنتاج طاقة المحرك ويعوض جزئيًا عن كثافة الطاقة الأعلى للبترول.

يتراوح لون الديزل الحيوي من اللون الذهبي إلى البني الداكن ، اعتمادًا على طريقة الإنتاج. إنها قابلة للامتزاج قليلاً مع الماء ، ولها نقطة غليان عالية وضغط بخار منخفض. تتخطى نقطة وميض وقود الديزل الحيوي 130 درجة مئوية (266 درجة فهرنهايت) ، وهي نسبة أعلى بكثير من وقود الديزل النفطي الذي قد يصل إلى 52 درجة مئوية (126 درجة فهرنهايت). وقود الديزل الحيوي لديه كثافة ~ 0.88 غم / سم مكعب ، أعلى من بترولديزل (~ 0.85 غم / سم مكعب).

لا يحتوي البيوديزل فعليًا على أي كبريت ، وغالبًا ما يستخدم كمضاف إلى وقود الديزل منخفض الكبريت (ULSD) للمساعدة في التشحيم ، حيث توفر مركبات الكبريت في بترول الديزل الكثير من مواد التشحيم.

التوافق مع المواد

البلاستيك
وهو متوافق مع البولي ايثيلين عالي الكثافة. عندما يتحلل PVC ببطء. بعض البوليمرات تحلها في اتصال مباشر.

المعادن
يؤثر على المواد التي تعتمد على النحاس ، كما أنه يهاجم الزنك والقصدير والرصاص والحديد الزهر. مواد الفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم هي في مأمن.

مطاط
وقود الديزل الحيوي يكسر المطاط الطبيعي لبعض مكونات المحرك القديم.

Gelification
عندما يبرد وقود الديزل الحيوي إلى نقطة معينة ، تتجمع بعض الجزيئات وتشكل بلورات. يبدأ الوقود في “السحابة” بمجرد أن تصبح البلورات كبيرة (ربع طول موجة الضوء المرئي). هذه النقطة تسمى نقطة السحب. برودة الوقود ، وأكبر من بلورات. وتسمى أدنى درجة حرارة عند مرور وقود الديزل الحيوي من خلال مرشح 45 ميكرون نقطة انسداد المرشح البارد (CFPP). في درجات الحرارة المنخفضة يصبح البيوديزل جلًا ثم يتوطد. داخل أوروبا ، هناك اختلاف كبير في هذه النقطة بين الدول. وتعتمد درجة الحرارة التي يبدأ فيها البيوديزل النقي على الهلام على مزيج الإستر ، وبالتالي على المادة الخام المستخدمة. على سبيل المثال ، إذا تم إنتاجه من الزهم ، فإنه يميل إلى أن يصبح جلًا بالقرب من 16 درجة مئوية.

هناك العديد من الإضافات التي تضاف إلى وقود الديزل الحيوي لخفض درجة الحرارة هذه. الحل الآخر هو خلط وقود الديزل الحيوي مع الديزل أو الكيروسين. آخر هو أن يكون هناك خزان ثانوي من وقود الديزل الحيوي المصاحب لزيت الديزل: يبدأ الأول ويسخن الثاني ، وبمجرد الوصول إلى درجة الحرارة اللازمة ، يتم تغيير التغذية.

تلوث المياه
يمكن أن يحتوي الديزل الحيوي على كميات صغيرة من الماء ، ولكنها إشكالية. على الرغم من أن الديزل الأحيائي ليس قابلاً للامتزاج بالماء ، إلا أنه مسترطم مثل الإيثانول ، أي أنه يمتص الماء من الرطوبة الجوية. واحد من الأسباب التي تجعل الديزل الحيوي هو استرطابي هو استمرار أحادي و diglycerides من رد فعل غير مكتمل. هذه الجزيئات يمكن أن تعمل بمثابة مستحلب ، مما يسمح للماء لخلط مع وقود الديزل الحيوي. من ناحية أخرى ، قد تكون هناك مياه متبقية بسبب المعالجة أو نتيجة تكثيف خزان التخزين. وجود الماء مشكلة لأن:

الماء يقلل من حرارة احتراق الوقود بالجملة. وهذا يعني المزيد من الدخان ، وصعوبات أكبر في البدء ، وانخفاض كفاءة الطاقة.
تسبب المياه تآكل المكونات الحيوية لنظام الوقود: مضخات الوقود ، مضخات الحقن ، خطوط الوقود ، إلخ.
الماء والميكروبات المصاحبة تسد وتفسد مرشحات الورق للوقود ، وهذا بدوره يؤدي إلى فشل سابق لأوانه لمضخة الوقود بسبب ابتلاع الجزيئات الكبيرة.
تجميد الماء لتشكيل بلورات الثلج بالقرب من 0 درجة مئوية (32 درجة فهرنهايت). هذه البلورات توفر مواقع للتنوي وتسريع التبلور في الوقود المتبقي.
تسرع المياه نمو المستعمرات الميكروبية ، التي يمكن أن تسد نظام الوقود. هناك تقارير عن مستخدمي وقود الديزل الحيوي الذين قاموا بتسخين خزانات الوقود للتعامل مع مشكلة الميكروبات.
بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يسبب الماء الحفر على المكابس لمحرك الديزل.

ردود الفعل التوليف
تتكون عملية transestification من الجمع بين الزيت (عادة الزيت النباتي) مع كحول خفيف ، وعادة ما يكون الميثانول ، وتركه كمركب من القيمة المضافة propanotriol (الغليسرين) التي يمكن استخدامها من قبل صناعة مستحضرات التجميل ، من بين آخرين.

أسترة
تصنع الدهون الحيوانية والنباتية عادة من الدهون الثلاثية ، وهي عبارة عن استرات من الأحماض الدهنية الحرة مع الجلسرين. في هذه العملية ، يتم إستخراج الكحول (يتم إزالته من كاتيون هيدروجين من جزيء) مع قاعدة لتشكيل nucleophile (أييون مع زوج حر من الإلكترونات) أقوى. يستخدم الإيثانول والميثانول بشكل شائع. كما هو موضح في الرسم البياني ، فإن التفاعل لا يحتوي على مواد تفاعلات أخرى غير الدهون الثلاثية والكحول.

في ظل الظروف البيئية العادية ، قد يحدث أو لا يحدث التفاعل ببطء شديد. تستخدم الحرارة لتسريع التفاعل ، بالإضافة إلى حمض أو قاعدة. من المهم ملاحظة أن الحمض أو القاعدة لا تستهلك أثناء التفاعل ، أي أنها عوامل حفازة. تقريبا كل وقود الديزل الحيوي يتم إنتاجه من الزيوت النباتية البكر باستخدام قاعدة كمحفز لأنه الطريقة الأكثر اقتصادا ، والتي تتطلب درجات حرارة منخفضة وضغوط والحصول على تحويل بنسبة 98 ٪. ومع ذلك ، هناك طرق أخرى تستخدم أحماض الليكتاتالايتات التي تكون أبطأ.

خلال عملية الأسترة ، يتفاعل Triglyceride مع كحول في وجود محفز ، هيدروكسيد قوي بشكل عام (NaOH أو KOH). إن الغرض من إجراء معايرة الأحماض هو معرفة مقدار القدر اللازم لتحييد كل الأحماض الدهنية الحرة ثم إكمال التفاعل.

Transesterification باستخدام القواعد
في هذه الحالة ، يتم إجراء عملية الاستبدال من خلال آلية التفاعل المعروفة باسم الاستبدال النوكليوفيلي في الأسيل ، باستخدام قاعدة قوية ، قادرة على فصل الكحول ، كمحفز. عادة ، يتم إذابة القاعدة في الكحول لتفريقها في كل الزيت. يجب أن يكون الهيدروكسيد جافًا للغاية: أي كمية من الماء في العملية تزيد من فرص التصبن ، وتنتج الصابون الذي يستهلك القاعدة. مرة واحدة يتم إجراء خليط من الكحول والقاعدة ، إلى triglyceride.

إن ذرة الكربون في مجموعة الكربونيل من إستر الجلسريد تدعم كثافة الشحنة الموجبة ونسبة الأكسجين في مجموعة الكاربونيل أكثر إلكترونياً ، ولها كثافة شحن أعلى ، والتي يكون الارتباط معها مستقطباً <ضعيف>. هذا الاستقطاب لمجموعة C = O ينتج في الأنيون alkoxide (RO-) مهاجمة المركز الإيجابي للسندات.

يمزج
مزيج من وقود الديزل الحيوي والديزل القائم على الهيدروكربون التقليدي هي المنتجات الأكثر انتشارا للاستخدام في سوق وقود الديزل بالتجزئة. يستخدم الكثير من العالم نظامًا يعرف باسم “B” ليشير إلى كمية وقود الديزل الحيوي في أي مزيج وقود:

يشار إلى وقود الديزل الحيوي 100 ٪ باسم B100
وقود الديزل الحيوي 20 ٪ ، وصفت 80 ٪ للبترول الديزل B20
وقود الديزل الحيوي 5 ٪ ، ويسمى 95 ٪ من النفط البنزين B5
وقود الديزل الحيوي 2 ٪ ، وصفت 98 ٪ للبترول الديزل B2

يمكن استخدام مزيج من وقود الديزل الحيوي بنسبة 20٪ وأقل في معدات الديزل بدون تعديلات طفيفة ، على الرغم من أن بعض المصنعين لا يمدون تغطية الضمان في حالة تلف المعدات بسبب هذه الخلطات. يتم تغطية خلائط B6 إلى B20 بمواصفات ASTM D7467. يمكن أيضًا استخدام الديزل الحيوي في شكله النقي (B100) ، ولكنه قد يتطلب تعديلات معينة للمحرك لتجنب مشاكل الصيانة والأداء. يمكن تحقيق المزج B100 بالديزل النفطي بواسطة:

خلط في خزانات في نقطة التصنيع قبل التسليم لشاحنة صهريج
خلط سبلاش في شاحنة صهريج (إضافة نسب محددة من وقود الديزل الحيوي والديزل البترولي)
في خط الخلط ، يصل عنصرين في شاحنة صهريجية في وقت واحد.
يتم ضبط خلط المضخات المقاسة والديزل البترولي وعدادات الديزل الحيوي إلى إجمالي حجم X ، حيث يتم سحب المضخات ونقلها من نقطتين ويكتمل المزيج عند مغادرة المضخة.

كفاءة الوقود
يعتمد خرج الطاقة من وقود الديزل الحيوي على مزجه ونوعيته وظروف التحميل التي يتم حرق الوقود فيها. تختلف الكفاءة الحرارية على سبيل المثال من B100 بالمقارنة مع B20 بسبب اختلاف محتوى الطاقة في الخلطات المختلفة. تعتمد الكفاءة الحرارية للوقود جزئياً على خصائص الوقود مثل: اللزوجة ، الكثافة النوعية ، ونقطة الوميض ؛ هذه الخصائص سوف تتغير مع اختلاط وكذلك نوعية وقود الديزل الحيوي يختلف. وضعت الجمعية الأمريكية للاختبارات والمواد معايير من أجل الحكم على جودة عينة وقود معينة.

وجدت إحدى الدراسات أن الكفاءة الحرارية للفرامل من B40 كانت متفوقة على نظيرتها البترولية التقليدية عند نسب ضغط أعلى (تم تسجيل هذه الكفاءة الحرارية العالية للفرامل عند نسب الانضغاط 21: 1). ولوحظ أنه مع ازدياد نسب الانضغاط ، زادت كفاءة جميع أنواع الوقود – وكذلك الخلطات التي يجري اختبارها ؛ على الرغم من أنه تم العثور على أن مزيج من B40 كان الأكثر اقتصادا في نسبة ضغط من 21: 1 على جميع المزيج الأخرى. وأشارت الدراسة إلى أن هذه الزيادة في الفعالية ترجع إلى كثافة الوقود واللزوجة وقيم التسخين للوقود.

الإحتراق
لم تكن أنظمة الوقود على بعض محركات الديزل الحديثة مصممة لاستيعاب وقود الديزل الحيوي ، في حين أن العديد من محركات الخدمة الثقيلة قادرة على الجري مع مزيج وقود الديزل الحيوي حتى B20. تعمل أنظمة وقود الحقن المباشر التقليدية عند حوالي 3،000 رطل في البوصة المربعة عند طرف الحاقن بينما يعمل نظام الوقود الحديث المشترك للسكك من 30،000 PSI عند طرف الحاقن. تم تصميم المكونات للعمل في نطاق درجة حرارة كبيرة ، من أقل من درجة التجمد إلى أكثر من 1000 درجة فهرنهايت (560 درجة مئوية). ومن المتوقع أن يحترق وقود الديزل بكفاءة وينتج أقل قدر ممكن من الانبعاثات. كما يتم إدخال معايير الانبعاثات لمحركات الديزل يتم تصميم الحاجة للسيطرة على الانبعاثات الضارة في بارامترات أنظمة وقود محركات الديزل. نظام الحقن المضمن التقليدي هو أكثر تسامحا للوقود الأكثر جودة في مقابل نظام وقود السكك الحديدية المشترك. تسمح الضغط العالي والتفاوتات الشديدة لنظام السكك الحديدية المشتركة بتحكم أكبر في الانحلال وتوقيت الحقن. هذا التحكم في الانحلال والاحتراق يسمح بكفاءة أكبر لمحركات الديزل الحديثة بالإضافة إلى تحكم أكبر في الانبعاثات. تتفاعل المكونات في نظام وقود الديزل مع الوقود بطريقة تضمن التشغيل الفعال لنظام الوقود وبالتالي المحرك. إذا تم إدخال وقود خارج المواصفة إلى نظام يحتوي على معلمات محددة للتشغيل ، فقد يتم اختراق سلامة نظام الوقود الكلي. ترتبط بعض هذه المعلمات مثل نمط الرش والذبذبات مباشرة بتوقيت الحقن.

وجدت إحدى الدراسات أنه أثناء الانحلال ، كان وقود الديزل الحيوي وخلطاته المنتجة قطرات أكبر في القطر من القطيرات التي تنتجها شركة بترولديزل التقليدية. ونسبت القطيرات الصغيرة إلى اللزوجة المنخفضة والتوتر السطحي لوقود الديزل التقليدي. وجد أن القطرات في محيط نمط الرش كانت أكبر في القطر من القطيرات في المركز. ويعزى ذلك إلى انخفاض أسرع في الضغط على حافة نمط الرش. كان هناك علاقة تناسبية بين حجم القطرة والمسافة من طرف الحاقن. وجد أن B100 كان له أكبر اختراق للرذاذ ، وكان يُعزى إلى الكثافة الأكبر لـ B100. يمكن أن يؤدي وجود حجم أكبر من القطيرات إلى عدم الكفاءة في الاحتراق وزيادة الانبعاثات وانخفاض قوة الحصان. في دراسة أخرى وجد أن هناك تأخير حقن قصير عندما حقن وقود الديزل الحيوي. يعزى هذا التأخير في الحقن إلى زيادة لزوجة وقود الديزل الحيوي. وقد لوحظ أن اللزوجة الأعلى وتصنيف السيتان الأكبر من وقود الديزل الحيوي على وقود الديزل التقليدي يؤديان إلى الانحلال الضعيف ، وكذلك تغلغل الخليط مع الهواء خلال فترة تأجيل الاشتعال. ولاحظت دراسة أخرى أن تأخير الاشتعال هذا قد يساعد في تقليل انبعاثات أكاسيد النيتروجين.

انبعاثات
الانبعاثات متأصلة في احتراق وقود الديزل الذي تنظمه وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA). وبما أن هذه الانبعاثات هي نتيجة ثانوية لعملية الاحتراق ، فمن أجل ضمان امتثال وكالة حماية البيئة ، يجب أن يكون نظام الوقود قادراً على التحكم في احتراق الوقود فضلاً عن تخفيف الانبعاثات. هناك عدد من التقنيات الجديدة يتم تنفيذها على مراحل للتحكم في إنتاج انبعاثات الديزل. تم تصميم نظام إعادة تدوير غاز العادم ، EGR ، ومرشح جسيمات الديزل ، DPF ، للتخفيف من إنتاج الانبعاثات الضارة.

وخلصت دراسة أجرتها جامعة تشونبوك الوطنية إلى أن مزيج وقود الديزل الحيوي B30 خفض انبعاثات أول أكسيد الكربون بنسبة 83٪ تقريباً وانبعاثات الجسيمات بنسبة 33٪ تقريبًا. ووجد أن انبعاثات أكاسيد النيتروجين تزداد دون تطبيق نظام EGR. وخلصت الدراسة أيضا إلى أنه ، مع EGR ، خفضت BIIiesel Biodiesel إلى حد كبير انبعاثات المحرك. بالإضافة إلى ذلك ، وجد التحليل الذي أجراه مجلس موارد الهواء في كاليفورنيا أن وقود الديزل الحيوي يحتوي على أقل انبعاثات كربونية من الوقود الذي تم اختباره ، تلك التي تحتوي على وقود الديزل منخفض الكبريت ، والبنزين ، والإيثانول المستخلص من الذرة ، والغاز الطبيعي المضغوط ، وخمسة أنواع من وقود الديزل الحيوي من المواد الأولية المتغيرة. . كما أظهرت استنتاجاتهم تباينًا كبيرًا في انبعاثات الكربون من وقود الديزل الحيوي بناءً على المادة الأولية المستخدمة. من فول الصويا ، الشحم ، الكانولا ، الذرة ، وزيت الطبخ المستخدم ، أظهرت فول الصويا أعلى انبعاثات الكربون ، في حين أنتجت زيت الطهي المستخدمة أدنى.

أثناء دراسة تأثير الديزل الأحيائي على مرشحات جسيمات الديزل ، وجد أنه على الرغم من وجود كربونات الصوديوم والبوتاسيوم بمساعدة التحويل الرمزي الحفاز ، حيث يتم تحفيز جسيمات الديزل ، فإنها قد تتجمع داخل إطار عمل DPF وبالتالي تتداخل مع الموافقات قد يؤدي ذلك إلى توقف عامل التصفية والتدخل في عملية التجديد. في دراسة عن تأثير معدلات EGR مع خلطات من وقود الديزل الحيوي jathropa تبين أن هناك انخفاض في كفاءة الوقود وعزم الدوران الناتج بسبب استخدام وقود الديزل الحيوي على محرك ديزل مصمم مع نظام EGR. وقد وجد أن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون قد ازدادت مع زيادة في إعادة تدوير غازات العادم ولكن مستويات أكاسيد النيتروجين انخفضت. كان مستوى التعتيم لخلطات الجاثروبا في نطاق مقبول ، حيث كان الديزل التقليدي خارج المعايير المقبولة. وقد تبين أنه يمكن الحصول على انخفاض في انبعاثات أكسيد النيتروجين باستخدام نظام EGR. أظهرت هذه الدراسة ميزة على الديزل التقليدي ضمن نطاق تشغيل معين لنظام EGR.

اعتبارا من عام 2017 ، تستخدم وقود الديزل الحيوي المخلوطة (وخاصة B5 و B8 و B20) بانتظام في العديد من المركبات الثقيلة ، وخاصة حافلات النقل العام في المدن الأمريكية. أظهر توصيف انبعاثات العادم تخفيضات كبيرة في الانبعاثات مقارنة بالديزل العادي.

التوافق المادي
البلاستيك: البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) متوافق ولكن البولي فينيل كلوريد (PVC) يتدهور ببطء. يتم حل البوليسترين على اتصال مع وقود الديزل الحيوي.
المعادن: وقود الديزل الحيوي (مثل الميثانول) له تأثير على المواد التي أساسها النحاس (مثل النحاس الأصفر) ، كما أنه يؤثر على الزنك والقصدير والرصاص والحديد المصبوب. لا يتأثر الفولاذ المقاوم للصدأ (316 و 304) والألمنيوم.
المطاط: يؤثر البيوديزل أيضًا على أنواع المطاط الطبيعي الموجودة في بعض مكونات المحرك القديمة. وقد وجدت الدراسات أيضا أن اللدائن المرنة (FKM) الشفاء مع بيروكسيد وأكاسيد المعادن الأساسية يمكن أن تتحلل عندما يفقد الديزل الحيوي ثباته الناجم عن الأكسدة. تم العثور على المطاط الصناعي شائعة الاستخدام FKM- GBL-S و FKM-GF-S وجدت في المركبات الحديثة للتعامل مع وقود الديزل الحيوي في جميع الظروف.

المعايير التقنية
وقود الديزل الحيوي لديها عدد من المعايير لجودتها بما في ذلك المعايير الأوروبية EN 14214 ، ASTM الدولية D6751 ، وغيرها.

انخفاض درجة حرارة التبلور
عندما يتم تبريد وقود الديزل الحيوي أسفل نقطة معينة ، فإن بعض الجزيئات تتجمع وتكوِّن بلورات. يبدأ الوقود بالظهور عندما تصبح البلورات أكبر من ربع الأطوال الموجية للضوء المرئي – هذه هي نقطة السحب (CP). عند تبريد الوقود ، تصبح هذه البلورات أكبر. إن أدنى درجة حرارة يمكن أن يمر فيها الوقود خلال مرشح 45 ميكرومتر هي نقطة توصيل الفلتر البارد (CFPP). كما يتم تبريد وقود الديزل الحيوي أكثر من ذلك سوف هلام ثم تصلب. داخل أوروبا ، هناك اختلافات في متطلبات CFPP بين البلدان. وينعكس ذلك في المعايير الوطنية المختلفة لتلك البلدان. تختلف درجة الحرارة التي يبدأ عندها البيوديزل النقي (B100) إلى الهلام بشكل كبير وتعتمد على مزيج من الإستر وبالتالي زيت اللقيم المستخدم لإنتاج البيوديزل. على سبيل المثال ، يبدأ وقود الديزل الحيوي المنتج من أصناف منخفضة الحمضية من بذور الكانولا (RME) في الهلام عند حوالي −10 درجة مئوية (14 درجة فهرنهايت). يميل وقود الديزل الحيوي المنتج من الشحم البقري وزيت النخيل إلى الهلام عند حوالي 16 درجة مئوية (61 درجة فهرنهايت) و 13 درجة مئوية (55 درجة فهرنهايت) على التوالي. هناك عدد من الإضافات المتوفرة تجارياً والتي ستنخفض بشكل ملحوظ نقطة الصهر ونقطة التصفية الباردة لفلتر الديزل الحيوي الصافي. كما يمكن تشغيل فصل الشتاء عن طريق مزج وقود الديزل الحيوي مع زيوت الوقود الأخرى بما في ذلك وقود الديزل منخفض الكبريت رقم 2 ووقود الديزل / الكيروسين # 1.

وثمة نهج آخر لتسهيل استخدام الديزل الأحيائي في الظروف الباردة يتمثل في استخدام خزان وقود ثانٍ لوقود الديزل الأحيائي بالإضافة إلى خزان وقود الديزل القياسي. يمكن عزل خزان الوقود الثاني ويتم تشغيل ملف التسخين باستخدام سائل تبريد المحرك من خلال الخزان. يمكن تبديل خزانات الوقود عندما يكون الوقود دافئًا بدرجة كافية. يمكن استخدام طريقة مماثلة لتشغيل مركبات الديزل باستخدام الزيت النباتي المستقيم.

تلوث المياه
قد يحتوي الديزل الحيوي على كميات صغيرة من المياه ولكنها إشكالية. على الرغم من أنه لا يمزج إلا قليلاً مع الماء ، إلا أنه استرطابي. أحد الأسباب التي تجعل الديزل الحيوي قادرًا على امتصاص الماء هو استمرار وجود أحاديات و diglycerides من تفاعل غير مكتمل. هذه الجزيئات يمكن أن تكون بمثابة مستحلب ، مما يسمح للماء بالخلط مع وقود الديزل الحيوي. بالإضافة إلى ذلك ، قد تكون هناك مياه متبقية للمعالجة أو ناتجة عن تكثيف خزان التخزين. وجود الماء مشكلة لأن:

الماء يقلل من حرارة احتراق الوقود ، مما يسبب الدخان ، بدء أصعب ، وانخفاض الطاقة.
تسبب المياه تآكل مكونات نظام الوقود (المضخات ، خطوط الوقود ، إلخ.)
تتسبب الميكروبات في الماء في تصفية عوامل العناصر الورقية في النظام وفشلها ، مما يتسبب في فشل مضخة الوقود بسبب ابتلاع الجزيئات الكبيرة.
يتجمد الماء لتشكيل بلورات الثلج التي توفر مواقع التنوي ، وتسريع التبلور في الوقود.
يسبب الماء تأليب في المكابس.

في السابق ، كان من الصعب قياس كمية وقود الديزل الحيوي الملوث بالتعويض عن طريق أخذ عينات ، لأن الماء والنفط منفصلان. ومع ذلك ، من الممكن الآن قياس محتوى الماء باستخدام أجهزة استشعار الماء في الزيت.

كما أن تلوث المياه يمثل مشكلة محتملة عند استخدام بعض المحفزات الكيميائية المشاركة في عملية الإنتاج ، مما يقلل إلى حد كبير من كفاءة الحفازات لمحفزات القاعدة (pH) الأساسية مثل هيدروكسيد البوتاسيوم. وﻣﻊ ذﻟك ، ﻓﺈن ﻣﻧﮭﺟﯾﺔ إﻧﺗﺎج اﻟﻣﯾﺛﺎﻧول اﻟﺣﺎﺳﻣﺔ ﻟﻟﻐﺎﯾﺔ ، ﺣﯾث ﯾﺗم ﺗﻧﻔﯾذ ﻋﻣﻟﯾﺔ اﻻﺳﺗﺑدال اﻟﺧﺎﺻﺔ ﺑﺎﻟﻣواد اﻷوﻟﯾﺔ ﻟﻟﻧﻔط واﻟﻣﯾﺛﺎﻧول ﻓﻲ ظل درﺟﺔ ﺣرارة وﺿﻐط ﻋﺎﻟﯾﺔ ، ﺗﺑﯾن أﻧﮭﺎ ﻻ ﺗﺗﺄﺛر ﺑﺷﮐل ﮐﺑﯾر ﺑوﺟود ﺗﻟوث اﻟﻣﯾﺎه أﺛﻧﺎء ﻣرﺣﻟﺔ اﻹﻧﺗﺎج.

تطبيقات
يمكن استخدام وقود الديزل الحيوي في شكل نقي (B100) أو يمكن مزجه بالديزل النفطي بأي تركيز في معظم محركات الديزل التي تعمل بالحقن. تمتلك محركات السكك الحديدية المشتركة الجديدة ذات الضغط العالي (29000 رطل / بوصة مربعة) حدود مصنع صارمة من B5 أو B20 ، اعتمادًا على الشركة المصنعة. يحتوي وقود الديزل الحيوي على خصائص مختلفة من المذيب من بترولديزل ، وسيحطِّم جوانات المطاط الطبيعي والخراطيم في المركبات (معظمها من المركبات المصنعة قبل عام 1992) ، على الرغم من أن هذه المنتجات تميل إلى التآكل بشكل طبيعي وعلى الأرجح سيتم استبدالها بالفعل بـ FKM ، وهو غير قابل للتحول إلى وقود الديزل الحيوي. من المعروف أن الديزل الحيوي يكسر رواسب المخلفات في خطوط الوقود حيث تم استخدام بترول الديزل. ونتيجة لذلك ، قد يتم انسداد فلاتر الوقود بالجسيمات إذا تم إجراء انتقال سريع إلى وقود الديزل الحيوي النقي. ولذلك ، فمن المستحسن تغيير فلاتر الوقود على المحركات والسخانات بعد فترة وجيزة من التحول لأول مرة إلى مزيج وقود الديزل الحيوي.

توزيع
منذ اعتماد قانون سياسة الطاقة لعام 2005 ، ازداد استخدام البيوديزل في الولايات المتحدة. في المملكة المتحدة ، يُلزم التزام وقود النقل المتجدد الموردين بتضمين 5٪ من الوقود المتجدد في جميع وقود النقل الذي يتم بيعه في المملكة المتحدة بحلول عام 2010. أما بالنسبة لوقود الديزل ، فهذا يعني بفعالية وقود الديزل الحيوي بنسبة 5٪ (B5).

استخدام المركبات وقبول الشركة المصنعة
في عام 2005 ، أصدرت Chrysler (التي كانت جزءًا من DaimlerChrysler) سيارة ديزل CRD Liberty CRD من المصنع إلى السوق الأوروبية بخليط وقود الديزل الحيوي بنسبة 5٪ ، مما يشير إلى قبول جزئي على الأقل للديزل الحيوي كإضافة وقود الديزل. في عام 2007 ، أشارت DaimlerChrysler إلى نيتها في زيادة تغطية الضمان إلى مزيج وقود الديزل الحيوي بنسبة 20٪ إذا كان من الممكن توحيد جودة الوقود الحيوي في الولايات المتحدة.

أصدرت مجموعة فولكس واجن بيانًا يشير إلى أن العديد من مركباتها متوافقة مع B5 و B100 المصنوعة من زيت بذور الاغتصاب ومتوافقة مع معيار EN 14214. لن يؤدي استخدام نوع الديزل الحيوي المحدد في سياراتها إلى إلغاء أي ضمان.

لا تسمح مرسيدس بنز بوقود الديزل الذي يحتوي على أكثر من 5٪ وقود ديزل حيوي (B5) بسبب المخاوف حول “عيوب الإنتاج”. لن يغطي الضمان المحدود لمرسيدس-بنز أي أضرار ناجمة عن استخدام أنواع الوقود غير المعتمدة.

وبدءًا من عام 2004 ، قررت مدينة هاليفاكس ، نوفا سكوتيا تحديث نظام الحافلات الخاص بها للسماح لأسطول حافلات المدينة بالعمل بكامله على وقود الديزل الحيوي القائم على زيت السمك. وقد تسبب ذلك في بعض المشاكل الميكانيكية الأولى في المدينة ، ولكن بعد عدة سنوات من التكرير ، تم تحويل الأسطول بأكمله بنجاح.

في عام 2007 ، أعلنت ماكدونالدز في المملكة المتحدة أنها ستقوم بإنتاج وقود الديزل الحيوي من نفايات المنتجات الثانوية. سيتم استخدام هذا الوقود لتشغيل أسطولها.

سيتم تصنيف سيارة تشيفي كروز ديزل توربو ديزل 2014 ، من المصنع مباشرة ، إلى B20 (خليط من وقود الديزل الحيوي بنسبة 20٪ / 80٪ من الديزل العادي)

استخدام السكك الحديدية
زعمت شركة تشغيل القطارات البريطانية فيرجن تراينز أنها تدير أول “قطار وقود ديزل حيوي” في المملكة المتحدة ، والذي تم تحويله ليعمل على 80٪ من بترول الديزل و 20٪ من وقود الديزل الحيوي.

انتهى القطار الملكي البريطاني في 15 سبتمبر 2007 من أول رحلة له على الإطلاق على وقود الديزل الحيوي بنسبة 100٪ التي قدمها Green Fuels المحدودة. كان جيمس هاجيت المدير التنفيذي لشركة برينس تشارلز آند جرين فيلز أول ركاب في القطار الذي يغذيه وقود الديزل الحيوي بالكامل. منذ عام 2007 ، يعمل القطار الملكي بنجاح على B100 (100 ٪ وقود الديزل الحيوي).

وبالمثل ، أجرت خط سكة حديدية قصيرة مملوكة للدولة في شرق واشنطن اختباراً لمزيج وقود الديزل الحيوي بنسبة 25٪ / 75٪ خلال صيف عام 2008 ، حيث اشترت وقودًا من منتج وقود الديزل الحيوي على طول خطوط السكك الحديدية. سوف يتم تشغيل القطار بواسطة وقود الديزل الحيوي الذي ينتج جزئياً من الكانولا المزروعة في المناطق الزراعية التي يمتد عبرها الخط القصير.

أيضا في عام 2007 ، بدأت ديزني لاند تشغيل متنزهات القطارات على B98 (98 ٪ وقود الديزل الحيوي). تم إيقاف البرنامج في عام 2008 بسبب مشاكل التخزين ، ولكن في يناير 2009 ، تم الإعلان عن أن الحديقة ستقوم بتشغيل جميع القطارات على وقود الديزل الحيوي المصنعة من زيوت الطبخ المستخدمة الخاصة بها. هذا هو تغيير من تشغيل القطارات على وقود الديزل الحيوي القائم على الصويا.

في عام 2007 ، جبل التاريخية أضافت محطة سكة حديد واشنطن Cog أول قاطرة وقود ديزل حيوي إلى أسطولها البخاري بالكامل. صعد الأسطول من المنحدرات الغربية لجبل واشنطن في نيو هامبشاير منذ عام 1868 مع ارتفاع عمودي يصل إلى 37.4 درجة.

في 8 يوليو 2014 ، أعلن وزير السكك الحديدية الهندي آنذاك ، DV Sadananda Gowda ، في Railway Budget أنه سيتم استخدام 5٪ وقود ديزل حيوي في محركات الديزل للسكك الحديدية الهندية.

استخدام الطائرات
تم تنفيذ رحلة تجريبية بواسطة طائرة نفاثة تشيكية تعمل بالكامل على وقود الديزل الحيوي. غير أن الرحلات الجوية الأخيرة التي تستخدم الوقود الحيوي تستخدم أنواعًا أخرى من الوقود المتجدد.

في 7 نوفمبر 2011 ، حلقت شركة يونايتد إيرلاينز في أول رحلة طيران تجارية على مستوى العالم على وقود بيولوجي مشتق من الميكروبات باستخدام سولاجيت ™ ، وقود الطائرات المتجددة المستمد من الطحالب في سولازايم. كانت طائرة “بوينغ 737-800” ذات الأجواء الصديقة للبيئة تغذي 40٪ من وقود “سوليت” و 60٪ من وقود الطائرات المشتق من البترول. غادرت الرحلة الجوية الإيكولوجية التجارية 1403 من مطار IAH في هيوستن الساعة 10:30 وهبطت في مطار ORD في شيكاغو الساعة 13:03.

في سبتمبر 2016 ، تعاقدت شركة الطيران الهولندية KLM مع شركة AltAir Fuel لتوفير جميع رحلات KLM التي تغادر مطار لوس أنجلوس الدولي باستخدام الوقود الحيوي. على مدى السنوات الثلاث المقبلة ، ستقوم شركة باراماونت ومقرها كاليفورنيا بضخ الوقود الحيوي مباشرة إلى المطار من مصفاتها القريبة.

كزيت التدفئة
كما يمكن استخدام وقود الديزل الحيوي كوقود تسخين في الغلايات المحلية والتجارية ، وهو مزيج من زيت التدفئة والوقود الحيوي الذي يتم توحيده وفرض الضرائب عليه بشكل مختلف قليلاً عن وقود الديزل المستخدم في النقل. الوقود الحيوي هو مزيج مملوك من وقود الديزل الحيوي وزيت التدفئة التقليدي. Bioheat هي علامة تجارية مسجلة لشركة National Biodiesel Board و National Oilheat Research Alliance في الولايات المتحدة ، و Columbia Fuels في كندا. وقود الديزل الحيوي التدفئة متاح في خلطات مختلفة. تعترف ASTM 396 بمزيج من وقود الديزل الحيوي يصل إلى 5 في المائة بما يعادل زيت التدفئة النفطي النقي. يتم استخدام مزيج من مستويات أعلى من الوقود الحيوي يصل إلى 20 ٪ من قبل العديد من المستهلكين. الأبحاث جارية لتحديد ما إذا كانت هذه الخلطات تؤثر على الأداء.

قد تحتوي الأفران القديمة على أجزاء مطاطية يمكن أن تتأثر بخصائص المذيبات للديزل الحيوي ، ولكن يمكن أن تحرق وقود الديزل الحيوي بدون أي تحويل مطلوب. ومع ذلك ، يجب توخي الحذر ، نظراً إلى أن الورنيش التي يتركها بترودزل سوف يتم إطلاقها ويمكن أن تسد الأنابيب- فلتر الوقود واستبدال المرشح الفوري مطلوب. وثمة نهج آخر هو البدء في استخدام وقود الديزل الحيوي كمزيج ، ويمكن أن يؤدي خفض نسبة البترول بمرور الوقت إلى السماح للورنيش بالتدريج بشكل أكثر تدريجيًا وتقلل احتمالية انسداده. ولكن بفضل خصائص المذيبات القوية ، يتم تنظيف الفرن ويصبح بشكل عام أكثر كفاءة. ورقة بحثية فنية تصف الأبحاث المختبرية ومشروع التجارب الميدانية باستخدام خلطات الديزل الحيوي الخالص والبيوديزل كوقود تسخين في الغلايات التي تعمل بالنفط. وخلال معرض Biodiesel Expo 2006 في المملكة المتحدة ، قدم أندرو جيه روبرتسون بحثًا عن وقود زيت الديزل الحيوي من بحثه التقني ، واقترح أن يعمل الديزل الحيوي B20 على خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون المنزلية في المملكة المتحدة بمقدار 1.5 مليون طن في السنة.

تنظيف بقع النفط
مع 80-90 ٪ من تكاليف انسكاب النفط المستثمرة في تنظيف السواحل ، هناك بحث عن طرق أكثر كفاءة وفعالية من حيث التكلفة لاستخراج بقع النفط من الشواطئ. أظهر وقود الديزل الحيوي قدرته على حل النفط الخام بشكل كبير ، اعتمادا على مصدر الأحماض الدهنية. في بيئة مختبرية ، تم رش الرواسب الزيتية التي تحاكي الشواطئ الملوثة بطبقة واحدة من وقود الديزل الحيوي وتعرضت للمد والجزر. وقود الديزل الحيوي هو مذيب فعال للنفط بسبب مكون ميثيل استر ، والذي يقلل بشكل كبير من لزوجة النفط الخام. بالإضافة إلى ذلك ، لديه طفرة أعلى من النفط الخام ، والذي يساعد لاحقا في إزالته. ونتيجة لذلك ، تمت إزالة 80 ٪ من النفط من الرمل والغرامة الرملية ، و 50 ٪ في الرمال الخشنة ، و 30 ٪ في الحصى. حالما يتم تحرير النفط من الخط الساحلي ، يتم إزالة خليط الوقود الحيوي الحيوي من سطح الماء باستخدام الكاشطات. يتم تقسيم أي خليط متبقٍ بسهولة نتيجة للتحلل البيولوجي الحيوي العالي للديزل الحيوي وزيادة تعرض مساحة السطح للمزيج.

المميزات والعيوب

مزايا
يقلل الديزل الحيوي بشكل كبير من الانبعاثات الرئيسية للمركبات ، مثل أول أكسيد الكربون والهيدروكربونات المتطايرة ، في حالة محركات البنزين ، والجسيمات ، في حالة محركات الديزل.
إن إنتاج الديزل الحيوي هو بديل في استخدام التربة التي تتجنب ظاهرة التآكل والتصحر التي قد تتعرض لها تلك الأراضي الزراعية التي يتخلى عنها المزارعون بسبب ضغوط السوق.
يمثل وقود الديزل الحيوي وفراً يتراوح بين 25٪ و 80٪ من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الناتجة عن وقود البترول ، وبالتالي يشكل عنصراً هاماً لتقليل غازات الدفيئة الناتجة عن النقل.
نظرًا لمعدل أعلى من Cetane والتشحيم ، فإنه يقلل من التآكل على مضخة الحقن وعلى الفتحات.
ليس لديها مركبات الكبريت لذلك لا تقضي عليها كغازات احتراق.
يستخدم الديزل الحيوي أيضا كبديل للنفط لمحركات ثنائية الشوط ، في عدة نسب. النسبة الأكثر استخداما هي 10/1.
كما يمكن استخدام الديزل الحيوي كإضافة لمحركات البنزين (النفتا) للتنظيف الداخلي لهذه المحركات.

سلبيات
كان استغلال مزارع النخيل الزيتية (المستخدم في صناعة الديزل الحيوي) مسؤولاً عن 87٪ من إزالة الغابات في ماليزيا حتى عام 2000. وفي سومطرة وبورنيو ، أصبحت ملايين الهكتارات من الغابات أرض هذه الأشجار وفي السنوات الأخيرة أكثر أكثر من ضعف هذا الرقم الذي تم تحقيقه ، يستمر قطع الأشجار والحرائق. حتى أنهم أحبطوا تماما محمية تانجونج بوتنج الوطنية الشهيرة في كاليمانتان. سوف تنطفأ الأورغانقوان ، gibbons ، وحيد القرن ، النمور التابير ، الفهود سديم ، الخ … من تدمير الموئل. وقد تم إجلاء الآلاف من السكان الأصليين من أراضيهم وتعرض 1500 إندونيسي للتعذيب. لكن الحكومات ، بينما تواصل أوروبا شراء نخيلها الزيت لإنتاج وقود الديزل الحيوي ، فإنها ستواصل تعزيز زراعة هذه النباتات لمصلحتها الخاصة.
ونظراً لقدرته على تحسين قدرة المذيب فيما يتعلق ببتروديل ، يتم إذابة النفايات الحالية وإرسالها بواسطة خط الوقود ، بحيث تكون قادرة على سد الفلاتر ، وهي حالة تحدث فقط عند استخدامها لأول مرة بعد استهلاك الديزل المعدني.
لديه قدرة طاقة أقل ، أقل بنسبة 3٪ تقريبًا ، على الرغم من أن هذا ، في الواقع ، ليس ملحوظًا جدًا حيث يتم تعويضه بمؤشر السيتان الأعلى ، والذي ينتج احتراقًا أكثر اكتمالًا مع ضغط أقل.
هناك فرضيات معينة توحي بوجود رواسب احتراق أعظم وأن البداية الباردة للمحركات قد تدهورت ، لكن هذا لم يتم توثيقه بعد.
وتتعلق بمجال التخزين اللوجستي ، حيث أن المنتج محبة للماء وقابل للتحلل ، وهو ما. المنتج يتحلل بشكل أسرع من البترودييئيل.
حتى الآن ، فإن الافتراضي الافتراضي للديزل الحيوي غير واضح. يزعم البعض (أكثر) شهرًا ، أكثر من ذلك. لكن الجميع يوافق على أن هكذا يعتمد على معالجتها وتخزينها.
ويبلغ متوسط ​​إنتاج البذور الزيتية مثل عباد الشمس والفول السوداني والأرز والفضول والفلفل الصويا أو حبوب الخروع حوالي 900 لتر من محركات الديزل الحيوي لكل هكتار. وقد يجعل هذا العمل غير عمليومع ذلك ، فإن إتلافها في صناعات أخرى). ومع ذلك ، انتهت الجاتروفا تستخدم لإنتاج الزيوت النباتية ، وفي وقت لاحق ، ديناصور.