Biodiesel

Biodiesel bezeichnet einen Pflanzenöl- oder Tierfett-basierten Dieseltreibstoff, der aus langkettigen Alkyl- (Methyl-, Ethyl- oder Propyl) estern besteht. Biodiesel wird typischerweise durch chemisch reagierende Lipide (z. B. Pflanzenöl, Sojabohnenöl, Tierfett (Talg)) mit einem Alkohol produzierenden Fettsäureester hergestellt.

Biodiesel ist für den Einsatz in Standard-Dieselmotoren vorgesehen und unterscheidet sich somit von den Pflanzenölen und Altölen, die für den Umbau von Dieselmotoren verwendet werden. Biodiesel kann allein oder in beliebigen Anteilen mit Petrodiesel gemischt werden. Biodieselmischungen können auch als Heizöl verwendet werden.

Das National Biodiesel Board (USA) hat auch eine technische Definition von “Biodiesel” als Monoalkylester.

Eigenschaften
Biodiesel hat vielversprechende Schmiereigenschaften und Cetanwerte im Vergleich zu Dieselkraftstoffen mit niedrigem Schwefelgehalt. Kraftstoffe mit höherer Schmierfähigkeit können die Nutzungsdauer von Hochdruckkraftstoffeinspritzvorrichtungen, die auf den Kraftstoff für seine Schmierung angewiesen sind, erhöhen. Dies kann je nach Motor Hochdruckeinspritzpumpen, Pumpeninjektoren (auch als Injektoren bezeichnet) und Einspritzdüsen umfassen.

Der Heizwert von Biodiesel liegt bei 37,27 MJ / kg. Das sind 9% weniger als bei normalen Petrodieseln. Schwankungen der Biodiesel-Energiedichte hängen mehr von den verwendeten Rohstoffen als vom Produktionsprozess ab. Dennoch sind diese Schwankungen geringer als bei Petrodiesel. Es wurde behauptet, dass Biodiesel eine bessere Schmierfähigkeit und eine vollständigere Verbrennung ergibt, wodurch die Motorleistung erhöht wird und die höhere Energiedichte von Petrodiesel teilweise kompensiert wird.

Die Farbe von Biodiesel reicht je nach Herstellungsmethode von gold bis dunkelbraun. Es ist leicht mit Wasser mischbar, hat einen hohen Siedepunkt und einen niedrigen Dampfdruck. Der Flammpunkt von Biodiesel übersteigt 130 ° C (266 ° F), deutlich höher als der von Dieselkraftstoff, der bis zu 52 ° C (126 ° F) betragen kann. Biodiesel hat eine Dichte von ~ 0,88 g / cm³, höher als Petrodiesel (~ 0,85 g / cm³).

Biodiesel enthält so gut wie keinen Schwefel und wird oft als Additiv für Dieselkraftstoff mit extrem niedrigem Schwefelgehalt (ULSD) verwendet, um die Schmierung zu unterstützen, da die Schwefelverbindungen in Petrodiesel einen Großteil der Schmierfähigkeit liefern.

Kompatibilität mit Materialien

Kunststoffe
Es ist kompatibel mit Polyethylen hoher Dichte. Wenn PVC langsam abgebaut wird. Einige Polymere lösen sie in direktem Kontakt auf.

Metalle
Es wirkt auf Kupferbasis, greift auch Zink, Zinn, Blei und Gusseisen an. Die Materialien aus Edelstahl und Aluminium sind immun.

Gummi
Biodiesel baut den Naturkautschuk einiger alter Motorenteile ab.

Gelierung
Wenn Biodiesel bis zu einem gewissen Grad abkühlt, aggregieren einige Moleküle und bilden Kristalle. Der Brennstoff beginnt sich zu “bewölken”, sobald die Kristalle groß werden (ein Viertel der Wellenlänge des sichtbaren Lichts). Dieser Punkt wird Wolkenpunkt genannt. Je kälter der Treibstoff, desto größer die Kristalle. Die niedrigste Temperatur, bei der Biodiesel einen 45-Mikron-Filter passiert, wird als “Cold Filter Clogging Point” (CFPP) bezeichnet. Bei niedrigeren Temperaturen wird der Biodiesel gelartig und erstarrt dann. Innerhalb Europas gibt es in diesem Punkt große Unterschiede zwischen den Ländern. Die Temperatur, bei der reiner Biodiesel zu gelieren beginnt, hängt vom Estergemisch und damit vom verwendeten Rohstoff ab. Wenn es zum Beispiel aus Talg hergestellt wird, neigt es dazu, in der Nähe von 16 ° C zu gelieren.

Es gibt viele Zusätze, die zu Biodiesel hinzugefügt werden, um diese Temperatur zu senken. Eine andere Lösung besteht darin, Biodiesel mit Diesel oder Kerosin zu vermischen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, einen Biodiesel-Beifahrertank zu haben, der mit Dieselkraftstoff einhergeht: der erste startet und heizt den zweiten, und sobald die erforderliche Temperatur erreicht ist, wird der Zulauf geändert.

Wasserverschmutzung
Biodiesel kann geringe Mengen Wasser enthalten, aber sie sind problematisch. Obwohl Biodiesel nicht mit Wasser mischbar ist, ist es hygroskopisch wie Ethanol, dh es absorbiert Wasser aus der Luftfeuchtigkeit. Einer der Gründe, warum der Biodiesel hygroskopisch ist, ist die Persistenz von Mono- und Diglyceriden, die von einer unvollständigen Reaktion übrig bleiben. Diese Moleküle können als Emulgator wirken, sodass sich das Wasser mit dem Biodiesel vermischen kann. Auf der anderen Seite kann Restwasser aufgrund der Behandlung oder infolge der Kondensation des Lagertanks vorhanden sein. Die Anwesenheit von Wasser ist ein Problem, weil:

Wasser reduziert die Verbrennungswärme von Schüttgut. Dies bedeutet mehr Rauch, größere Startschwierigkeiten, geringere Energieeffizienz.
Wasser verursacht Korrosion der lebenswichtigen Komponenten des Kraftstoffsystems: Kraftstoffpumpen, Einspritzpumpen, Kraftstoffleitungen usw.
Wasser und die begleitenden Mikroben verstopfen und verderben Papierfilter für Kraftstoff, was wiederum zu einem vorzeitigen Ausfall der Kraftstoffpumpe aufgrund der Aufnahme großer Partikel führt.
Das Wasser gefriert zu Eiskristallen in der Nähe von 0 ° C (32 ° F). Diese Kristalle stellen Stellen für die Keimbildung bereit und beschleunigen das Gelieren des restlichen Brennstoffs.
Wasser beschleunigt das Wachstum von mikrobiellen Kolonien, die das Kraftstoffsystem verstopfen können. Es gibt Berichte von Biodieselbenutzern, die die Treibstofftanks erhitzt haben, um mit dem Problem von Mikroben fertig zu werden.
Zusätzlich kann Wasser Lochfraß an den Kolben eines Dieselmotors verursachen.

Synthesereaktionen
Das Verfahren der Umesterung besteht darin, das Öl (gewöhnlich Pflanzenöl) mit einem leichten Alkohol, gewöhnlich Methanol, zu kombinieren und als Rückstand einen Mehrwert von Propanotriol (Glycerin) zu hinterlassen, der unter anderem in der kosmetischen Industrie verwendet werden kann.

Umesterung
Die Fette von Tieren und Pflanzen bestehen typischerweise aus Triglyceriden, die Ester von freien Fettsäuren mit Glycerin sind. Dabei wird Alkohol deprotoniert (von einem Wasserstoffkation eines Moleküls entfernt) mit einer Base zu einem Nucleophil (Anion mit einem freien Elektronenpaar) stärker. Ethanol und Methanol werden üblicherweise verwendet. Wie in dem Diagramm zu sehen ist, hat die Reaktion keine anderen Reaktanten als Triglycerid und Alkohol.

Unter normalen Umweltbedingungen kann die Reaktion sehr langsam ablaufen oder nicht. Hitze wird verwendet, um die Reaktion zusätzlich zu einer Säure oder einer Base zu beschleunigen. Es ist wichtig anzumerken, dass die Säure oder Base während der Reaktion nicht verbraucht wird, das heißt, sie sind Katalysatoren. Fast der gesamte Biodiesel wird aus reinen Pflanzenölen hergestellt, wobei eine Base als Katalysator verwendet wird, da dies die wirtschaftlichste Methode ist, die niedrige Temperaturen und Drücke erfordert und einen Umsatz von 98% erreicht. Es gibt jedoch andere Methoden, die Säuren wie Katalysatoren verwenden, die langsamer sind.

Während des Veresterungsverfahrens reagiert das Triglycerid mit einem Alkohol in Gegenwart eines Katalysators, im allgemeinen starken Hydroxiden (NaOH oder KOH). Der Zweck einer Säure-Base-Titration besteht darin, zu wissen, wie viel Base benötigt wird, um alle freien Fettsäuren zu neutralisieren und dann die Reaktion zu vervollständigen.

Umesterung mit Basen
In diesem Fall wird die Umesterung durch den als nucleophile Substitution im Acyl bekannten Reaktionsmechanismus unter Verwendung einer starken Base, die den Alkohol als Katalysator deprotonieren kann, durchgeführt. Üblicherweise wird die Base in Alkohol aufgelöst, um sie in dem gesamten Öl zu dispergieren. Das Hydroxid muss sehr trocken sein: Jede Menge Wasser im Prozess erhöht die Chancen der Verseifung und produziert Seifen, die die Basis verbrauchen. Sobald die Mischung aus Alkohol und Base hergestellt ist, wird das Triglycerid zugegeben.

Das Kohlenstoffatom der Carbonylgruppe des Triglyceresteres trägt eine positive Ladungsdichte und das Atom des Sauerstoffs der Carbonylgruppe elektronegativer, weist eine höhere Ladungsdichte auf, mit der die Verknüpfung polarisiert ist. Diese Polarisierung der C = O-Gruppe führt dazu, dass das Alkoxid-Anion (RO-) das positive Zentrum der Bindung angreift.

Mischungen
Gemische aus Biodiesel und konventionellem Kohlenwasserstoff-Diesel sind Produkte, die am häufigsten für den Einsatz auf dem Einzelhandelsmarkt für Dieselkraftstoff vertrieben werden. Ein großer Teil der Welt verwendet ein System, das als “B” -Faktor bekannt ist, um die Menge an Biodiesel in jedem Kraftstoffgemisch anzugeben:

100% Biodiesel wird als B100 bezeichnet
20% Biodiesel, 80% Petrodiesel ist mit B20 gekennzeichnet
5% Biodiesel, 95% Petrodiesel ist mit B5 gekennzeichnet
2% Biodiesel, 98% Petrodiesel ist mit B2 gekennzeichnet

Mischungen von 20% Biodiesel und weniger können in Dieselanlagen ohne oder nur mit geringfügigen Modifikationen verwendet werden, obwohl bestimmte Hersteller die Garantieabdeckung nicht verlängern, wenn die Ausrüstung durch diese Mischungen beschädigt wird. Die Mischungen B6 bis B20 sind in der ASTM D7467-Spezifikation enthalten. Biodiesel kann auch in seiner reinen Form (B100) verwendet werden, kann jedoch bestimmte Motormodifikationen erfordern, um Wartungs- und Leistungsprobleme zu vermeiden. Das Mischen von B100 mit Erdöldiesel kann erfolgen durch:

Mischen in Tanks am Herstellungsort vor der Lieferung an Tankwagen
Splash Mixing im Tankwagen (Zugabe von spezifischen Anteilen von Biodiesel und Petroleum Diesel)
In-line-Mischen, kommen zwei Komponenten gleichzeitig an Tankwagen an.
Metered Pump Mixing, Petroleum Diesel und Biodiesel Meter sind auf X Gesamtvolumen eingestellt, Transferpumpe zieht von zwei Punkten und Mischen ist komplett beim Verlassen der Pumpe.

Kraftstoffeffizienz
Die Leistung von Biodiesel hängt von seiner Mischung, Qualität und den Lastbedingungen ab, unter denen der Kraftstoff verbrannt wird. Die thermische Effizienz von beispielsweise B100 im Vergleich zu B20 wird aufgrund des unterschiedlichen Energiegehalts der verschiedenen Mischungen variieren. Der thermische Wirkungsgrad eines Kraftstoffs basiert teilweise auf Kraftstoffeigenschaften wie: Viskosität, spezifische Dichte und Flammpunkt; Diese Eigenschaften werden sich ändern, da sowohl die Mischungen als auch die Qualität von Biodiesel variieren. Die American Society for Testing and Materials hat Standards festgelegt, um die Qualität einer bestimmten Kraftstoffprobe zu beurteilen.

Eine Studie fand heraus, dass der thermische Wirkungsgrad der Bremse von B40 bei höheren Verdichtungsverhältnissen dem herkömmlichen Erdölgegenstück überlegen war (dieser höhere thermische Wirkungsgrad der Bremse wurde bei Verdichtungsverhältnissen von 21: 1 aufgezeichnet). Es wurde festgestellt, dass mit steigender Kompressionsrate die Effizienz aller Brennstoffarten – ebenso wie die getesteten Mischungen – anstieg; Es wurde jedoch gefunden, dass eine Mischung von B40 bei einem Verdichtungsverhältnis von 21: 1 gegenüber allen anderen Mischungen am wirtschaftlichsten war. Die Studie impliziert, dass diese Effizienzsteigerung auf Kraftstoffdichte, Viskosität und Heizwerte der Kraftstoffe zurückzuführen ist.

Verbrennung
Kraftstoffsysteme einiger moderner Dieselmotoren waren nicht für die Aufnahme von Biodiesel ausgelegt, während viele Hochleistungsmotoren mit Biodieselmischungen bis B20 betrieben werden können. Herkömmliche Kraftstoffsysteme mit Direkteinspritzung arbeiten bei etwa 3000 psi an der Einspritzdüsenspitze, während das moderne Common-Rail-Kraftstoffsystem oberhalb von 30.000 PSI an der Einspritzdüsenspitze arbeitet. Die Komponenten sind für einen großen Temperaturbereich von unter dem Gefrierpunkt bis über 560 ° C (1000 ° F) ausgelegt. Es wird erwartet, dass Dieselkraftstoff effizient verbrennt und so wenig Emissionen wie möglich produziert. Da Emissionsnormen für Dieselmotoren eingeführt werden, wird die Notwendigkeit, schädliche Emissionen zu kontrollieren, in die Parameter von Kraftstoffsystemen von Dieselmotoren eingeordnet. Das traditionelle Inline-Einspritzsystem ist im Vergleich zum Common-Rail-Kraftstoffsystem fehlerverzeihender für Kraftstoffe mit schlechterer Qualität. Die höheren Drücke und engeren Toleranzen des Common-Rail-Systems ermöglichen eine bessere Steuerung der Zerstäubungs- und Einspritzzeiten. Diese Steuerung der Zerstäubung sowie der Verbrennung ermöglicht eine höhere Effizienz moderner Dieselmotoren sowie eine bessere Kontrolle der Emissionen. Komponenten innerhalb eines Dieselkraftstoffsystems interagieren auf eine Weise mit dem Kraftstoff, um einen effizienten Betrieb des Kraftstoffsystems und somit des Motors sicherzustellen. Wenn ein Kraftstoff außerhalb der Spezifikation in ein System eingeführt wird, das spezifische Betriebsparameter aufweist, kann die Integrität des gesamten Kraftstoffsystems beeinträchtigt sein. Einige dieser Parameter wie Sprühmuster und Zerstäubung stehen in direktem Zusammenhang mit dem Einspritzzeitpunkt.

Eine Studie fand heraus, dass Biodiesel und seine Blends, die bei der Zerstäubung erzeugt wurden, einen größeren Durchmesser hatten als die Tröpfchen, die von herkömmlichem Petrodiesel produziert werden. Die kleineren Tropfen wurden der niedrigeren Viskosität und Oberflächenspannung von herkömmlichem Dieselkraftstoff zugeschrieben. Es wurde gefunden, dass Tröpfchen an der Peripherie des Sprühmusters einen größeren Durchmesser aufwiesen als die Tröpfchen in der Mitte. Dies wurde auf den schnelleren Druckabfall am Rand des Sprühmusters zurückgeführt; es gab eine proportionale Beziehung zwischen der Tröpfchengröße und dem Abstand von der Injektorspitze. Es wurde gefunden, dass B100 die größte Sprühpenetration hatte, dies wurde der größeren Dichte von B100 zugeschrieben. Eine größere Tröpfchengröße kann zu Ineffizienz bei der Verbrennung, erhöhten Emissionen und verringerter Pferdestärke führen. In einer anderen Studie wurde festgestellt, dass es bei der Einspritzung von Biodiesel zu einer kurzen Einspritzverzögerung kommt. Diese Einspritzverzögerung wurde der größeren Viskosität von Biodiesel zugeschrieben. Es wurde festgestellt, dass die höhere Viskosität und die höhere Cetanzahl von Biodiesel gegenüber herkömmlichem Petrodiesel zu einer schlechten Zerstäubung sowie zu einem Eindringen der Mischung mit Luft während der Zündverzugszeit führen. Eine andere Studie stellte fest, dass diese Zündverzögerung zu einer Verringerung der NOx-Emission beitragen kann.

Emissionen
Emissionen entstehen bei der Verbrennung von Dieselkraftstoffen, die von der US-Umweltschutzbehörde (EPA) reguliert werden. Da diese Emissionen ein Nebenprodukt des Verbrennungsprozesses sind, muss ein Kraftstoffsystem in der Lage sein, die Verbrennung von Kraftstoffen sowie die Minderung von Emissionen zu kontrollieren, um die Einhaltung der EPA sicherzustellen. Es gibt eine Reihe neuer Technologien, die schrittweise eingeführt werden, um die Produktion von Dieselemissionen zu kontrollieren. Das Abgasrückführungssystem, EGR, und der Dieselpartikelfilter, DPF, sind beide dazu ausgelegt, die Erzeugung schädlicher Emissionen zu verringern.

Eine von der Chonbuk National University durchgeführte Studie kam zu dem Schluss, dass eine B30-Biodieselmischung die Kohlenmonoxidemissionen um etwa 83% und die Feinstaubemissionen um etwa 33% reduziert. Es wurde jedoch festgestellt, dass NOx-Emissionen ohne die Anwendung eines EGR-Systems ansteigen. Die Studie kam auch zu dem Schluss, dass eine B20-Biodieselmischung bei der Abgasrückführung die Emissionen des Motors erheblich reduzierte. Darüber hinaus ergab die Analyse des California Air Resources Board, dass Biodiesel die niedrigsten Kohlenstoffemissionen der getesteten Kraftstoffe aufweist, nämlich Dieselkraftstoff mit extrem niedrigem Schwefelgehalt, Benzin, Ethanol auf Maisbasis, komprimiertes Erdgas und fünf Arten von Biodiesel aus unterschiedlichen Ausgangsmaterialien . Ihre Schlussfolgerungen zeigten auch eine große Varianz bei den Kohlenstoffemissionen von Biodiesel auf der Grundlage der verwendeten Rohstoffe. Bei Soja, Talg, Raps, Mais und Altspeiseöl zeigte Soja die höchsten CO2-Emissionen, während Altspeiseöl am niedrigsten war.

Bei der Untersuchung der Wirkung von Biodiesel auf Dieselpartikelfilter wurde festgestellt, dass, obwohl die Gegenwart von Natrium- und Kaliumcarbonaten bei der katalytischen Umwandlung von Asche hilft, da die Dieselpartikel katalysiert werden, sie sich möglicherweise in dem DPF sammeln und so die Clearance stören des Filters [Klärung erforderlich] Dies kann dazu führen, dass der Filter verstopft und den Regenerationsprozess beeinträchtigt. In einer Studie über die Auswirkungen von EGR-Raten mit Mischungen von Jathropa-Biodiesel wurde gezeigt, dass es aufgrund der Verwendung von Biodiesel bei einem Dieselmotor mit einem AGR-System zu einer Verringerung der Kraftstoffeffizienz und des Drehmomentausgangs kam. Es wurde festgestellt, dass die CO- und CO2-Emissionen mit einer Erhöhung der Abgasrückführung stiegen, die NOx-Werte jedoch abnahmen. Das Opazitätsniveau der jathropa Mischungen war in einem annehmbaren Bereich, in dem traditioneller Diesel außerhalb der annehmbaren Standards war. Es wurde gezeigt, dass mit einem AGR-System eine Verringerung der NOx-Emissionen erreicht werden konnte. Diese Studie zeigte einen Vorteil gegenüber herkömmlichem Diesel innerhalb eines bestimmten Betriebsbereichs des EGR-Systems.

Ab dem Jahr 2017 werden gemischte Biodieselkraftstoffe (insbesondere B5, B8 und B20) regelmäßig in vielen schweren Nutzfahrzeugen, insbesondere in Transitbussen in US-Städten, verwendet. Die Charakterisierung der Abgasemissionen zeigte deutliche Emissionsreduktionen gegenüber herkömmlichem Diesel.

Materialverträglichkeit
Kunststoffe: Hochdichtes Polyethylen (HDPE) ist kompatibel, aber Polyvinylchlorid (PVC) wird langsam abgebaut. Polystyrol löst sich bei Kontakt mit Biodiesel auf.
Metalle: Biodiesel (wie Methanol) wirkt auf Materialien auf Kupferbasis (z. B. Messing) und wirkt sich auch auf Zink, Zinn, Blei und Gusseisen aus. Rostfreie Stähle (316 und 304) und Aluminium sind nicht betroffen.
Gummi: Biodiesel beeinflusst auch Arten von Naturkautschuken, die in einigen älteren Motorkomponenten zu finden sind. Studien haben auch gezeigt, dass fluorierte Elastomere (FKM), die mit Peroxid und Basismetalloxiden gehärtet wurden, abgebaut werden können, wenn Biodiesel seine Stabilität durch Oxidation verliert. Die in modernen Fahrzeugen üblichen FKM-GBL-S und FKM-GF-S wurden unter allen Bedingungen mit Biodiesel behandelt.

Technische Standards
Biodiesel hat eine Reihe von Standards für seine Qualität einschließlich der europäischen Norm EN 14214, ASTM International D6751 und andere.

Gelieren bei niedriger Temperatur
Wenn Biodiesel unter einen bestimmten Punkt abgekühlt wird, aggregieren einige der Moleküle und bilden Kristalle. Der Brennstoff erscheint wolkig, sobald die Kristalle größer als ein Viertel der Wellenlängen des sichtbaren Lichts sind – dies ist der Trübungspunkt (CP). Wenn der Brennstoff weiter abgekühlt wird, werden diese Kristalle größer. Die niedrigste Temperatur, bei der Kraftstoff durch einen 45-Mikrometer-Filter hindurchtreten kann, ist der Cold Filter Plugging Point (CFPP). Wenn Biodiesel weiter abgekühlt wird, wird es gelieren und dann erstarren. Innerhalb Europas gibt es Unterschiede in den CFPP-Anforderungen zwischen den Ländern. Dies spiegelt sich in den unterschiedlichen nationalen Standards dieser Länder wider. Die Temperatur, bei der reiner Biodiesel (B100) beginnt zu gelieren, variiert signifikant und hängt von der Mischung von Estern und daher dem Einsatzmaterialöl ab, das zur Herstellung des Biodiesels verwendet wird. Zum Beispiel beginnt Biodiesel, der aus Erucasäuresorten von Rapssamen (RME) hergestellt wird, bei ungefähr -10 ° C (14 ° F) zu gelieren. Biodiesel, hergestellt aus Rindertalg und Palmöl, neigt bei etwa 16ºC (61ºF) bzw. 13ºC (55ºF) zum Gelieren. Es gibt eine Reihe von im Handel erhältlichen Additiven, die den Stockpunkt und den Kaltfilter-Verstopfungspunkt von reinem Biodiesel signifikant senken. Der Betrieb im Winter ist auch möglich, indem Biodiesel mit anderen Heizölen gemischt wird, einschließlich # 2 schwefelarmen Dieselkraftstoff und # 1 Diesel / Kerosin.

Ein weiterer Ansatz, um den Einsatz von Biodiesel bei Kälte zu erleichtern, ist der Einsatz eines zweiten Kraftstofftanks für Biodiesel zusätzlich zum Standard-Dieseltank. Der zweite Kraftstofftank kann isoliert sein, und eine Heizspule, die Motorkühlmittel verwendet, wird durch den Tank geführt. Die Kraftstofftanks können umgeschaltet werden, wenn der Kraftstoff ausreichend warm ist. Ein ähnliches Verfahren kann verwendet werden, um Dieselfahrzeuge unter Verwendung von reinem Pflanzenöl zu betreiben.

Verunreinigung durch Wasser
Biodiesel kann kleine, aber problematische Mengen Wasser enthalten. Obwohl es nur wenig mit Wasser mischbar ist, ist es hygroskopisch. Einer der Gründe, warum Biodiesel Wasser absorbieren kann, ist die Persistenz von Mono- und Diglyceriden, die von einer unvollständigen Reaktion übrig bleiben. Diese Moleküle können als Emulgator wirken, so dass sich Wasser mit dem Biodiesel vermischen kann. Darüber hinaus kann Wasser vorhanden sein, das bei der Verarbeitung zurückbleibt oder durch Kondensierung des Speicherbehälters entsteht. Die Anwesenheit von Wasser ist ein Problem, weil:

Wasser reduziert die Hitze der Kraftstoffverbrennung und verursacht Rauch, härteres Starten und reduzierte Leistung.
Wasser verursacht Korrosion der Komponenten des Kraftstoffsystems (Pumpen, Kraftstoffleitungen usw.)
Mikroben in Wasser bewirken, dass die Papierelementfilter in dem System verrotten und versagen, was zu einem Versagen der Kraftstoffpumpe aufgrund der Aufnahme großer Partikel führt.
Wasser gefriert, um Eiskristalle zu bilden, die Stellen für die Keimbildung bereitstellen und das Gelieren des Brennstoffs beschleunigen.
Wasser verursacht Lochfraß in Kolben.

Bisher war es schwierig, die Menge an Wasser, die Biodiesel verunreinigt, zu messen, indem Proben entnommen wurden, da sich Wasser und Öl voneinander trennen. Nun ist es jedoch möglich, den Wassergehalt mit Wasser-in-Öl-Sensoren zu messen.

Wasserkontamination ist auch ein potentielles Problem, wenn bestimmte chemische Katalysatoren verwendet werden, die an dem Produktionsprozess beteiligt sind, was die katalytische Effizienz von Basen- (hohen pH-) Katalysatoren, wie Kaliumhydroxid, wesentlich verringert. Die überkritische Methanolherstellungsmethodik, bei der das Umesterungsverfahren von Öleinsatzmaterial und Methanol unter hoher Temperatur und hohem Druck durchgeführt wird, hat sich jedoch als weitgehend unbeeinflusst von der Anwesenheit von Wasserkontamination während der Produktionsphase erwiesen.

Anwendungen
Biodiesel kann in reiner Form (B100) verwendet werden oder kann in den meisten Einspritzpumpen-Dieselmotoren in jeder Konzentration mit Petroleumdiesel gemischt werden. Neue Hochdruck-Common-Rail-Motoren (29.000 psi) haben je nach Hersteller strenge Werksgrenzen von B5 oder B20. Biodiesel hat andere Lösungsmitteleigenschaften als Petrodiesel und baut Naturkautschukdichtungen und -schläuche in Fahrzeugen ab (hauptsächlich Fahrzeuge, die vor 1992 hergestellt wurden), obwohl diese auf natürliche Weise abgenutzt sind und höchstwahrscheinlich bereits durch FKM ersetzt wurden, das gegenüber Biodiesel nicht reaktiv ist. Es ist bekannt, dass Biodiesel Ablagerungen von Rückständen in den Kraftstoffleitungen abbaut, in denen Petrodiesel verwendet wurde. Infolgedessen können Kraftstofffilter mit Partikeln verstopft werden, wenn ein schneller Übergang zu reinem Biodiesel erfolgt. Daher wird empfohlen, die Kraftstofffilter an Motoren und Heizungen kurz nach dem ersten Wechsel zu einer Biodieselmischung auszutauschen.

Verteilung
Seit der Verabschiedung des Energy Policy Act von 2005 hat der Einsatz von Biodiesel in den Vereinigten Staaten zugenommen. In Großbritannien verpflichtet die Erneuerbare-Transport-Treibstoffpflicht die Lieferanten dazu, bis 2010 in allen im Vereinigten Königreich verkauften Transportkraftstoffen 5% erneuerbaren Kraftstoff einzubeziehen. Für Straßendiesel bedeutet dies effektiv 5% Biodiesel (B5).

Fahrzeugnutzung und Herstellerakzeptanz
Im Jahr 2005 hat Chrysler (damals Teil von DaimlerChrysler) die Jeep Liberty CRD-Dieseln von der Fabrik in den europäischen Markt mit 5% Biodieselmischungen freigegeben, die mindestens Teilannahme von Biodiesel als ein annehmbarer Dieselkraftstoffzusatz anzeigen. Im Jahr 2007 gab DaimlerChrysler seine Absicht bekannt, die Garantieabdeckung auf 20% Biodieselmischungen zu erhöhen, wenn die Biokraftstoffqualität in den USA standardisiert werden kann.

Der Volkswagen Konzern hat eine Erklärung veröffentlicht, aus der hervorgeht, dass mehrere seiner Fahrzeuge mit B5 und B100 aus Rapsöl kompatibel und mit der Norm EN 14214 kompatibel sind. Die Verwendung des angegebenen Biodieseltyps in seinen Fahrzeugen führt nicht zum Erlöschen der Gewährleistung.

Mercedes Benz erlaubt keine Dieselkraftstoffe, die mehr als 5% Biodiesel (B5) enthalten, aufgrund von Bedenken hinsichtlich “Produktionsmängeln”. Schäden, die durch die Verwendung solcher nicht zugelassenen Kraftstoffe verursacht werden, sind nicht von der Mercedes-Benz Limited Warranty abgedeckt.

Ab 2004 beschloss die Stadt Halifax, Nova Scotia, ihr Bussystem zu modernisieren, damit die Flotte der Stadtbusse vollständig mit einem auf Fischöl basierenden Biodiesel betrieben werden kann. Dies verursachte der Stadt einige anfängliche mechanische Probleme, aber nach mehreren Jahren der Verfeinerung war die gesamte Flotte erfolgreich umgebaut worden.

Im Jahr 2007 kündigte McDonald’s von Großbritannien an, dass es beginnen würde, Biodiesel aus dem Abfallöl Nebenprodukt seiner Restaurants zu produzieren. Dieser Treibstoff würde für den Betrieb seiner Flotte verwendet werden.

Der Chevy Cruze Clean Turbo Diesel aus dem Jahr 2014 wird ab Werk für eine Biodieselverträglichkeit von bis zu B20 (Mischung aus 20% Biodiesel / 80% normalem Diesel) ausgelegt

Eisenbahnnutzung
Die britische Bahngesellschaft Virgin Trains behauptete, den ersten “Biodiesel-Zug” Großbritanniens in Betrieb genommen zu haben, der auf 80% Petrodiesel und 20% Biodiesel umgerüstet wurde.

Der British Royal Train fuhr am 15. September 2007 seine erste Reise mit 100% Biodiesel-Treibstoff von Green Fuels Ltd. durch. Prinz Charles und Green Fuels-Geschäftsführer James Hygate waren die ersten Passagiere eines Zuges, der ausschließlich mit Biodiesel betrieben wurde. Seit 2007 fährt der Royal Train erfolgreich auf B100 (100% Biodiesel).

In ähnlicher Weise führte eine staatseigene Kurzstrecken-Eisenbahnlinie im Osten Washingtons im Sommer 2008 einen Test einer Mischung aus 25% Biodiesel und 75% Petrodiesel durch, bei dem Kraftstoff von einem Biodiesel-Hersteller gekauft wurde, der sich entlang der Eisenbahnschienen befand. Der Zug wird mit Biodiesel betrieben, der zum Teil aus Raps gewonnen wird, der in landwirtschaftlichen Gebieten angebaut wird, durch die die kurze Linie verläuft.

Auch im Jahr 2007 begann Disneyland mit dem Park B98 (98% Biodiesel). Das Programm wurde 2008 aufgrund von Lagerproblemen eingestellt, aber im Januar 2009 wurde angekündigt, dass der Park dann alle Züge mit Biodiesel betreiben würde, der aus eigenen Altspeiseölen hergestellt wird. Dies ist eine Änderung gegenüber dem Betrieb der Züge mit Biodiesel auf Sojabasis.

Im Jahr 2007, der historische Berg. Die Washington Cog Railway fügte der Dampflok-Flotte die erste Biodiesel-Lokomotive hinzu. Die Flotte ist seit 1868 an den Westhängen des Mount Washington in New Hampshire mit einem Höhenunterschied von 37,4 Grad hochgeklettert.

Am 8. Juli 2014 gab der damalige indische Bahnminister DV Sadananda Gowda im Railway Budget bekannt, dass 5% Biodiesel in den Dieselmotoren von Indian Railways eingesetzt werden.

Verwendung von Flugzeugen
Ein Testflug wurde von einem tschechischen Düsenflugzeug durchgeführt, das vollständig mit Biodiesel betrieben wurde. Andere jüngere Jet-Flüge mit Biokraftstoff haben jedoch andere Arten von erneuerbaren Kraftstoffen verwendet.

Am 7. November 2011 flog United Airlines mit Solajet ™, dem von Alaza entwickelten regenerativen Flugzeugtreibstoff von Solazyme, den weltweit ersten kommerziellen Luftfahrtflug auf einem mikrobiell gewonnenen Biokraftstoff. Die Eco-skies Boeing 737-800 wurde mit 40 Prozent Solajet und 60 Prozent Kerosin betrieben. Der kommerzielle Eco-Skies-Flug 1403 startete um 10:30 Uhr vom IAH-Flughafen in Houston und landete um 13:03 Uhr am Chicagoer ORD-Flughafen.

Im September 2016 beauftragte die niederländische Fluggesellschaft KLM AltAir Fuels mit der Lieferung aller KLM-Flüge vom Los Angeles International Airport mit Biokraftstoff. In den nächsten drei Jahren wird das in Paramount, Kalifornien ansässige Unternehmen, Biokraftstoff direkt von seiner nahe gelegenen Raffinerie zum Flughafen pumpen.

Als Heizöl
Biodiesel kann auch als Heizbrennstoff in Haushalts- und Gewerbekesseln verwendet werden, einer Mischung aus Heizöl und Biokraftstoff, die standardisiert und leicht anders besteuert wird als Dieselkraftstoff, der für den Transport verwendet wird. Bioheizkraftstoff ist eine proprietäre Mischung aus Biodiesel und herkömmlichem Heizöl. Bioheat ist ein eingetragenes Warenzeichen der National Biodiesel Board und der National Oilheat Research Alliance in den USA und Columbia Fuels in Kanada. Heizungs-Biodiesel ist in verschiedenen Mischungen erhältlich. ASTM 396 erkennt Mischungen von bis zu 5 Prozent Biodiesel als Äquivalent zu reinem Petroleum-Heizöl. Mischungen mit höheren Anteilen von bis zu 20% Biokraftstoff werden von vielen Verbrauchern verwendet. Derzeit wird untersucht, ob solche Mischungen die Leistung beeinflussen.

Ältere Öfen können Gummiteile enthalten, die von den Lösungseigenschaften des Biodiesels beeinflusst werden, aber ansonsten Biodiesel ohne Umrüstung verbrennen können. Es ist jedoch Vorsicht geboten, da Lacke, die von Petrodiesel zurückbleiben, freigesetzt werden und die Rohre verstopfen können – die Kraftstofffilterung und der sofortige Filterwechsel sind erforderlich. Ein anderer Ansatz besteht darin, Biodiesel als eine Mischung zu verwenden, und eine Verringerung des Erdölanteils im Laufe der Zeit kann ermöglichen, dass die Lacke sich allmählich lösen und weniger wahrscheinlich verstopfen. Aufgrund seiner starken Lösungsmitteleigenschaften wird der Ofen jedoch gereinigt und wird im Allgemeinen effizienter. Ein technisches Forschungspapier beschreibt Laborforschungs- und Feldversuchsprojekte mit reinem Biodiesel und Biodieselmischungen als Heizbrennstoff in ölbefeuerten Heizkesseln. Während der Biodiesel Expo 2006 im Vereinigten Königreich präsentierte Andrew J. Robertson seine Biodiesel-Heizölforschung aus seinem technischen Papier und schlug vor, dass B20-Biodiesel die CO2-Emissionen von britischen Haushalten um 1,5 Millionen Tonnen pro Jahr reduzieren könnte.

Öl wird verschüttet
Da 80-90% der Kosten für die Ölpest in die Säuberung der Uferbereiche investiert werden, wird nach effizienteren und kostengünstigeren Methoden gesucht, um Ölverschmutzungen von den Küsten zu entfernen. Biodiesel hat seine Fähigkeit gezeigt, Rohöl in Abhängigkeit von der Quelle der Fettsäuren signifikant aufzulösen. In einer Laborumgebung wurden geölte Sedimente, die verschmutzte Küstenlinien simulierten, mit einer einzigen Schicht Biodiesel besprüht und simulierten Gezeiten ausgesetzt. Biodiesel ist aufgrund seiner Methylester-Komponente ein wirksames Öllösungsmittel, was die Viskosität des Rohöls erheblich senkt. Zusätzlich hat es einen höheren Auftrieb als Rohöl, was später dessen Entfernung erleichtert. Als Ergebnis wurden 80% Öl aus Kopfstein und feinem Sand, 50% in grobem Sand und 30% in Kies entfernt. Sobald das Öl von der Küstenlinie befreit ist, wird die Öl-Biodiesel-Mischung manuell mit Skimmern von der Wasseroberfläche entfernt. Jegliche verbleibende Mischung wird aufgrund der hohen biologischen Abbaubarkeit von Biodiesel und der erhöhten Oberflächenaussetzung der Mischung leicht abgebaut.

Vorteile und Nachteile

Vorteile
Biodiesel reduziert die Hauptemissionen von Fahrzeugen, wie Kohlenmonoxid und flüchtigen Kohlenwasserstoffen, bei Ottomotoren und Partikel bei Dieselmotoren deutlich.
Die Produktion von Biodiesel ist eine Alternative bei der Nutzung des Bodens, die die Phänomene der Erosion und Desertifikation vermeidet, denen die landwirtschaftlichen Flächen ausgesetzt sein könnten, die aufgrund des Marktdrucks von den Landwirten aufgegeben werden.
Biodiesel bedeutet eine Einsparung von 25% bis 80% der CO2-Emissionen, die durch Erdölkraftstoffe erzeugt werden, und stellt somit ein wichtiges Element dar, um die durch den Transport erzeugten Treibhausgase zu reduzieren.
Aufgrund der höheren Cetanzahl und Schmierung reduziert es den Verschleiß der Einspritzpumpe und der Düsen.
Es hat keine Schwefelverbindungen, also eliminiert es sie nicht als Verbrennungsgase.
Biodiesel wird auch als eine Ölalternative für Zweitaktmotoren in mehreren Prozentsätzen verwendet; Der am häufigsten verwendete Prozentsatz ist 10/1.
Biodiesel kann auch als Additiv für Benzinmotoren (Naphtha) zur Innenreinigung von diesen verwendet werden.

Nachteile
Die Ausbeutung von Plantagen für Ölpalmen (zur Herstellung von Biodiesel) war bis zum Jahr 2000 für 87% der Entwaldung Malaysias verantwortlich. In Sumatra und Borneo wurden Millionen Hektar Wald das Land dieser Palmen und in den letzten Jahren mehr Als das Doppelte dieser Zahl erreicht wurde, werden Holzfällerei und Brände fortgesetzt. Sie haben sogar den berühmten Tanjung Puting Nationalpark in Kalimantan vollständig entwaldet. Orang-Utans, Gibbons, Nashörner, Tapir-Tiger, Nebelpanther usw. werden durch die Zerstörung des Lebensraums ausgelöscht. Tausende Indigene wurden aus ihrem Land vertrieben und 1500 Indonesier wurden gefoltert. Aber während die Regierungen weiterhin ihre Ölpalme kaufen, um Biodiesel herzustellen, werden sie den Anbau dieser Pflanzen für ihren eigenen Vorteil weiter fördern.
Aufgrund seiner besseren Lösungsmittelkapazität in Bezug auf die Petrodiésel, die bestehenden Abfälle werden gelöst und durch die Kraftstoffleitung gesendet, in der Lage, die Filter zu verstopfen, Fall, der nur auftritt, wenn es zum ersten Mal nach verbrauchtem Mineralöldiesel verwendet wird.
Es hat eine geringere Energiekapazität, ungefähr 3% weniger, obwohl dies in der Praxis nicht so bemerkenswert ist, da es mit dem höheren Cetan-Index kompensiert wird, der eine vollständigere Verbrennung mit weniger Kompression erzeugt.
Bestimmte Hypothesen deuten darauf hin, dass größere Verbrennungsablagerungen auftreten und dass der Kaltstart der Motoren verschlechtert wird, aber dies ist noch nicht dokumentiert.
Weitere Probleme lösen den Bereich der Lagerlogistik, da es sich um ein hydrophiles und abbaubares Produkt handelt, für das eine genaue Planung der Produktion und des Versands erforderlich ist. Das Produkt hat sich verschlechtert als das Petrodiésel.
Bis ist die Haltbarkeit von Biodiesel nicht klar; age arguments, that you a some currency Lebenszeit (Monate) haben, währed anders conventions, so oft wie möglich 10 Jahre oder mehr erreicht. Aber alle stimmen zu, dass es auf ihre Handhabung und Lagerung ankommt.
Der Durchtrittsersatz für Ölsaaten wie Sonnen-, Erdnuss-, Reis-, Baumwoll-, Sojabohnen- oder Rizinussamen liegt bei 900 L Biodiesel pro Hektar Erntefläche. This könte es für Länder mit wenig Ackerland unpraktisch machen;Die große Vielfalt an den Samen, die für ihre Produktion geeignet sind (viele von ihnen können sich in ihrer Rotation oder mit Nebenprodukten, die in anderen Industriezweigen verwendet werden können), zu einem Projekt entwickeln. Jatropha wird jedes Jahr für die Produktion von Pflanzenöl und Biodiesel verwendet, die auch in Wüstengebieten erstellt werden können.